КРАХМАЛ. СВОЙСТВА И ЗНАЧЕНИЕ В ПРИРОДЕ И ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 45» города Чебоксары

Школьная конференция по защите Итогового Индивидуального Проекта

«Горизонты открытий - 2017»

ШМО  ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНЫЙ ЦИКЛ

КРАХМАЛ. СВОЙСТВА И ЗНАЧЕНИЕ В ПРИРОДЕ И ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА

Царегородцева Татьяна Андреевна, 8 И класс

                                                                 Научный руководитель:

                                                                      Дерова Елена Николаевна,

                                                                                              учитель биологии МБОУ «СОШ № 45» ,

                                                       категория первая

Чебоксары – 2017

Введение

В своё время именно начало употребления крахмала привело к тому, что человек начал стремительно покорять дотоле неприступные для него территории планеты: до приручения огня древние люди вынуждены были получать основную часть энергии из мяса животных. И лишь после того, как с помощью огня появилась возможность готовить крахмалосодержащие продукты — зерна и корнеплоды — люди перестали быть привязанными к стадам братьев своих меньших.

В настоящее время кукурузный или картофельный крахмал обычно можно найти на полке магазина рядом с мукой, содой, сахаром и солью.

Актуальность проблемы. Крахмал — продукт двоякий. С одной стороны его состав — кладезь энергии. Именно благодаря обилию крахмала в зернах и крупах хлеб, выпечка и различные каши столь питательны. Поэтому, как и большинство калорийных продуктов, крахмал ценен для крепкого и подвижного организма, тратящего большое количество калорий и нуждающегося в стабильном получении энергии и хорошей работе пищеварительной системы. 

Так же крахмал используется для накрахмаливания предметов одежды: воротников, халатов и так далее. Крахмальный клейстер применяется для приклеивания обоев, изготовления папье-маше. Иногда крахмал используется в качестве присыпок.

С другой стороны, вред крахмала известен всем. Во многих случаях именно он является причиной набора веса, даря человеку избыточное количество калорий.

Цель работы изучение свойств крахмала  и его значения в природе и жизни человека.

Задачи работы:

1. Определить вид и форму конечного продукта.
2. Определить необходимый материал для выполнения проекта.
3. Наметить план.
4. Изучит имеющуюся информацию по данному вопросу.
5. Провести исследование.
6. Создать продукт.

Гипотеза исследования

Крахмал имеет большое практическое значение для природы и организма человека. Он содержится во многих пищевых продуктах ежедневного рациона современного человека. Имеет значение в быту человека.

Методы исследования:

1. Проведение экспериментов с целью выявления некоторых физические и  химические свойства крахмала.
2. Определение содержания крахмала в некоторых значимых для человека пищевых и непищевых продуктах.

Материал для выполнения проекта: клубни картофеля, йод, продукты для исследования на крахмал, бумага для аппликации, фото и видеоматериал.

Этапы и план работы над проектом

I. Теоретическая часть

В то время как многие ученые предлагают ограничить потребление крахмалов и других углеводов, исследователи все чаще говорят, что это не что иное, как миф. Свое слово об этом веществе сказали и медики. Причем оно также неоднозначно. Так что такое крахмал, чем является наиболее популярный – картофельный крахмал, польза и вред которого служат темами научных дискуссий?

В первую очередь давайте рассмотрим значение этого слова

Значение слова крахмал по Ефремовой:
Крахмал - 1. Углевод растений, накапливающийся в виде зерен (обычно в клетках семян, луковиц, клубней, в листьях и стеблях). 
2. Мучнистый белый порошок, являющийся таким углеводом и извлекаемый из картофеля, пшеницы, риса и т.п. 
3. Раствор такого порошка, применяемый для придания белью, одежде и т.п. жесткости, глянца.

Крахмал в Энциклопедическом словаре:
Крахмал - (польск. krochmal - от нем. Kraftmehl), запасной углевод растений; состоит из двух полисахаридов - амилозы и амилопектина, образованных остатками глюкозы. Накапливается в виде зерен, главным образом в клетках семян, луковиц, клубней, а также в листьях и стеблях. Крахмал – основная часть важнейших продуктов питания: муки, картофеля, саго и других. Крахмал и его производные применяются при производстве бумаги, текстильных изделий, клеев, в литейном и других производствах, а также в фармацевтической промышленности.

Состав крахмала

Крахмал (формула – (С6Н10О5)n) – это белое гранулированное органическое вещество, которое вырабатывается всеми зелеными растениями. С чисто научной точки зрения крахмал — это большое количество простых сахаров, собранные в длинные и иногда разветвленные цепи.  

Основной единицей одной такой цепи является глюкоза, та самая, которая в организме человека играет роль источника энергии.

Каждая длинная цепочка может многократно изгибаться, извиваться и складываться, в результате чего образуются микроскопические гранулы, напоминающие зерна муки. На самом деле, мука - это тоже смесь крахмала и некоторых сопутствующих веществ.

Для большинства растений крахмал — главный аккумулятор энергетических ресурсов. Именно поэтому его активное запасание происходит в семенах, клубнях и корнях. Состав пшеничного или кукурузного зерна более чем наполовину - крахмал.

Физические свойства

Физически он представляет собой белый безвкусный порошок без запаха, нерастворимый в воде. Однако при попадании в воду он образует многочисленные коллоидные частицы, при большой концентрации создающие густую вязкую массу. Её называют клейстером.

Качественные реакции:

Взаимодействует с йодом (окрашивание в синий цвет).

Биологические свойства

Крахмал, являясь одним из продуктов фотосинтеза, широко распространен в природе. Для растений онявляется запасом питательных веществ и содержится в основном в плодах, семенах, клуб-нях. Единственная роль крахмала в рационе человека – превращение в глюкозу для получения дополнительной энергии. Лишнее хранится в виде гликогена в тканях печени и мышц. И когда организм переживает упадок сил, гликоген приходит ему на помощь.

Способы получения

В зависимости от исходного сырья для получения вещества различают картофельный, кукурузный, рисовый, пшеничный, сорговый и другие виды крахмала. Все они немного отличаются друг от друга свойствами и наличием в их составе дополнительных веществ.

Чаще всего производство крахмала основано на переработке картофеля. При этом содержание его в картофельных клубнях составляет не более 25%, в то время как в различных зерновых крахмала содержится от 65% до 80%. Картофель предпочитают по той причине, что его измельчение не приводит к столь быстрому износу оборудования, как перетирание зерновых, и в целом процесс получения крахмала из него оказывается более простым.

Биосинтез

Часть глюкозы, образующейся в зелёных растениях при фотосинтезе, превращается в крахмал. В общем виде это можно записать как 6nCO2 + 5nH2O → (C6H10O5)n+ 6nO2.

Промышленное применение

В пищевой промышленности крахмал используется для получения глюкозы, патоки, этанола, в текстильной — для обработки тканей, в бумажной — в качестве наполнителя.

Пищевое применение

В пищевой промышленности используется крахмал не менее широко, чем в природе. Он является необходимым ингредиентом при приготовлении различных киселей, соусов, кремов, колбас и выпечки. В подавляющем большинстве сосисок и колбасных изделий содержится крахмал для придания им более плотной консистенции.

Наиболее часто в кулинарных целях этот компонент используется для загущения продукта и связывания части жидкости в нём. Например, при приготовлении желе или майонеза. Для этого чаще используют модифицированный крахмал.

Применение крахмала в кулинарии - не единственная форма его использования. Из него изготовляют этанол, патоку и различные клея. В огромных объёмах крахмал используется целлюлозной промышленностью. Порошок служит для наполнения и обработки бумаги. Также его используют для обработки тканей и другой текстильной продукции.

II. Исследовательская часть

1. Значение крахмала в природе и для человека. Получение крахмала.

Крахмал, являясь одним из продуктов фотосинтеза, широко распространен в природе. Крахмал - запасной углевод растений; состоит из двух полисахаридов - амилозы и амилопектина, образованных остатками глюкозы. Накапливается в виде зерен, главным образом в клетках семян, луковиц, клубней, а также в листьях и стеблях. 

1. Получение картофельного крахмала. Определение содержание крахмала в разных видах картофеля.

Для эксперимента я использовала два вида картофеля – белый и красный. Очистила клубни, взвесила, взяла  по 300 граммов каждого сорта. Натёрла картофель на тёрке, залила водой, дала отстояться и профильтровала через марлю. Картофельную гущу разболтала с водой и пропустила через сито. Вода вымывает крупицы крахмала из картофеля. Когда крахмал осел на дно, воду слила. Высушила полученный крахмал. Весы показали разницу – 2 грамма в пользу белого картофеля.

Таким образом, я получила крахмал из картофеля. Содержание крахмала в картофеле белого сорта оказалось выше. (Приложение 1).

2. Выделение крахмала из зёрен пшеницы и других злаковых культур.

Я побывала на экскурсии на элеваторе. Там я наблюдала, как выделяют крахмал из зёрен пшеницы и других злаковых культур. Рабочий поместил зёрна в дробильную установку. В емкость сыпался шрот – вещество, напоминающее муку. В тестомесилке замесили тесто и оставили на несколько минут.

Под струёй воды над плотным капроновым ситом отмывали клейковину от крахмала и оболочек пшеницы. Вода в емкости становится мутной. Когда из емкости вылили воду, на дне был осадок – частицы крахмала и оболочки пшеницы (отруби). Далее полученный осадок высушили и взвесили. Таким же образом поступили с зернами ржи, риса. (Приложение 2).

Проанализировав, полученные результаты я пришла к следующим выводам:

1. Крахмал является основным запасным веществом растений.
2. Крахмал можно выделить из картофеля, пшеницы и других злаковых культур;
3. Наибольшее содержание крахмала находится в зёрнах злаков: пшеницы, ржи, кукурузы, риса – до 80% крахмала, в клубнях картофеля только до 25%.

2. Проведение экспериментов с целью выявления некоторых физических и  химических свойств крахмала

1. Реакции на определение состава крахмала.

Известно, что если крахмал потереть между пальцами или сжать комок его в ладони, можно услышать характерный скрип. Я повторила данный опыт и получила соответствующий результат. Крахмал скрипел между пальцами и не разрушался.

Вывод. Молекула крахмала состоит из повторяющихся молекул простых сахаров собранных в длинные и разветвленные нити. Каждая длинная цепочка может многократно изгибаться, извиваться и складываться, в результате чего образуются микроскопические гранулы. Этот звук создаётся при трении крупиц друг о друга: они достаточно тверды и не разрушаются при таком воздействии.

2. Выявление физических и химических свойств крахмала

Сравнила полученный ранее крахмал, и промышленный продукт по внешнему виду, цвету и запаху.  Особых отличий не наблюдается. Вкус, свойственный крахмалу, не сильно выражен.

Я смешала крахмал с водой, крахмал не растворился, на дне ёмкости появился осадок.  В горячей воде крахмал набух, стал вязким, получился клейстер. (Приложение 3).

Вывод. Физически крахмал представляет собой белый безвкусный порошок без запаха, нерастворимый в воде. Однако при попадании в воду он образует многочисленные коллоидные частицы, при большой концентрации, создающие густую вязкую массу. Её называют клейстером.

3. Качественные реакции на крахмал:

Взаимодействие с йодом (окрашивание в синий цвет). Я провела качественную реакцию йода с крахмалом. В ёмкости, где был раствор воды с крахмалом, добавила йод. В результате взаимодействия йода с крахмалом, жидкость окрасилась в синий цвет. (Приложение 4)

3. Определение содержания крахмала в некоторых значимых для человека пищевых и непищевых продуктах (Приложение 5)

Как уже было сказано выше крахмал — продукт двоякий. С одной стороны его состав — кладезь энергии. Кроме того, крахмал, содержащий повышенное количество амилозы, играет роль своеобразного массажера для кишечника. С другой стороны, вред крахмала известен всем следящим за своей фигурой. Во многих случаях именно он является причиной набора веса, даря человеку избыточное количество калорий.

Я задумалась, предупреждают ли производители, что в составе того или иного продукта есть крахмал? Для опытов я использовала овощи и некоторые продукты питания.

1. Содержание крахмала в овощах и фруктах 

Каплю с йодом капнула на ломтики моркови,  лимона, капусты, свежий срез банана, яблок и груш и некоторых других овощей и фруктов

Вывод: крахмал содержится во многих овощах и фруктах, есть овощи, которые не содержат крахмал. Исходя, из степени содержания я разделила исследуемые овощи, фрукты и орехи на 3 группы:

• с большим содержанием крахмала:
• картофель, кешью, бананы, свекла, фисташки, фасоль
• с умеренным содержание крахмала:

морковь, огурцы, яблоки, груши, красный перец, лук, лимон

• не содержащие крахмал: томат

Я считаю, что чрезмерное употребление отдельных разновидностей овощей и фруктов наносит вред организму: появляются  «лишние» килограммы, появляются «бродильные» процессы в желудке и кишечнике, которые проявляются метеоризмом, тошнотой и тяжестью в желудке.

2. Содержание крахмала в молочных и кисломолочных  продуктах

Я проверила молочные продукты сметану, кефир, творог, йогурт. Крахмал (Е 142) применяется как «сшитый» загуститель, стабилизатор, сделанный, как правило, из генетически модифицированной кукурузы при изготовлении некоторых молочных продуктов. По некоторым данным добавка не разрешена для использования в продуктах для детей первого года жизни и до 3 лет. В натуральных молочных продуктах крахмала быть не должно. Но некоторые производители, для того чтобы сделать продукт более густым, добавляют крахмал или муку.

Для изучения этикеток были приобретены молочные и кисломолочных продуктов наиболее часто употребляемые следующих компаний: ОАО «Акконд», ОАО «Компания ЮНИМИЛК», ОАО «Вимм-Билль-Данн»

Вывод. Проанализировав,  полученные результаты я получила следующие данные:

3. Колбасные продукты

Так же из присутствующих на полках наших магазинов и часто покупаемых продуктах я решила проверить майонезы, колбасы, сосиски разных производителей.

Показатели содержания крахмала по ГОСТу некоторых колбасных изделий.

- Колбасы высшего сорта крахмал содержать не должны.

Полученные данные показали следующие результаты:

Вывод. Исходя, из полученных данных колбасы всех производителей в том или ином количестве содержат крахмал.

4. Майонез

Производители не скрывают, что они добавляют крахмал, но не указывают его процентное содержание. Зачем добавляют крахмал? А чтоб уменьшить жирность майонеза(для псевдо диет), в него добавляют воду, после чего он превращается в безвкусную жижу. Далее туда для густоты добавляют крахмал и  химия приносит этой субстанции вкус майонеза. Красители добавляют для придания желтизны, так как у разбавленного крахмалом майонеза - белый цвет.

Вывод. В результате мы установили, что многие продукты содержат крахмал.

Заключение

1. Крахмал – сложный углевод, молекулы которого состоят из глюкозы. Для растений является запасом питательных веществ и содержится в основном в плодах, семенах, клубнях.

Роль крахмала в рационе человека – превращение в глюкозу для получения дополнительной энергии. В организм человека крахмал попадает с крахмалсодержащими овощами и фруктами.

2. Опытным путем выяснила некоторые физические и химические свойства крахмала. Определила, что крахмал нерастворим в воде, но в водном растворе образует клейстер.

Провела качественную реакцию йода с крахмалом и некоторыми крахмалсодержащими продуктами. Таким образом, выяснила содержание крахмала в некоторых пищевых продуктах входящих в рацион человека.

3. Так же выявила наиболее крахмал содержащие продукты.  Из часто употребляемых человеком продуктов ими являются рис, картофель, бананы, хлебобулочные изделия. Так же крахмал содержится во многих уже готовых продуктах питания: мучных изделиях, кашах, макаронах. Практически всегда есть определенное количество крахмала в кетчупах, майонезе, некоторых молокосодержащих продуктах, колбасах. Часто он просто не указывается в составе производителем.

Таким образом, гипотеза нашего исследования о том, что крахмал имеет большое практическое значение для природы и организма человека и входит в состав многих пищевых продуктах ежедневного рациона современного человека подтвердилась.

Так же в ходе работы над проектом я научилась:

• получать крахмал из картофеля, пронаблюдала, как получается крахмал из пшеницы и других злаковых культур;
• делать клейстер и варить кисель;
• мыть окна средством на основе крахмала;
• делать игрушки - антистресс и чистить домашние серебряные изделия

(см. Приложение 1).

Приложения

Приложение 1

Получение картофельного крахмала. Определение содержание крахмала в разных видах картофеля.

 Взяла клубни картофеля.                     Натерла клубни на терке.                         Залила картофель водой

     Процедила и отфильтровала                         Полученный крахмал выложила на лист и просушила.

Приложение 2

Выделение крахмала из зёрен пшеницы и других злаковых культур

На Чебоксарском элеваторе

Приложение 3

Свойства крахмала. Получение клейстера

Приложение 4

Качественная реакция крахмала на йод.

Приложение 5

Определение содержания крахмала в некоторых значимых для человека пищевых и непищевых продуктах.

Крахмал отсутствует                                                  Крахмал присутствует

                                                     Крахмал отсутствует

Библиографический список

Электронные ресурсы

1.  Оксфордский словарь английского языка [Электронный ресурс] на WordReference.com доступ из WordReference.com http://www.wordreference.com/
2. Детская страна [Электронный ресурс] на detstrana.ru доступ из https://detstrana.ru https://detstrana.ru
3. BookReader - Крахмал и крахмалопродукты (Гулюк Н.Г.)

bookre.org›Reader›?file=473102 Самая большая электронная читалка рунета. Поиск книг и журналов. Крахмал и крахмалопродукты (под ред.))Гулюк Н.Г.

4. Фармакогнозия. Крахмал и крахмалсодержащие растения  [Электронный ресурс]  на BiblioFond.ru  «Крахмал и крахмалсодержащие растения ».  Сутормина Т.А. доступ из https:// BiblioFond.ru  https:// BiblioFond.ru