Исследование химического состава чая

Районная научно – практическая конференция школьников

«Я намечаю путь к открытию»

Исследование химического состава чая

ЯНАО Пуровский район поселок Ханымей

Автор:  Блинкова Мария Григорьевна,

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Ханымейская средняя общеобразовательная школа №1»

10а класса

Руководитель:

Коростелева Лариса Николаевна,

учитель химии,

Муниципального общеобразовательного учреждения

«Ханымейская средняя общеобразовательная школа №1»

Оглавление

1. Введение.                                                                                             1
2. Основная часть

1. 2.1 История происхождение чая                                                              1                                                                        
2. 2.2 Технология производства чая                                                            2
3. 2.3 Правила заваривания чая                                                                    4
4. 2.4 Химический состав                                                                              5
5. 2.5 Физиологическое действие на организм                                           5
6. 2.6 Маркировка чая                                                                                    7

3. Эксперимент по исследованию химического состав чая

1. 3.1 Результаты анкетирования                                                                  7
2. 3.2 Результаты эксперимента                                                                    8

4. Выводы и заключение                                                                          9
5. Литература                                                                                            11

Исследование химического состава чая

Блинкова Мария

ЯНАО, Пуровский район, поселок Ханымей,

муниципальное общеобразовательное учреждение

«Ханымейская средняя общеобразовательная школа №1»,

10а класс

:

Цель работы: исследование  химического состава чая для определения наиболее полезного сорта.

Задачи:

1. Изучить историю происхождения и технологию производства чая.
2. Рассмотреть классификацию и химический состав чая.
3. Изучить физиологическое действие чая на организм.
4. Разработать и провести анкетирование среди учащихся 8, 10, 11 классов.
5. Провести эксперимент по исследованию химического состава различных сортов чая

Объект исследования: учащиеся 8, 10, 11 классов. Различные сорта чая.

Предмет исследования: химический состав чая.

Гипотеза: предполагается, что химический состав черного и зеленого чая отличается.

Методы исследования: анкетирование, эксперимент.

1                                                                                                                                                                                                                        

Исследование химического состава чая

Блинкова Мария

ЯНАО, Пуровский район, поселок Ханымей,

муниципальное общеобразовательное учреждение

«Ханымейская средняя общеобразовательная школа №1»,

10а класс

Анкетирование среди учащихся 8,10,11 классов показало, что большинство учеников чаще всего из безалкогольных напитков употребляют различные сорта чая. Поэтому данная работа является актуальной.

Родина чая –  Юго-Западный Китай и примыкающие к нему районы Верхней Бирмы и Северного Вьетнама.
                  По легенде чай был открыт китайским императором Шень Нунем в 2731 году до нашей эры.

           Во время своего путешествия по Китаю в жаркий день правитель прилег отдохнуть под кустом. Он приказал вскипятить воду, чтобы утолить жажду. Пока вода кипела, император заметил, как с куста слетел один листочек и упал в кипяток, придав ему невероятно приятный запах. Император попробовал получившийся напиток, и ему очень понравился его вкус. Так появился чай, как национальный китайский напиток, который в течение тысячелетий завоевал любовь всего мира.

Чай - вечнозеленое растение, которые существует всего в двух видах: китайский чай (это кустарник родина которого - горные районы Юго-Восточной Азии) и ассамский чай (это дерево, растущее в Индии). Их единственный гибрид - цейлонский чай.

Всё многообразие чаёв сводится к основным четырём типам. Это чёрный, зелёный, красный и жёлтый чаи.

Чай привередливое растение. На его развитие оказывают влияние очень многие факторы. Для произрастания чая необходимы тёплое лето и осень, но при этом достаточно холодная зима. Если температурный режим не соблюдается, то растение в значительной мере теряет способность к активной вегетации. Период активной вегетации, когда интенсивно растут побеги и молодые листья, - всего около четырёх недель весной. От продолжительности  и общего количества солнечных дней зависит концентрация ароматических веществ в чайном листе.

                                       2

При недостатке света и солнца чай приобретает грубый вкус.
            Интересно, что само слово "чай" пришло к нам через тюркские языки из северокитайского cha, в то время как источником названия в Западной Европе послужило Южно-Китайское te. Как это получилось, проследить так же трудно, как и установить точное время появления напитка в разных регионах.
        В Европу чай был ввезен в XVI - XVIII веках португальцами и голландцами. Укоренившись в Нидерландах, употребление этого напитка превратилось в традицию послеобеденного чаепития.

В 1769 году был подписан договор на первую поставку чая в Россию с Китая. Этот период и считается началом чайных импортных отношений России и Китая. Доставка чая производилась по суше через Китай и Сибирь.

 Чай был основным товаром на Макарьевской (Нижегородской) ярмарке до средины XIX века. Сравнивая качество и цены чая в России  и на Западе, можно сказать, что в России он был дороже и высшего качества. В Москву чай из Пекина поставляли торговые караваны, проводившие в пути больше года, что и объясняет превышение стоимости заварки почти в 10 раз от  европейских расценок.

Именно в России можно было встретить очень редкие китайские чаи (китайский «императорский» чай), которые китайцы продавали русским за меха. Самым популярным и употребляемым в Европейской России был черный чай, поскольку его цена была намного ниже, чем зеленого.          

Обработка чая (чайного листа) – процесс очень тонкий, состоящий из нескольких этапов. Из чайного растения собирают не весь лист, а только самые молодые и сочные листочки,  едва распустившиеся или даже вообще не распустившиеся почки. Лучший чай делают только из первого и второго листа и почки. Для менее качественного чая берут  третий и еще реже четвертый листочки.

На качество чая влияют несколько показателей: зона выращивания (климат, высота над уровнем моря, свойства почвы), срок сбора урожая, погодные условия сезона, способ сбора листа (берут только первые два листа и почку), метод и тщательность переработки, размер чаинок готового чая, смешивание (купажирование) разных урожаев и местностей.

Технологию обработки чая (чайного листа) придумали китайцы. Сначала это была ручная работа, очень сложная и тонкая, так как чайный лист очень чувствителен к условиям хранения и обработки.

3

Сейчас чай проходит следующие стадии:

1. Завяливание свежих листьев – первый этап обработки чайного листа, осуществляется с помощью горячего воздуха при температуре около 500С в течение 3-8 часов или на решетках на воздухе при температуре 250-300С в течение 18-22 часов, при этом теряется 30% влаги.
2. Скручивание происходит в специальных машинах – роллерах, скручивающих и сдавливающих листья, из которых выделяется клеточный сок, соединяющийся с кислородом воздуха. При этом происходит разрушение структуры чайного листа, и начинается процесс ферментации. На этом этапе образуются эфирные масла, определяющие аромат чая.
3. Ферментация представляет собой процесс окисления и брожения клеточного сока. Протекает в основном при температуре 350-400С продолжительностью до 4 часов. В процессе ферментации идет изменение цвета листьев – из желто-зеленых они становятся медно красными, сокращается количество дубильных веществ, активизируется  кофеин, создаются условия для образования новых эфирных масел.
4. В результате сушки чая еще более понижается его влажность до 3-6%. От влажности зависит длительность хранения готового продукта: чем выше влажность, тем быстрее чай стареет. Чай сушат в специальных сушильных машинах с помощью горячего воздуха при температуре от 800-1100С в течение 20 минут. После этого чай получает черный цвет, а при заваривании выделяет сок, и мы получаем напиток всех оттенков янтарного цвета.
5. Сортируют и расфасовывают чай непосредственно за сушкой.

         Смешивание, или купажирование, сложный тонкий процесс, требующий напряженной работы людей, которые дегустируют чай – титестеров. Чайные фирмы имеют свои рецептуры смешивания, и должны указывать на упаковке чая, что он приготовлен методом купажирования, отметить из каких листьев состоит данный сбор.

           Все многообразие видов чая происходит от одного растения Camellia Sinensis и является результатом различных процессов обработки чайного листа.

4

Основные виды чая – зеленый, белый, желтый, черный – отличаются между собой по степени ферментации. Это сложный биохимический процесс, который происходит вследствие окисления сока чайного листа под воздействием нескольких факторов температуры, влаги, солнечного света, ферментов, и времени.

В наше время большую популярность начал приобретать зеленый чай, который еще недавно относился к восточной экзотике. В Россию зеленый чай был привезен из Китая в XVII - XVIII веках. Самая главная задача в производстве данного вида чая – это сохранность природных биологически активных веществ из свежего чайного листа. Этой цели служит вся технологическая цепочка обработки чая: завяливание, сушка, скручивание, досушивание.

Сорванные чайные листья слегка завяливают на открытом воздухе. Когда они становятся мягкими, их сушат в потоках раскаленного воздуха, что защищает от ферментации, хотя для некоторых видов зеленого чая допустима легкая ферментация на 2-3%. Следующим этапом является скручивание листьев.

Чем сильнее закручен лист для зеленого чая, тем больше его экстрактивность. Таким образом, наиболее насыщенный и крепкий зеленый чай получают из сильно скрученных листков (жемчужные чаи), а самый мягкий на вкус и душистый – из чаинок, что скручены слабо.

Что касается заваривания зеленого чая, то рекомендуется заваривать при температуре воды 700-900С в течении 2-5 минут в зависимости от вида чая. При заваривании мы получаем чай зеленовато-желтого цвета с сильным приятный ароматом и немного терпким, горьким вкусом. Заваренные чайные листья можно заливать еще 3-4 раза водой.

Существует золотое правило заваривания чая:

- если чай заваривать 2 минуты, то он оказывает бодрящее действие на организм;

- 5 минут- успокаивающее действие;

-6 минут – это просто напиток.

 При заваривании чая, заварка должна быть высушенной (но никак не пересушенной), без посторонних запахов. Воду для заваривания нужно брать без  примесей (особенно окислов железа), без запаха, мягкую (лучше родниковую). Заварник лучше брать из керамики (глина, фарфор, фаянс), круглой формы, с дырочкой в крышечке. Воду нужно доводить  до стадии кипения (самая шумная стадия), однако никак не бурления (последняя стадия, однако менее шумная).

5

Заварник необходимо согреть,  затем засыпаем заварку. Заливаем кипяток в заварник на треть, помешивая ложкой. Через 2-3 минуты заливаем до конца и накрываем заварник полотенцем.

В чайном листе находятся нерастворимые в воде вещества: клетчатка, целлюлоза и проч. грубые ткани растения, протеины, жиры, хлорофилл и пигменты, пектины, крахмал и растворимые вещества: сахара, аминокислоты, минералы, кофеин.

1) Дубильные вещества (фенольные соединения - танины), их 15-30%.Содержание дубильных веществ зависит от погоды. Чем больше в чае дубильных веществ, тем выше качество чая, лучше цвет, терпкость и аромат. Танины оказывают успокаивающее действие на желудок и кишечник.

2) Алкалоиды, в частности кофеин. Он оказывает возбуждающее действие, поэтому чай - бодрящий напиток. В чае кофеина содержится гораздо больше, чем в кофе, но чайный кофеин действует мягче.

3) Пигменты, например рутин. Эти вещества обусловливают окраску настоя.

4) Углеводы, пектины, зольные элементы и витамины. В 1924-1925 годах в чае был обнаружен витамин С, причём в грузинском чайном листе его в три-четыре раза больше, чем в соке лимона. Кроме этого, есть в чае витамины В1, В2, В15, РР, а также витамин К, который обеспечивает нормальную свертываемость крови.

Наиболее полезен зелёный чай, так как он содержит больше веществ обладающих антиоксидантной  активностью. Витаминов С и Е зелёный чай содержит на порядок больше.

Чай повышает умственную активность, устраняет усталость, тонизирует нервную систему, усиливает кровообращение, улучшает пищеварение, способствует регуляции деятельности почек и накоплению в организме аскорбиновой кислоты, укрепляет стенки кровеносных сосудов.

Чай защищает зубы от кариеса: в нем содержится фтор, который укрепляет зубную эмаль и препятствует разрушающему действию кислотной среды. Чай способствует выведению из организма токсинов, в нем много различных минеральных веществ, которые помогают восстанавливать кислотно-щелочной баланс организма. Кроме того, находящиеся в чае катехины также очищают организм от свободных радикалов и снижают уровень холестерина в крови.

Чай устраняет неприятные запахи: спитой чай после подсушивания является неплохим натуральным дезодорирующим средством. Его можно

6

поместить в обувной шкафчик или в туфли, запах исчезнет. Подушечка из высушенного спитого чая снимает усталость и обладает успокаивающим действием. Еще один способ использования чая - в качестве приправы к различным китайским блюдам. При этом используемый в качестве добавки чай не только подчеркивает вкус и аромат блюд, но и способствует укреплению организма, а также улучшению зрения.

Зеленый чай помогает нормализовать состояние кишечной микрофлоры и деятельность желудка за счет находящегося в нем танина и полифенола. Кроме того, в зеленом чае есть много других полезных веществ – катехины (для улучшения кровеносных сосудов), флавоноиды, теофиллин. Он обладает противовоспалительным эффектом, который способствует предотвращению кариеса и воспалению десен. Еще в состав зеленого чая входят микроэлементы, снижающие риск заболевания раком, а также цинк, что полезен беременным женщинам.

Про пользу зеленого чая можно говорить очень долго. Так, например, его рекомендуют пить при высокой температуре и воспалении, поскольку он является хорошим потогонным средством, что в результате вместе с потом выходит из организма токсины и микробы. Если у вас имеются болезни почек и мочеполовой системы, то зеленый чай также вам поможет. Кроме того, он способствует повышению бодрости, внимательности человека, избавляет нас от состояния сонливости, нормализует обмен веществ, улучшает работу сердечно сосудистой системы, улучшает память и еще много чего другого. В общем, зеленый чай полезен для вашего организма и просто замечательный вкусный напиток.

Благоприятный психологический эффект чая известен с древних времён. За чаем люди становятся радушными и миролюбивыми. На этом видно основан обычай вести за чаем деловые и дипломатические переговоры.

 "Чай усиливает дух, смягчает сердце, удаляет усталость, пробуждает мысль и недозволяет поселиться лености, облегчает и освежает тело", - прекрасно сказано в одном из древних письменных источников.

Но  чай не рекомендуется детям до 3 лет. У детей сочетание процессов возбуждения и торможения в головном мозге очень подвижно, поэтому они не нуждаются в повышенном тонусе нервной системы. Детям в переходном возрасте 10-14 лет не следует давать чай на ночь.

7

Отмечается вредное воздействие на здоровье при употреблении так называемого чифиря (супер крепкого чая). Он опасен для печении и нервной системы. Чаще всего этим увлекаются молодые люди. В этом возрасте сосуды головного мозга легко расширяются под влиянием больших доз напитка. Чифирь ускоряет развитие атеросклероза и вызывает ослабление памяти. В пожилом возрасте употребление чифиря может способствовать нарушению мозгового кровообращения.

Все чаи маркируются. На упаковках с чаем указывается самая различная информация, которую необходимо понимать, дабы никак не купить что-нибудь "левое".

6. Страна-изготовитель чая (Индия, Цейлон, Китай и др.).
7. Срок годности. Обычно чай хранится 1-2 года. Однако, чем свежее чай, тем лучше в нем сохранились его запах, вкус и целебные свойства.
8. Вес. В России традиционными  упаковками являются 50, 100, 250, 500 грамм.

Надписи аббревиатуры.

1. Маркировка "Ortodox tea" -чай, который в процессе изготовления скручивали вручную. "Сlassic" – классические,  чаи собранные вручную.
2. "CTC" (cuts, tears, curls)-  чай высокого качества, при изготовлении которого использовались машинные технологии.
3. "Pure" или "Blended"("чистый")- сортовые чаи, имеющие собственные уникальные ароматические и вкусовые характеристики.

Нами было разработано и проведено анкетирование среди учащихся 8,10, 11 классов с целью выявления предпочтения употребления безалкогольных напитков. В анкетировании участвовало 82 ученика, и были получены следующие результаты:

8

Таким образом, можно сделать вывод, что 54% учащихся употребляют черный чай и 22% зеленый.

Большинство учащихся употребляют в среднем 3 чашки черного и 4 зеленого чая. Среди любимых торговых марок: «Майский», «Липтон», «Высокогорный», «Ява», «Лисма» и другие марки чая. Почти все используют чай в пакетиках. Мы решили выяснить, какие же полезные вещества содержатся в чае.

Нами был исследован  химический состав некоторых марок  черного и зеленого чая, и чая каркадэ.

Был проведен эксперимент по изучению содержания в чае кофеина, танина, витамина С, глюкозы. Для определения этих веществ были использованы титриметрический и визуально-колориметрический методы анализа.

Качественная реакция на кофеин.

В фарфоровую чашку помещали 0,1г чая, добавляли 2-3 капли концентрированной азотной кислоты. Смесь выпаривали досуха. При этом происходит окисление кофеина и образуется тетраметилаллоксатин оранжевого цвета.

Данные анализа сравнивали с эталоном, полученным из таблетки цитрамона П, содержащего 30% кофеина. Сравнение проводили в баллах по 5- бальной шкале. Получили следующие данные ( Приложение 3).

Опыт показал, что больше всего кофеина содержится в  чае марки «Высокогорный», затем в «Лисме», «Майском». В зеленом чае «Ява» кофеина меньше, чем в черных чаях. Чай Ява (каркадэ) кофеина не содержит.

Определение витамина С.

Это определение проводили с помощью йодометрического метода. Заваривали пакетик чая в 100 мл воды. Давали настояться 5 минут. Затем в колбу

помещали 2мл чая и добавляли воду до объема 10мл, а затем в каждую колбу добавляли 1мл раствора крахмала. Далее по каплям добавляли раствор йода до появления устойчивого синего окрашивания, не исчезающего 10-15с.

Техника определения основана на том, что молекулы аскорбиновой кислоты легко окисляются йодом. Как только йод окислит всю аскорбиновую кислоту, следующая же капля, прореагировав с йодом, окрасит йод в синий цвет.

9

Больше всего капель иода потребовалось для окисления аскорбиновой кислоты в зеленом чае. (Приложение 4)

По содержанию витамина С лидирует «Ява» (зеленый), затем «Ява» (каркадэ), чай «Высокогорный» (черный) и другие черные чаи содержат витамина меньше, что связано с особенностями переработки чая.

Определение кислотно-щелочного баланса.

В стаканчик с чаем опускали универсальную индикаторную бумажку для определения pH, а затем сравнивали ее с эталоном. Опыт показал, что зеленый чай имеет нейтральную среду, черный – щелочную, каркадэ – кислую.

Определение глюкозы.

В пробирку с раствором гидроксида натрия добавляли сульфат меди (II), образуется голубой осадок гидроксида меди (II). Затем к осадку приливали 1мл чая и нагревали. Раствор окрашивался в оранжево-желтый цвет вследствие образования гидроксида меди (I), который в дальнейшем переходит в красный осадок оксида меди (I). Интенсивность окраски определяли в баллах по 5-бальной шкале (Приложение 5).

По содержанию глюкозы первое место занимает чай каркадэ, затем зеленый и меньше всего глюкозы в черных чаях.

Определение танина.

К 1мл чая добавляли 1-2 капли хлорида железа (III). При наличии танина в чае наблюдали появление темно-фиолетового окрашивания.

Содержание танина определяли визуально-колорометрическим методом. Интенсивность окраски определяли в баллах по 5-бальной шкале (Приложение 6).

Больше всего танина содержится в зеленом чае, меньше в «Высокогорном» и «Майском.

Выполнив данную работу, изучив, физиологическое действие чая на  организм, исследовав химический состав, можно дать следующие рекомендации:

1. Употреблять в день не более 2-3 чашек чая.
2. Лучше употреблять зеленый чай, так как он содержит больше витамина С, глюкозы.  Но если у человека пониженное давление лучше использовать черный чай, так как в нем больше кофеина, вещества повышающего давление. При повышенном давлении рекомендуется зеленый чай.
3. Черный чай «Высокогорный» содержит больше полезных веществ, чем другие черные чаи.

10

4. Подросткам не рекомендуется употреблять чай на ночь и чай высокой концентрации.
5. При высокой температуре лучше пить зеленый чай, так как это хорошее потогонное средство.

Лев Толстой говорил о чае: "Я должен был пить много чая, ибо без него не мог работать. Чай высвобождает те возможности, которые дремлют в глубине моей души».

11

Литература.

1. З.В. Коробкина «Товароведение и экспертиза вкусовых товаров», М., «КолосС», 2003
2. О. Ольхин «Опыты без взрывов», М., 1986
3. И.И. Цоциашвили «Химия и технология чая», М., «Агропромиздат», 1989
4. Интернет-ресурсы