Исследовательский проект "Какие науки спрятались в борще"

Миронов Даниил Алексеевич,4 класс

Какие науки спрятались в борще

Гарданова Эльвира Фанузовна,

учитель начальных классов,

Россия, город Нефтеюганск,

МБОУ СОШ «Прогимназия «Сообщество»

Оглавление

Введение……………………………………………………...……………………………4стр

Основная часть…………………………………………….……………………………...5стр.

Происхождение слова «борщ»……………………………………….………………….5стр.

Семейства растений………………………………………………………………………5стр.

Опыт 1. Ответить на вопрос: Какими органами растений являются картофель, свекла, морковь?..............................................................................................................................6стр.

Опыт 2. Определить различия побега и корня по внутреннему строению …………..6стр.

Опыт 3. Строение тканей………………………………………………………………...6стр.

Опыт 4. Поиск крахмала в овощах………………………………………………………6стр.

Смена агрегатного состояния воды…………………………………………………...6-7стр.

Процесс денатурации белков……………………………………………………………7стр.

Процесс гидролиза жиров……………………………………………………………..7-8стр.

Опыт 5. Виды пигментов………………………………………………………………...8стр.

Экономический расчёт…………………………………………………………………...9стр.

Заключение………………………………………………………………………………..9стр.

Список литературы……………………………………………………………………...10стр.

Приложение………………………………………………………………………….11-15стр.

Введение

Мы ежеминутно сталкиваемся с законами природы, но большинство людей это просто не замечает. А если знать и понимать эти законы, то жить намного интереснее, и научные закономерности могут пригодиться в любых ситуациях, в том числе и на кухне. В 2015 году по теме: «Какие науки спрятались в борще» принял участие в Экспериментальной олимпиаде МАН «Интеллект будущего». Тема заинтересовала, поэтому решил выполнить исследование.

Цель: выяснить, какие науки спрятались в борще.

Достижение поставленной цели предполагает решение ряда задач:

1.изучить литературу по данному вопросу;

2.определить экспериментально какие науки спрятались в борще;

3.сформулировать выводы по результатам проведённых экспериментов.

Гипотеза: возможно, что в борще спрятаны науки физика и химия.

Объект: борщ

Предмет исследования: процессы, происходящие при готовке борща.

Для того, чтоб выполнить поставленные задачи обратился в библиотеку, к бабушке-учителю биологии, искал информацию в сетях интернета, проводил  опыты. Какие науки что изучают, узнал из Детской энциклопедии Что такое. Кто такой.

Подробное описание метода.

1. Изучение литературы по данному вопросу.
2. Микроскопический метод.

• Используя цифровой микроскоп узнать строение картофеля, моркови и свеклы.
• Сравнить строение перечисленных овощей.

3. Опыты.

Опыт 1. Ответить на вопрос: Какими органами растений являются картофель, свекла, морковь?

Опыт 2. Определить различия побега и корня по внутреннему строению.

Опыт 3. Строение тканей.

Опыт 4. Поиск крахмала в овощах.

Опыт 5. Виды пигментов.

4. Анализ и сравнение.
5. Экономический расчёт.

Основная часть

Происхождение слова «борщ»

Считается, что борщ появился на территории современной Украины в XIV- XV веках. В России он впервые упоминается в XVI- XVII веках. Есть несколько версий происхождения самого слова борщ. По данным этимологических словарей славянских языков слово борщ произошло от названия растения: первоначально борщом назывался борщевик, съедобные листья которого использовались в пищу.      

Как рассказывает этнограф Лидия Артюх, есть письменные памятки, датированные XV столетием, где вспоминается слово «борщовник». Большинство украинских и мировых лингвистов считают, что именно от названия этого растения и произошло украинское блюдо борщ.

В Польше «борщак» появился в XVIII веке [3].  

Слово "Боpщ". Боp-щ. Первая часть слова восходит к древнему индоевропейскому корню "боp/буp/беp", непосредственно связанным с понятием красного цвета. Точнее, цвета БУРого, цвета запёкшейся крови [2].  

Семейства растений

 В  борщ кладут картофель, свеклу, морковь, помидоры, капусту, лук  и укроп. Почитав литературу узнал, что перечисленные растения относятся к таким ботаническим семействам:  крестоцветные, или капустные – капуста; зонтичные, или сельдерейные - морковь, петрушка,  укроп; пасленовые - картофель, помидоры, перец; лилейные, или луковые- лук, чеснок.

Вывод: в борще спряталась наука ботаника, которая изучает растения.

Практическая часть

Подготовим всё необходимое –   продукты, посуду, реактивы, проведём опыты, зафиксируем и сфотографируем, а потом уже сварим сам борщ.

Из реактивов нам понадобятся – сода, уксус, спирт, йодная настойка, тальк, немного растительное масло. А также несколько пробирок или небольших стаканчиков или мензурок, пипетка, индикаторная бумага.

Сначала узнаем кое-что про овощи для борща.

Опыт 1. Ответить на вопрос: Какими органами растений являются картофель, свекла, морковь?

Нам надо разобраться, какими органами растений являются эти овощи.

Возьмем в руки клубень картофеля и корнеплод моркови. Клубень (картофель) – видоизмененный побег, имеет почки (глазки) и остатки листьев (бровки). Больше глазок находятся в верхней части, а в нижней меньше. Корнеплод (свекла, морковь, редис) – запасающий орган, состоящий из корня и стебля.

Опыт 2. Определить различия побега и корня по внутреннему строению

Разрезав морковь и клубень картофеля поперек и посмотрев на срез, у картофеля мы действительно видим звезду, с несколькими лучами, а у моркови на срезе четко видны две окружности – внутренняя и наружная. Причем, у них немного различается цвет, плотность (жесткость), и вкус.

Вывод: клубень картофеля снаружи покрыт перидермой (вторичная покровная ткань), мякоть состоит из запасающей стеблевой паренхимы (основная ткань) и проводящие пучки из ксилемы и флоэмы (проводящая ткань). Это - различия побега и корня по внутреннему строению.

Опыт 3. Строение тканей

Сделаем срезы с картофеля, моркови и свеклы и посмотрим под микроскопом, сделаем фото (Приложение I)(см. рис.1, рис.2, рис.3).На них четко видно строение тканей и пигмент.

Вывод. Строение тканей у овощей разное. 

Опыт 4. Поиск крахмала в овощах

Теперь перейдём к поиску крахмала в этих овощах. Капнем одинаковое количество йода  на срез картофеля, моркови, капусты и свёклы. Участок куда капнули окраситься в  черно-синий цвет у картофеля, т. к. образуется координационное соединения крахмала с соединениями йода и калия находящиеся в спиртовой настойки йода (Приложение II).

Вывод: спиртовой раствор йода в иодиде калия - определитель йода, значит, йод содержится в плодах картофеля. Морковь, свекла, капуста так же поменяли окраску в той или иной мере тоже находится крахмал.

Строение растений изучает ботаника, значит, в борще спряталась наука ботаника.

Смена агрегатного состояния воды

А теперь начнем варить борщ. В кастрюлю наливаем воду и ставим на плиту (не до самого верха, помним  про закон Архимеда). Через некоторое время вода начнет закипать, на нагретом дне кастрюли образуются первые пузырьки. Они образуются из-за того, что тонкий слой воды, непосредственно соприкасающийся с дном сосуда, нагрелся до температуры 100 градусов. И, согласно физическим свойствам воды, начал превращаться из жидкого состояния в газообразное. Первые пузырьки, пока еще маленькие, начинают медленно всплывать – на них действует выталкивающая сила, по-другому называемая Архимедовой – из-за того, что сверху вода еще недостаточно прогрета, почти сразу же снова опускаются ко дну. Соприкоснувшись с более холодными слоями, пузырьки как бы «сморщиваются», теряют объем. И, соответственно, тут же уменьшается Архимедова сила. Пузырьки опускаются на дно, и «лопаются» от силы тяжести водяного столба. Огромное количество пузырьков снуют то вверх, то вниз, попеременно уменьшаясь и увеличиваясь в размерах, производя характерный шум, пока вся водяная толща, включая самый верхний слой, не примет температуру 100 градусов.

Вывод: при кипении и испарении воды происходит смена агрегатного состояния воды это физическое явление. Значит, в борще спряталась наука физика, которая изучает законы природы, свойства и строение материи.

Процесс денатурации белков

Далее помещаем в кастрюлю мясо. Через некоторое время на поверхности бульона начнет собираться пена и капли жира. Пена - это белок, который находится в мясе и при варке сворачивается. При варке мяса, пока продукты не прогрелись, часть водорастворимых белков (миоген) переходит в воду, образует очень разбавленный раствор и при дальнейшем нагревании свертывается, выделяясь в виде хлопьев на поверхности бульона - это процесс денатурация белков.

Если воду, в которой варится мясо, посолить до прогревания продуктов, то в раствор перейдет больше белков за счет глобулинов (растворимых в присутствии солеи) и количество пены увеличится. Поэтому при варке мяса воду солят после того, как мясо прогреется и белки потеряют способность растворяться.

Вывод: денатурация белков процесс с изменениями биологических и-физико-химических свойств белков, значит, в борще спрятались науки химия, биология, физика.

Процесс гидролиза жиров

При варке мяса происходит процесс гидролиза жиров. Жиры гидролизуются, т.е. распадаются на глицерин и жирные кислоты. Во время варки вытапливающийся жир скапливается на поверхности бульона, а наибольшая его часть в виде мельчайших капелек переходит в бульон (эмульгирует), придавая ему мутность и неприятный вкус. Образовавшиеся при этом жирные кислоты с ионами калия и натрия, которые всегда присутствуют в бульонах, образуют мыла, которые не только придают бульонам неприятный вкус, но и облегчают дальнейшее эмульгирование жиров. Поэтому процесс эмульгирования крайне нежелателен.

Вывод: гидролиз жиров - химический процесс выделения жира.

Дальше в бульон надо положить порезанный кубиками картофель. Пока он варится, натираем на крупной терке морковь и свеклу, обжариваем их на сковороде на растительном масле 5-7 минут и добавляем в кастрюлю.

Возник вопрос, какие пигменты содержатся в моркови, свекле, листьях капусты и помидорах? Какие из них растворяются в воде, а какие – в жирах? В моркови-каротин, в помидорах - ликопен  это группа пигментов называется каротиноиды. Они растворяется в жире в следствии чего при жарке (пассировки) овощей жир окрашивается в оранжевый цвет и красный соответственно. Каротиноид  так же является провитамином А и лучше усваивается организмом. Красная капуста и свекла  – антоцианы, они растворяются в воде, листья  белой капусты   почти без пигментов.[1]

Опыт 5. Виды пигментов

Пигменты – это окрашенные вещества. Именно они придают различную окраску листьям, цветкам и плодам растений. В две разные пробирки мелко нарвал зелень петрушки и укропа, залил спиртом и опустил в емкость с горячей водой - хлорофилл из зелени – петрушки или укропа выделился, спиртовой раствор окрасился в зеленый цвет.  К остывшему раствору хлорофилла (3-4 мл) добавляем растительное масло,  масло окрашивается в зеленый цвет (Приложение III) (см. рис.4, рис.5).

На мелкой тёрке натираем морковь, помещаем в пробирку и добавляем немного бесцветного растительного масла. Смесь в пробирке и перемешиваем. В моркови содержатся каротиноиды. Они растворяются в жирах, раствор окрашивается в жёлтый цвет. (Приложение III) (см. рис.6).

Выжмем немного сока свеклы. В три пробирки нальем сок ~ по 1 мл. В первую пробирку добавим 1 каплю  пищевой соды, а во вторую – 1 каплю раствора уксуса. В свекле содержатся пигменты антоцианы, в кислой среде (уксус) цвет стал ярче, в щелочной  (сода)- фиолетово-синий (Приложение III) (см. рис.7).

Вывод: в борще спрятались пигменты: хлорофилл в зелени – вышел и окрасился в зелёный цвет, каротиноиды в моркови - именно они придают желто-оранжевую окраску, антоцианы в свекле, меняют цвет в зависимости от среды. В борще спряталась наука химия.

Дальше кладем в борщ нашинкованную капусту. Она должна вариться 10-12 минут в зависимости от жесткости листьев.

Далее обжариваем лук до золотистого цвета, добавляем к нему томатную пасту, обжариваем еще несколько минут и отправляем в кастрюлю.

Вывод: при добавлении томатной пасты происходит изменение рН среды - это химический процесс.

Итак, борщ готов. Все процессы, происходящие при приготовлении борща, свёл в таблицу (Приложение IV).

Вывод: при готовке борща происходят физические процессы – кипение и испарение воды, денатурация белков так же происходят химические процессы – экстрагирование, денатурация белков, гидролиз жиров, эмульгирование жиров, изменение рН среды.

Экономический расчёт

После закупки продуктов сделал экономический расчёт (Приложение V).

Стоимость одной порции домашнего борща: 328,90 стоимость всего борща,  стоимость порции-28руб.
Стоимость одной порции в столовой: 150руб. Стоимость одной порции в ресторане: 300руб.

Вывод: экономически выгодно накормить одной порцией домашнего борща всю семью!        

Заключение

Больше я интересуюсь информатикой, с химией и физикой я знаком не много. Мне понравилось проводить опыты. Консультацию по биологии давала бабушка - она учитель биологии. Помогала мама при приготовлении. Я люблю борщ и научился его готовить. Сейчас в разных странах, у каждой хозяйки есть свои рецепты борща. Но главное правило — готовить его с удовольствием и хорошим настроением! А мы одновременно будем касаться вопросов самых разных наук.

Результаты и выводы:

Результатом работы считаю полученные новые знания:

1.Изучая литературу, узнал о происхождении слова борщ, о происхождении этого блюда, в каких странах готовят борщ;

2. Благодаря проведенной работе узнал, какие процессы происходят во время готовки, познакомился с физическими и химическими процессами. Моя гипотеза, возможно, что в борще спрятаны науки физика и химия подтвердилась, еще в борще спряталась наука ботаника.

3. Научился готовить борщ.

4. Экономически выгодно накормить одной порцией домашнего борща всю семью.

Библиографический список:

1. http://belki.com.ua/
2. Термин в Энциклопедическом Фонде. Борщ: [Электронный ресурс]// URL http://www.russika.ru/t.php?t=4374(Дата обращения 03.12.2015).
3. Статья Борщ: [Электронный ресурс]// Википедия — свободная энциклопедия URL https://ru.wikipedia.org/wiki/. (Дата обращения 03.12.2015).
4. Что такое. Кто такой: Детская энциклопедия: В 3т.,Т.1. А-Ж\Сост. Шергин В.С., Юрьев А.И.-5-е изд., перераб. И доп. –М.:Издательский дом «Современная педагогика», 2004.-519,[1] с.:ил. 193 стр.
5. Что такое. Кто такой: Детская энциклопедия: В 3т.,Т.3. П-Я\Сост. Шергин В.С., Юрьев А.И..-5-е изд., перераб. И доп. –М.:Издательский дом «Современная педагогика», 2004.-527,[1] с.:ил. 370 стр.

Приложение I

Опыт 3. Строение тканей

Рисунок1- Строение картофеля      

Рисунок 2- Строение моркови          

Рисунок 3-Строение свёклы

Приложение II

Опыт 4. Поиск крахмала в овощах

Приложение III

Опыт 5. Виды пигментов

Рисунок 4- Выделение хлорофилла

Рисунок 5- Хлорофилл в холодной воде            

Рисунок 6- Растворение каротиноидов

Рисунок 7- Растворение антоциан

Приложение IV

Таблица 1- Физические и химические процессы при приготовлении борща

Приложение V

Таблица 2 - Экономический расчёт