Исследование содержания железа во фруктах

Конкурс научных проектов школьников  МБОУ СОШ 5.

Краснодарский край, Красноармейский  район,

  поселок Октябрьский.

                                    Тема: Исследование содержания железа во фруктах.

       секция:  химия

                                             

Автор:            Мякинченко Ирина Александровна, 9 «Б» класс.

                                                                                         Научный руководитель:

                                                                                                     Кучерявенко Наталья Алексеевна,
                                                                                                    учитель химии.

2011-2012 учебный год.

Аннотация.

Представленная работа посвящена теме исследования содержания микроэлемента железа во фруктах, наиболее доступных в  учебный период школьников.
Актуальность настоящей работы обусловлена изучением богатых железом растительных продуктов, которые необходимо потреблять с целью повышения уровня гемоглобина в крови
Цель проекта: Выявление содержания микроэлемента железа в бананах, киви и кубанских яблоках.
В рамках достижения данной цели автором были поставлены следующие задачи:

 1. Изучить информацию о биологической роли железа на организм человека.

2.  Провести эксперимент по качественному определению железа в  яблоках, бананах и киви.

  3.  Подготовить рекомендации по употреблению фруктов учащимся нашей школы.

В ходе решения вышеуказанных задач, были использованы следующие методы исследования:
1) сбор информации;  2) социологический опрос;   3) экспериментальный анализ.
Гипотеза исследования:  Употребление в пищу разнообразных фруктов способствует повышению уровня гемоглобина в крови.    

Выводы: 1.   Уровень гемоглобина в крови школьников ниже нормы у каждого третьего ученика, что

                   вызывает  высокий уровень заболеваемости  в учебное время.

            2.   Недостаточное употребление фруктов детьми не связано с их недоступностью.

3.   Содержание железа незначительной концентрации выделяется в  яблоках зимних сортов.

4.   Микроэлемент железо отсутствует в бананах и киви.

5.   Употребление яблок может поддерживать содержание железа в организме человека в норме.

            6.  Для повышения уровня гемоглобина недостаточно продуктов растительного происхождения.

            7. Необходимо расширить просветительскую работу школьников и их родителей о правильном

                питании в зимний период.

Мякинченко Ирина Александровна,  МБОУ СОШ №5, 9 «Б» класс.

Тема: Исследование содержания железа во фруктах.

Каждая встреча с педиатром сопровождается определением уровня гемоглобина в крови и рекомендациями употребления продуктов, содержащих железо.  Железо - основной микроэлемент, который входит в состав гемоглобина. В настоящее время доступны круглый год различные фрукты и овощи. Каждый человек может выбрать в соответствии со своими вкусовыми предпочтениями: яблоки, бананы, киви. В нашей местности, в Славянском районе находится крупнейшее садоводческое хозяйство «Сад – Гигант»; в  Красноармейском районе большой сад в государственном племенном заводе «Красноармейский» имени А.И.Майстренко. Поэтому яблоки различных сортов доступны нам круглый год. Вот я и решила выяснить, в каких фруктах содержится железо.

Глава I.         Сбор информации по изучаемому вопросу.

1. Обзор литературы.

На основании теоретических источников авторов   А.С.Егорова, Н.М.Иванченко, К.П.Шацкой, М. Фримантл  выделяется следующее значение железа для организма:

Железо — микроэлемент, главная роль которого — обеспечение организма кислородом, участие в окилительно-восстановительных реакциях.

Теоретическое изучение вопроса показывает, что несмотря на малое содержание железа в организме человека (2-5 г), по своей значимости оно является уникальным микроэлементом. Входя в состав крови, железо участвует в переносе кислорода от легких ко всем тканям, органам и системам нашего организма. А без кислорода человек не может прожить и нескольких минут. Это связано с тем, что жизнедеятельность всех живых клеток невозможна без постоянного получения энергии, выработку которой обеспечивают протекающие в них сложные биохимические реакции, идущие с участием кислорода. Непосредственную доставку кислорода к каждой клетке осуществляет входящее в состав крови специальное белковое соединение гемоглобин. Впервые он был обнаружен в 1839 году немецким исследователем Р. Хюнефельдом в составе красных кровяных телец - эритроцитов. Гемоглобин состоит из двух частей: крупной белковой молекулы - глобина и встроенной в нее небелковой структуры - гема, в сердцевине которого и находится ион железа. Это железо легко вступает в связь с кислородом и именно соединение кислорода с железом окрашивает кровь в красный цвет. Кислород - это окислитель. Ион железа молекулу кислорода переносит к месту окисления.  Атом железа гема способен присоединять и отдавать молекулу кислорода. При этом валентность железа не меняется, т. е. он остается двухвалентным. За это свойство английский физиолог, один из основателей науки о дыхании Дж. Баркрофт, назвал гемоглобин "самым удивительным веществом в мире". Кроме того, гемоглобин выполняет и другую очень важную функцию - выведение с места окисления углекислого газа. И если кислород вводится в клетку гемом, то углекислоту оттуда "выносит" глобин.

Дефицит жeлеза проявляется анемией, головокружением и головными болями, слабостью, повышенной утомляемостью, снижением памяти и концентрации внимания, ломкостью ногтей, склонностью к простудным заболеваниям. Анемия - это уменьшение в крови количества гемоглобина и красных кровяных телец - эритроцитов. Чаще всего диагностируется железодефицитная анемия — состояние, при котором в организме не хватает одного из основных компонентов гемоглобина, уникального микроэлемента — железа (Fe). Причиной дефицита является несбалансированное питание, кровопотери, гормональные нарушения, хронический гастрит с пониженной кислотообразующей функцией, дисбактериоз.

В организме взрослого человека содержится около 3-5 г железа; почти две трети этого количества входит в состав гемоглобина. Считается, что оптимальная интенсивность поступления железа составляет 10-20 мг/сутки. Дефицит железа может развиться, если поступление этого элемента в организм будет менее 1 мг/сутки. Порог токсичности железа для человека составляет 200 мг/сутки.

Источники железа:  

Содержание железа в продуктах: (мг/100 г продукта) 

Наибольшее содержание:

- Какао-порошок 14,80;  Печень говяжья 6,90;  Горох 6,80;  Крупа гречневая 4,90;  Хлеб пшеничный зерновой 4,80,

Остальные продукты, в которых также содержится железо:

 Изюм -3,00;  Яйцо куриное -2,50; Груши - 2,30; Орехи грецкие  -2,30; Яблоки -2,20;  Повидло яблочное -1,30;  Пюре яблочное -1,30; Клубника -1,20; Крупа рисовая -1,02; Арбуз- 1,00;  Дыня -1,00; Морковь -0,70; Абрикосы -0,70;  Персики -0,60; Виноград -0,60; Перец сладкий -0,60; Творог -0,46; Тыква -0,46; Баклажаны -0,40; Сок виноградный -0,40; Сок яблочный -0,30; Апельсины -0,30; Грейпфруты -0,30; Молоко сгущенное -0,21; Мороженое сливочное -0,15.

 И хотя в перечне продуктов наиболее богатых железом не  значатся яблоки. В 100 мг приготовленной телячьей печени находится 12 мг железа, а в говяжьей — 7 мг. Много железа в сливовом соке, кураге, изюме, орехах, тыквенных и подсолнечных семечках.  Но микроэлементы не усваиваются без витаминов. Фрукты же – кладезь витаминов. Витамин С повышает усвоение железа. Эти теоретические данные ещё больше повысили мою заинтересованность в изучении фруктов, доступных круглый год. Ещё необходимо отметить, что железо сохраняется и при переработке яблок на сок, пюре и повидло.

Суточная потребность для мужчин — 10 мг/сут, для женщин — 18 мг/сут, в период беременности и лактации — 33—38 мг/сут.

2. Сведения о сортах яблок, выращиваемых в Краснодарском крае.

Проведена встреча с агрономом – садоводом РГПЗ «Красноармейский» Шевцовым Владимиром Петровичем. В 2011году в хозяйстве выращено 1200 тонн яблок следующих сортов: «Боровинка», «Уэлси», «Старкрымсон», «Айдоред», «Ренет Симиренко», «Корей».

Труженики  ЗАО «Сад Гигант» выращивают яблоки сортов «Флорина», «Гренни Смит», «Голден», «Старкрымсон», «Бреберн», «Моргендуфт» на 82% площадей своего хозяйства, которое является одним из самых крупных садоводческих хозяйств России. К зимним зеленым яблокам относятся сорта Ренет Симиренко, Голден, Гренни Смит. Красные зимние яблоки – Айдоред, Старкрымсон, Флорина. Хранятся яблоки в холодильниках с регулируемой атмосферой.

3. Результаты  социологического опроса учащихся 9 «Б» класса.

В тестировании приняли участие – 21 человек.

В течение текущего учебного года сдавали кровь на общий анализ – 12 человек, из этого числа пониженный уровень гемоглобина отмечен у 7 человек. Из предлагаемых продуктов  11 человек отдали предпочтение мясу, конфетам и бананам. Ежедневно употребляют фрукты 10 человек.

Глава II.                                                Опытно-экспериментальная работа.

1. Подготовка растительной пробы для исследования.

- Тонким ножом из нержавеющей стали вырезать пробу 30 г в виде ломтика от кожуры до сердцевины с семечками, мелко измельчается.

-  Полученная масса переносится в фарфоровую ступку и тщательно растирается пестиком.

- Полученная масса с помощью стеклянной палочки и стеклянной воронки переносится в мерную колбу и объём пробы доводится дистиллированной водой до метки 100 мл.

- Часть пробы фильтруется в отдельную колбу.

      2. Приготовление растворов реактивов:

-роданида калия. 5,0 г КSCN  растворяют в 45 мл дистиллированной воды (10%-ный раствор).

- гексацианоферрата(III) калия. 2,0 г K3[Fe(CN)6] растворяют в 38 мл дистиллированной воды (5%-ный раствор).

- гексацианоферрата(II) калия. 2,0 г K4[Fe(CN)6] растворяют в 38 мл дистиллированной воды (5%-ный раствор).

- гидроксида натрия. 5,0 г NaOH растворяют в 45 мл дистиллированной воды (10%-ный раствор).

3.  Порядок проведения эксперимента.

3.1. Визуальные наблюдения.

- исследование цвета разрезанных фруктов

Цвет разрезанных яблок буреет в течение часа, цвет киви и банана за это время не изменился.

-  исследование цвета растворов очищенных проб.

Цвет растворов во всех пробирках с яблочными пробами имеет зеленоватый или желтоватый цвет, проба киви зелёного цвета, банановая проба наименьшей прозрачности и не имеет цвета.

Окраска растворов и сока яблок характерна для растворов железа Fe2+ и Fe3+ .

3.2 Качественное определение ионов железа во фруктах.

Действие качественных реактивов гексацианоферрата (III) калия K3[Fe(CN)6] (красной кровяной соли) и гексацианоферрата (II) калия K4[Fe(CN)6] (желтой кровяной соли) на срезы яблок, киви и банана характерной окраски не показывает.

При испытании концентрированных фруктовых растворов окраска наблюдалась незначительно и была неустойчивой.

Любая качественная реакция имеет так называемый предел обнаружения – минимальную концентрацию вещества, которая может быть обнаружена с помощью данного реагента. На основании чего можно говорить о весьма малом содержании микроэлемента железа в исследуемых фруктах

Выводы:

             1.   Уровень гемоглобина в крови школьников ниже нормы у каждого третьего ученика, что

                   вызывает  высокий уровень заболеваемости  в учебное время.

             2.   Недостаточное употребление фруктов детьми не связано с их недоступностью.

3.   Содержание железа незначительной концентрации выделяется в  яблоках зимних сортов.

4.   Содержание микроэлемента железо  в бананах и киви не наблюдалось.

5.   Употребление яблок может поддерживать содержание железа в организме человека в норме.

6.  Для повышения уровня гемоглобина недостаточно продуктов растительного происхождения.

7. Необходимо расширить просветительскую работу школьников и их родителей о правильном

    питании в зимний период.

Список использованной литературы:

1) А.С.Егоров, Н.М. Иванченко, К.П. Шацкая.  Химия внутри нас. Ростов-на-Дону, издательство «Феникс», 2004г., с.80-82.

2) Энциклопедический словарь юного химика /сост. В.А.Крицман, В.В. Станцо/, М.: Педагогика, 1990г.,с. 81-83.

3) М.Фриматл. Химия в действии. М.: Издательство «Мир», 1991г., том 2, с. 147-148.

4) И.А. Леенсон. Удивительная химия. М.: Издательство НЦ ЭНАС. 2006. С. 109-112.

5) О.Ольгин. Опыты без взрывов. М.: Химия. 1986. С. 76-80.

6) И.И. Новошинский, Н.С. Новошинская. Химия 10 класс профильный уровень. Учебник для общеобразовательных учреждений. М.: «Русское слово», 2008г., с.327-336.

Тема: Исследование содержания железа во фруктах.

Защита проекта.

Вступительное слово:

Представленная работа посвящена теме исследования содержания микроэлемента железа во фруктах, наиболее доступных в  учебный период школьников.

Слайд №1.

Каждая встреча с педиатром сопровождается определением уровня гемоглобина в крови и рекомендациями употребления продуктов, содержащих железо.  Железо - основной микроэлемент, который входит в состав гемоглобина. Работа началась с теоретического изучения вопроса: углубления своих знаний о значении гемоглобина  для человека, о строении молекулы гемоглобина, о роли железа в этом веществе. Я поняла, что уровень гемоглобина в прямой зависимости от содержания железа в организме и  заинтересовалась продуктами, богатыми микроэлементами. В перечне продуктов были яблоки, сок, пюре. В нашей местности, в Славянском районе находится крупнейшее садоводческое хозяйство «Сад – Гигант»; в  Красноармейском районе большой сад в государственном племенном заводе «Красноармейский» имени А.И.Майстренко. Поэтому яблоки различных сортов доступны нам круглый год.  В летний  период многие из наших ребят работают в саду нашего  хозяйства, употребляя яблоки в большом количестве. Почему же наблюдается низкий уровень гемоглобина? Может быть, железо есть в других фруктах, а в яблоках его нет? Или оно есть в определённых сортах яблок? Вот я и решила выяснить, в каких фруктах содержится железо. Актуальность настоящей работы обусловлена изучением богатых железом растительных продуктов, которые необходимо употреблять с целью повышения уровня гемоглобина в крови.

Слайд №2.

Цель проекта: Выявление содержания микроэлемента железа в бананах, киви и кубанских яблоках.
В рамках достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

 1. Изучить информацию о биологической роли железа на организм человека.

2.  Провести эксперимент по качественному определению железа в  яблоках, бананах и киви.

  3.  Подготовить рекомендации по употреблению фруктов учащимся нашей школы.

В ходе решения вышеуказанных задач, были использованы следующие методы исследования:
1) сбор информации;  

2) социологический опрос;  

3) экспериментальный анализ.
Гипотеза исследования:  Употребление в пищу разнообразных фруктов способствует повышению уровня гемоглобина в крови.  

Слайд № 3.

На основании теоретических источников авторов   А.С.Егорова, Н.М.Иванченко, К.П.Шацкой, М. Фримантл  выделяется следующее значение железа для организма:

Железо — микроэлемент, главная роль которого — обеспечение организма кислородом, участие в окилительно-восстановительных реакциях.

Дефицит жeлеза проявляется анемией, головокружением и головными болями, слабостью, повышенной утомляемостью, снижением памяти и концентрации внимания, ломкостью ногтей, склонностью к простудным заболеваниям. Анемия - это уменьшение в крови количества гемоглобина и красных кровяных телец - эритроцитов. Чаще всего диагностируется железодефицитная анемия — состояние, при котором в организме не хватает одного из основных компонентов гемоглобина, уникального микроэлемента — железа (Fe). Причиной дефицита является несбалансированное питание, кровопотери, гормональные нарушения. Норма содержания гемоглобина в крови подростка 150г/литр крови. Ежедневное потребление железа составляет 20 мг/сутки.

Слайд № 4.

Непосредственную доставку кислорода к каждой клетке осуществляет входящее в состав крови специальное белковое соединение гемоглобин. Гемоглобин состоит из двух частей: крупной белковой молекулы - глобина и встроенной в нее небелковой структуры - гема, в сердцевине которого и находится ион железа. Это железо легко вступает в связь с кислородом и именно соединение кислорода с железом окрашивает кровь в красный цвет. Кислород - это окислитель. Ион железа молекулу кислорода переносит к месту окисления.  Атом железа гема способен присоединять и отдавать молекулу кислорода. При этом валентность железа не меняется, т. е. он остается двухвалентным. Кроме того, гемоглобин выполняет и другую очень важную функцию - выведение с места окисления углекислого газа. И если кислород вводится в клетку гемом, то углекислоту оттуда "выносит" глобин.  Таким образом, уровень гемоглобина в крови является важным показателем здоровья.

Слайд № 5.

Были проведены социологические исследования путем тестирования моих одноклассников.

 Результаты  социологического опроса учащихся 9 «Б» класса.

В тестировании приняли участие – 21 человек.

В течение текущего учебного года сдавали кровь на общий анализ – 12 человек, из этого числа пониженный уровень гемоглобина отмечен у 7 человек. Из предлагаемых продуктов  11 человек отдали предпочтение мясу, конфетам и бананам. Ежедневно употребляют фрукты 10 человек, что кажется удивительным при общей доступности фруктов.

Слайд № 6.

Только в нашем хозяйстве в 2011 году выращено 1200 тонн яблок.

Слайд № 7.

 Опытно-экспериментальная работа состояла из следующих этапов:

      1. Подготовка растительной пробы для исследования.

      2. Приготовление растворов реактивов.

      3. Визуальных наблюдений.

      4. Проведения качественных реакций по определению содержания железа во фруктах.

Слайд №  8.

 Визуальные наблюдения.

- исследование цвета разрезанных фруктов

Цвет разрезанных яблок буреет в течение часа, цвет киви и банана за это время не изменился.

-  исследование цвета растворов очищенных проб.

Цвет растворов во всех пробирках с яблочными пробами имеет зеленоватый или желтоватый цвет, проба киви зелёного цвета, банановая проба наименьшей прозрачности и не имеет цвета.

Окраска растворов и сока яблок характерна для растворов железа Fe2+ и Fe3+ .

Действие качественных реактивов гексацианоферрата (III) калия K3[Fe(CN)6] (красной кровяной соли) и гексацианоферрата (II) калия K4[Fe(CN)6] (желтой кровяной соли) на срезы яблок, киви и банана характерной окраски не показывает.

При испытании концентрированных фруктовых растворов окраска наблюдалась незначительно и была неустойчивой.

Любая качественная реакция имеет так называемый предел обнаружения – минимальную концентрацию вещества, которая может быть обнаружена с помощью данного реагента. На основании чего можн говорить о весьма малом содержании микроэлемента железа в исследуемых фруктах

Слайд № 9.

На основании  проведённого экспериментального исследования, анализа литературных данных, социологического опроса следуют выводы:

1. Яблоки зимних сортов, выращенных в нашей местности, содержат незначительное

количество железа.

2. В бананах и киви содержание микроэлемента  железо не наблюдалось.

3.Употреблением растительных продуктов можно поддерживать содержание железа в организме.

4. Для повышения уровня гемоглобина в крови недостаточно употребления яблок, необходимо сбалансированное питание сочетания растительной и животной пищи.