XXVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Реальная цена «100%»: детектив историй витамина С от прилавка до стакана

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Еремина А.А. 1

---

1МБОУ Сеченовская средняя школа

Шишканова В.К. 1

---

1МБОУ Сеченовская средняя школа

Работа в формате PDF

1.3 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Мой проект посвящён тому, что мы пьём очень часто — соку. Все знают, что витамин С полезен. Но никто не знает, сколько его реально остаётся в соке через час после того, как вы его открыли или выжали. Я решила это выяснить.

Актуальность

В интернете много опытов с йодом и крахмалом, но никто не изучал динамику разрушения витамина. А это важно: если вы выжали сок утром, а выпили вечером — есть ли в нём смысл? Мы не просто ответим на вопрос «Где больше?», а выясним, в каком виде витамин С доживет до вашего организма в максимальном количестве.

Объект исследования: аскорбиновая кислота (витамин С) в составе различных соков.

Предмет исследования: содержание витамина С в соках разного типа и скорость его разрушения в зависимости от внешних условий (свет, температура).

Методы исследования: анализ литературы, химический эксперимент (йодометрическое титрование), сравнительный анализ, математическая обработка данных.

Практическая значимость: результаты работы позволяют дать обоснованные рекомендации по употреблению и хранению соков в домашних условиях.

Цель работы: сравнить фактическое содержание аскорбиновой кислоты в соках разного типа и изучить скорость её разрушения под действием света и температуры.

Задачи:

• изучить литературу по теме исследования;

• ознакомиться со строением, свойствами аскорбиновой кислоты;

• освоить методику йодометрии и экспериментально определить содержание аскорбиновой кислоты в исследуемых соках при разных условиях;

• определить, какой объём каждого сока необходим для покрытия суточной нормы витамина С;

• дать рекомендации по употреблению соков с целью максимального поступления в организм витамина С.

Гипотеза: в свежевыжатом соке витамина С больше, чем в магазинном, но он быстро разрушается. Восстановленный сок стабилен, но содержит изначально мало витамина.

Практическая значимость: результаты работы позволяют дать обоснованные рекомендации по употреблению и хранению соков в домашних условиях.

Глава 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. Витамин С: строение и свойства [8]

Американский биохимик Чарльз Глен Кинг 87 лет назад, 4 апреля 1932 года, в первый раз получил аскорбиновую кислоту или же витамин C. На это у учёного ушло 5 лет трудоёмких изучений, пока он пробовал выделить из лимонового сока вещество, которое было нужно организму для предупреждения цинги [7].

Аскорбиновая кислота представляет собой бесцветный мелкий кристаллический порошок кислого вкуса (рис.1), хорошо растворимый в воде и менее растворимый в спирте, не растворимый в бензине, хлороформе, эфире и жирных кислотах.

А

Рисунок 1.

скорбиновая кислота (витамин С) — одно из основных веществ, необходимых человеку для поддержания жизнедеятельности. Не синтезируется организмом, поступает только извне с продуктами питания. Точка плавления аскорбиновой кислоты с разложением ~192 °C.

Аскорбиновая кислота (витамин С) — органическое соединение с формулой C₆H₈O₆ (рис. 2). Молекула содержит четыре гидроксильные группы (—OH), что объясняет её хорошую растворимость в воде и кислую реакцию (pH 2,5–3,0 для 5% раствора).

Рисунок 2.

Свойства:

• участвует в регулировании окислительно-восстановительных процессов, углеводного обмена, свёртываемости крови, регенерации тканей;

• обладает антиоксидантными свойствами;

• участвует в работе иммунной системы, способствует повышению устойчивости организма к вирусным и бактериальным инфекциям.

Источники: значительное количество аскорбиновой кислоты содержится в продуктах растительного происхождения (цитрусовые, овощи, чёрная смородина, болгарский перец и др.), в продуктах животного происхождения — представлен незначительно (печень, молоко, почки).

Важнейшие химические свойства:

• Сильный восстановитель — легко отдаёт электроны, превращаясь в дегидроаскорбиновую кислоту (рисунок 3). Именно на этом основано его антиоксидантное действие.

Рисунок 3.

• Неустойчивость — разрушается при нагревании, на свету, в присутствии ионов металлов (особенно железа и меди) и кислорода воздуха.

• Оптическая активность — существует в виде двух изомеров: L-аскорбиновая кислота (активная) и D-изомер (биологически неактивен).

1.2. Суточная потребность и последствия дефицита [2]

Витамин С выполняет в организме человека множество функций:

Суточная потребность человека в витамине С зависит от ряда причин: возраста, пола, выполняемой работы, климатических условий, вредных привычек. Болезни, стрессы, лихорадка и подверженность токсическим воздействиям (таким, как сигаретный дым) увеличивают потребность в витамине С. В условиях жаркого климата и на Крайнем Севере потребность в витамине С повышается на 30-50 процентов. Согласно Методическим рекомендациям MP 2.3.1.0253-21 (утверждены Роспотребнадзором), нормы потребления витамина С для разных возрастных групп составляют:

Курящим и людям, подвергающимся пассивному курению, требуется дополнительное количество витамина С, так как никотин и смолы ускоряют его окисление в организме.

Признаки дефицита (гиповитаминоз С):

• быстрая утомляемость, слабость;

• кровоточивость дёсен;

• медленное заживление ран;

• снижение иммунитета (частые простуды).

Тяжёлый дефицит (цинга) — в современном мире практически не встречается.

1.3. Факторы, разрушающие витамин С (свет, кислород, температура, pH)

Витамин С — один из самых нестабильных витаминов. Основные факторы разрушения:

Почему в магазинных соках витамин С сохраняется дольше? [3]
Производители используют:

1. Вакуумную упаковку (отсутствие кислорода).

2. Тёмную тару (защита от света).

3. Добавление лимонной кислоты (поддержание низкого pH).

4. Пастеризацию (убивает ферменты, которые окисляют витамин).

Однако сама пастеризация (нагрев до 70–85°С) разрушает 20–40% исходного витамина С.

1.4. Соки: классификация и технологии производства

Важно: на этикетках часто пишут «100% сок», но это относится к восстановленному из концентрата, а не к свежевыжатому.

1.5. Химические методы определения витамина С

Сравнение содержания витамина С в разных продуктах (справочно)

Потери витамина С при кулинарной обработке

Глава 2. Практическая часть

2.1. Выбор и обоснование методики (йодометрия) [1]

В интернете учат просто измерять количество витамина С. Мой проект пойдет дальше — он будет расследовать, как это количество меняется во времени из-за внешних факторов. Основная идея: сравнительный анализ стабильности витамина С. Мы выбрали йодометрию, потому что она:

• доступна (реактивы из аптеки и кухни);

• безопасна (нет токсичных веществ);

• достаточно точна для сравнения образцов;

• позволяет наблюдать цветовой переход (синий → бесцветный).

У аскорбиновой кислоты есть особое свойство — быстрая реакция с йодом. Один моль аскорбиновой кислоты (176 г) реагирует с одним молем йода (254г). В йодометрии используют I₂, но в аптечном спиртовом растворе йода — комплекс I₂·KI. Стехиометрия верна, но механизм сложнее. Химизм реакции:

C₆H₈O₆ (аскорбинка) + I₂ → C₆H₆O₆ (дегидроаскорбиновая кислота) + 2HI

Крахмал образует с йодом синий комплекс. Как только весь витамин С окислен, избыток йода окрашивает раствор.

2.2. Оборудование и реактивы

• Йод спиртовой 5%

• Крахмал картофельный

• Уксусная кислота

• Пипетки

• Стаканы 100 мл

• Лампа настольная 60 Вт

• Холодильник

• Соки: образец 1 (свежевыжатый сок), образец 2, образец 3

Приготовление индикатора:

1 ч. ложка крахмала + 50 мл горячей воды → остудить. Получится мутный раствор.

Результат:
При добавлении капли йода к крахмальному клейстеру появляется  синее окрашивание.

2.3. Калибровка метода по стандартному раствору (Приложение 1, стр.21)

Для того чтобы перевести количество капель йода в миллиграммы витамина С, необходимо было провести калибровку. Растворили 100 мг аскорбинки в 100 мл воды → получили 1 мг/мл. Ход калибровки:

• Налили в стакан 10 мл воды + 1 каплю йода + 5 капель крахмала → синий цвет.

• Затем по каплям добавляли стандартный раствор аскорбиновой кислоты (1 мг/мл) постоянно перемешивая до обесцвечивания. Добавляли до тех пор, пока синий цвет полностью не исчез (йод прореагировал с аскорбинкой). Удобнее титровать: добавлять йод к аскорбинке.

• Подсчитали: 16 мл раствора аскорбинки ушло → столько же 16 мг витамина С. Всего потрачено 125 капель йода (1 мл = 8 капель, 125: 8 ~ 16 мл). Так мы узнали, что 1 капля нашего йода окисляет 0, 128 мг витамина С (так как 16 мг / 125 капель = 0,128 мг/каплю).

Таблица 1. Калибровка

Вывод по калибровке:
В моих условиях 1 капля йода = 0,128 мг аскорбиновой кислоты. Коэффициент K = 0,128 мг/капля. Коэффициент калиброван только для этого раствора йода и будет использован во всех дальнейших расчётах. Это реальный рабочий результат, а не «подогнанный» под теорию.

2.4. Определение витамина С в трёх типах соков (Приложение 2, стр. 21) [4]

• Взяли 10 мл каждого сока, добавили немного уксусной кислоты до pH ~2–3. Уксусная кислота добавлялась для создания кислой среды (pH 2–3), в которой витамин С наиболее стабилен и реакция с йодом протекает строго стехиометрически, без побочных реакций.

• Добавили 5 капель крахмала и титровали йодом по каплям, пока не появился стойкий синий цвет.

• По расходу йода рассчитали мг витамина С на 100 мл сока.

Свежевыжатый сок мы получили механически, руками выжимая сок из свежих фруктов, чтобы избежать контакта витамина С с металлическими деталями соковыжималок.

Основные измерения для трех образцов сока.

Таблица 1. Образец 1

Формула: (капли × 0,128) × (100 мл / 10 мл) = мг на 100 мл.

Таблица 2. Образец 2

Таблица 3. Образец 3

С учётом погрешности метода (±15%) реальное содержание витамина С в свежевыжатом соке может составлять 67,5–91,3 мг/100 мл, в магазинном образце 2 — 18,7–25,3 мг/100 мл, в образце 3 — 13,3–18,1 мг/100 мл [5]. Это связано с субъективностью определения момента появления синей окраски, а также с влиянием посторонних веществ в соке. Однако качественные выводы остаются неизменными: свежевыжатый сок содержит значительно больше витамина С, чем магазинный.

2.5. Изучение кинетики разрушения витамина С (свет, холод)

2.5.1. Разрушение витамина С на свету (Приложение 3, стр.22):

• Объекты исследования:

1. Образец 1. Свежевыжатый сок.

2. Образец 2.

3. Образец 3.

Что делали:

Светодиодная лампа мощностью 8 Вт примерно соответствует по яркости лампе накаливания мощностью 60–75 Вт. Стаканы не были накрыты. Титровали каждый образец йодом до появления устойчивого синего цвета. Чем больше йода ушло — тем больше витамина С.

Результат титрования для трех образцов сока:

Таблица 1. Образец 1.

Таблица 2. Образец 2.

Таблица 3. Образец 3.

Таблица 4. Потери витамина С на свету:

Свежевыжатый сок под лампой потерял 12,1% витамина С за 30 минут! А магазинный гораздо меньше. Магазинный сок значительно стабильнее свежевыжатого. Даже на свету он теряет около 1% витамина С. Это связано с отсутствием ферментов (они разрушены пастеризацией) и специальной обработкой.

2.5.2. Разрушение витамина С в холодильнике (Приложение 4, стр.22).

Цель: оценить, насколько хранение в холодильнике замедляет разрушение витамина С.

Условия: температура +4°C, сок хранился в закрытых пластиковых контейнерах (для исключения контакта с кислородом).

Что делали:

• сок разлили в 6 контейнеров, добавили немного уксусной кислоты до pH ~2–3;

• поставили их в холодильник;

• через 1 час отобрали пробы из каждого контейнера (10 мл) и провели титрование;

• через 3 часа отобрали пробы из каждого контейнера (10 мл) и провели титрование.

Результаты измерений титрования для трех образцов сока:

Таблица 1. Образец 1.

Таблица 2. Образец 2

Таблица 3. Образец 3

Таблица 4. Сводная таблица потерь

2.6. Математическая обработка результатов

1. Диаграммы:

Сравнительная диаграмма содержания витамина С в разных соках.

Самые важные диаграммы: «Кинетика разрушения витамина С».

Через 3 часа свежевыжатый сок потерял около 11% витамина С — это примерно в 3 раза медленнее, чем на свету. Образец 1 и образец 2 показали минимальные потери — 2–3%. Вывод: холодильник действительно помогает сохранить витамин, но свежевыжатый сок всё равно лучше выпить в течение нескольких часов.

2. Готовый продукт: наш собственный калиброванный «йодометр» — методика, которую мы описали и можем передать другим.

3. Практический вывод:

• Сок из магазина, который прошел термическую обработку, стабилен, но в нем витамина может быть изначально мало.

• Свежевыжатый сок содержит максимальное количество витамина С, но его нужно выпить в течение 15-30 минут, иначе он теряет свои свойства на воздухе и свету.

Глава 3. Обсуждение результатов и выводы

3.1. Сравнение с заявленными данными на упаковке

На пакетированном соке написано «витамин С 25 мг/100 мл». На упаковке магазинного сока Образец 2 заявлено содержание витамина С — 25 мг/100 мл. Наше измерение показало 22 мг/100 мл, что на 12% ниже заявленного. Это может быть связано как с погрешностью метода, так и с реальным снижением витамина при хранении в магазине. Вывод: измеренное значение находится в пределах погрешности метода и не противоречит заявленному производителем.

3.2. Сравнение с суточной нормой витамина С

Суточная физиологическая потребность — это минимальное количество витамина, которое человек должен получать ежедневно с пищей для нормального функционирования всех систем организма.

Результаты нашего исследования в пересчёте на суточную норму.

Как было установлено в ходе эксперимента, фактическое содержание витамина С в исследованных образцах составило:

Для наглядности пересчитаем, сколько миллилитров каждого сока нужно выпить, чтобы покрыть суточную потребность подростка 15–17 лет (75 мг/сутки для юношей, 65 мг/сутки для девушек — возьмём среднее значение 70 мг).

Формула расчёта: необходимый объём (мл) = (суточная норма, мг) × 100 мл / (содержание витамина С в 100 мл, мг)

Расчёты:

Реальная польза с учётом разрушения витамина С

Важно понимать, что приведённые выше расчёты справедливы только для свежевыжатого сока, выпитого сразу. Если сок постоял — его реальная польза снижается.

Пересчитаем с учётом потерь (для свежевыжатого сока):

Вывод:
Если вы выжали сок утром (в 8:00), а выпили на перемене в школе (в 9:00), то чтобы получить суточную норму витамина С, вам нужно выпить не 88 мл, а 200 мл. А если прошло 2 часа — более 3 стаканов! Даже после 3 часов хранения в холодильнике свежевыжатый сок остаётся эффективным источником витамина С (достаточно одного небольшого стакана). А вот на свету уже через 30 минут его ценность снижается.

Свежевыжатый сок — не самый богатый источник витамина С. Шиповник, болгарский перец и киви содержат его значительно больше. Но сок — это удобный и быстрый способ получить витамин, особенно в холодное время года.Для получения витамина выбирайте свежевыжатый сок или магазинный сок прямого отжима, а лучше — ешьте целые фрукты и овощи (апельсины, киви, болгарский перец) [6].

Итоговая таблица

3.3. Практические рекомендации

Мои практические советы:

1. Свежевыжатый сок надо выпить в течение 15–20 минут после приготовления.

2. Не храните свежий сок на свету — только в холодильнике и в закрытой таре.

3. Магазинный сок удобен для хранения, но пользы в нём значительно меньше.

Заключение

В ходе выполнения индивидуального проекта я решила все поставленные задачи и достигла цели. Что получилось:

• Свежевыжатый сок содержит 79,4 мг витамина С на 100 мл.

• Образец 2 — 22 мг на 100 мл.

• Образец 3 — 15,7 мг на 100 мл.

Самое интересное — эксперимент с разрушением:

• Свежевыжатый сок, оставленный на столе под лампой на 30 минут, потерял 12% витамина С.

• В холодильнике за 3 часа потери составили около 11%.

• Магазинный сок за 30 минут на свету потерял менее 5% — он значительно стабильнее.

Проверка гипотезы:

• Гипотеза о том, что в свежевыжатом соке витамина С больше, подтвердилась.

• Гипотеза о быстром разрушении свежего сока на свету подтвердилась.

• Гипотеза о стабильности магазинного сока подтвердилась.

Работа показала, что надпись «100% сок» на упаковке не означает «100% пользы». Самое главное — знать, как правильно хранить и употреблять сок, чтобы получить максимум витаминов. Для наглядности при реализации проекта создала постер (Приложение 5, стр.23).

Список литературы и Интернет-источники

1. Пильникова Н.Н. Определение содержания витамина С в напитках йодометрическим методом // Химия в школе. – 2021. – № 4. – С. 52–56.

2. Скурихин И.М., Нечаев А.П. Всё о пище с точки зрения химика: справочное пособие. – М.: Высшая школа, 2018. – 287 с.

3. ГОСТ 24556–89. Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения витамина С. – М.: Стандартинформ, 2005. – 12 с.

4. Определение содержания витамина С в напитках [Электронный ресурс] // Инфоурок. – URL: https://infourok.ru/opredelenie-soderzhaniya-vitamina-s-v-napitkah-6032378.html (дата обращения: 08.04.2026).

5. Содержание витамина C в продуктах категории «Соки, нектары, морсы» [Электронный ресурс] // Fitness Diet. – URL: https://fitness-diet.ru/food/juic/vitamin-c/ (дата обращения: 08.04.2026).

6. Топ-5 продуктов с витамином С [Электронный ресурс] // URL: https://77.rospotrebnadzor.ru/index.php/press-centr/186-press-centr/13459-top-5-produktov-s-vitaminom-s-09-10-2024 (дата обращения: 08.04.2026).

7. 88 ЛЕТ НАЗАД БЫЛ ВЫДЕЛЕН ВИТАМИН C [Электронный ресурс] // «Научная Россия».- URL: https://scientificrussia.ru/articles/88-let-nazad-byl-vydelen-vitamin-c (дата обращения: 08.04.2026).

8. Аскорбиновая_кислота С [Электронный ресурс] //Википедия. - URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/ (дата обращения: 08.04.2026).

Приложения

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5 (Постер)