ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ЖЕЛЕЗА В ЯБЛОКАХ ЗИМНИХ СОРТОВ

ГОУ СПО ТО «НОВОМОСКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ЖЕЛЕЗА В ЯБЛОКАХ ЗИМНИХ СОРТОВ

Авторы:

Яшкина Анастасия Викторовна, студентка III-его курса, специальности 18.02.03

Глазнева ТатьянаСергеевна,студентка III-его курса, специальности 18.02.03

Руководитель:  Захарова Лариса Владимировна, преподаватель

АННОТАЦИЯ

Железо – микроэлемент, необходимый человеку, так как он принимает участие во многих биохимических процессах нашего организма, в частности – в кроветворении. В норме некоторое количество эритроцитов вырабатывается постоянно, и особо интенсивно – после существенных кровопотерь. Нехватка железа замедляет этот процесс, не давая организму человека вернуться к обычной работе: вы ощущаете слабость, раздражительность, быстро устаёте и постоянно мёрзнете – так происходит из-за недостатка гемоглобина, находящегося в красных кровяных тельцах.

Одним из природных источников железа являются яблоки. Исследователи решили узнать все ли яблоки, произрастающие на территории  Новомосковского района Тульской области, содержат одинаковое количество железа. Была поставлена задача: найти и отработать методику  определения содержания ионов железа в яблоках, выяснить какие сорта яблок наиболее богаты этим элементом и дать практические рекомендации по использованию яблок и яблочных продуктов. При исследовании использовались только зимние сорта яблок, такие как «Жигуль», «Лобо», «Спартан», «Лиза», «Восход», «Семерина», «Апорт».

          В процессе исследований были сделаны выводы о неравномерности распределения железа в продукте, о влиянии термообработки на содержание железа в яблоках.

Для достоверности и воспроизводимости результатов была проведена статистическая обработка результатов анализов.

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

      Введение                                                                      4

1. Задачи исследования                                                                                           5
2. Объекты и методы исследования                                                                       5
3. Приготовление исходных растворов и реактивов                                            6
4. Результаты и обсуждения                                                                                   7
5. Статистическая обработка результатов эксперимента                                     9
6. Выводы                                                                                                                12

Литература                                                                                                                13

ВВЕДЕНИЕ

         Железо – микроэлемент, необходимый человеку, так как он принимает участие во многих биохимических процессах нашего организма, в частности – в кроветворении. В норме, некоторое количество эритроцитов вырабатывается постоянно, и особо интенсивно – после существенных кровопотерь. Нехватка железа замедляет этот процесс, не давая организму человека вернуться к обычной работе: вы ощущаете слабость, раздражительность, быстро устаёте и постоянно мёрзнете – так происходит из-за недостатка гемоглобина, находящегося в красных кровяных тельцах.

Гемоглобин – белок, отвечающий за транспортировку кислорода в крови человека. Когда его мало вследствие недостаточно интенсивного кроветворения, от кислородного голодания страдает мозг, что особенно опасно для детей, так как снижает их умственные способности. Взрослые же ощущают частое головокружение, в душных помещениях или при интенсивных нагрузках теряют сознание.

Кроме того, железо участвует в процессе фагоцитоза, а значит, лишь при достаточном количестве этого микроэлемента в организме мы можем говорить о крепком иммунитете. Также он регулирует работу щитовидной железы, контролирует обмен холестерина,оказывает влияние на иммунную систему, предупреждает развитие анемии, оказывает детоксикационное действие, улучшает состояние ногтей, кожи и волос – роль и значение железа в организме человека нельзя переоценить.

Общее содержание железа в организме человека составляет около 4,25 г. Из этого количества 57% находится в гемоглобине крови, 23% – в тканях и тканевых ферментах, а остальные 20% – депонированы в печени, селезенке, костном мозге и представляют собой «физиологический резерв» железа. Лишь около 8% принимаемого вами железа всасывается и, в конце концов попадает в кровоток. Гемоглобин, содержащий основную часть железа, перерабатывается и используется повторно, при замене кровяных клеток каждые 120 дней.

Потребность человека в железе на 1 кг веса следующая: дети – 0,6 мг, взрослые – 0,2 мг, беременные женщины – 0,3 мг железа в сутки. Как правило, железа, поступающего с пищей, вполне достаточно, но в некоторых специальных случаях (анемия, а также при донорстве крови) необходимо применять.

Самые богатые железом источники — это продукты животного происхождения: свинина, говядина, баранина, мясо кролика и птицы, а так же рыба, яйца, творог и мидии.Растительные источники железа:хлебопродукты, бобовые, яблоки, свекла, сельдерей, черника, земляника, ежевика, шиповник, авокадо, миндаль, финики, груши, персики, брокколи, тыква, изюм, помидоры, петрушка, белые грибы.

1. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Целью данной  работы было  определения содержания  ионов железа в яблоках различных сортов.

В связи с этим были поставлены следующие задачи:

1. Просмотреть научно-техническую литературу по данной теме с целью выбора  методики определения  ионов железа.
2. Отработать выбранную методику в лабораторных условиях.
3. Определить содержание железа в яблоках различных сортов.
4. Провести статистическую обработку результатов анализа для доказательства достоверности результатов.
5. Дать практические рекомендации по употреблению яблок различных сортов.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

 Объектами исследования были следующие сорта яблок, произрастающих на территории Тульской области:

- «Апорт»;

 - «Семерина»;

 - «Восход»;

 - «Лиза»;

- «Спартан»;

- «Лобо»;

- «Жигуль».

        С целью выбора методики определения железа  было просмотрено большое количество литературных источников. За основу была взята методика определения содержания ионов железа фотоколориметрическим  методом с использованием  процесса экстракции ионов железа  раствором экстрагента, состоящего из серной кислоты и перекиси водорода.

 Колориметрический метод анализа применяют главным образом для определения малых количеств веществ. Для проведения анализа требуется значительно меньше времени, чем для анализа химическими методами.

Пропись анализа:  

Пробу яблока мелко измельчаем, берём навеску массой 1,0000г взвешенную на аналитических весах. В коническую колбу вместимостью 100см3 наливаем пипеткой 10 см3экстрагента и вносим в эту же колбу навеску яблока. Нагреваем колбу  с раствором в течение 20 минут, поддерживая слабое кипение. При этом железо  переходит в экстракт. Охлаждают экстракт, отфильтровывают в мерную колбу на 50см3. В мерную колбу добавляют 10см3 сульфосалициловой кислоты и затем, не допуская перегрева, порциями по 2 – 3см3, концентрированный раствор аммиака до получения устойчивой жёлтой окраски, затем прибавляют небольшой избыток аммиака (1 – 2см3) и охлаждают до температуры окружающей среды, обеспечивая выход пузырьков газа. Доводят раствор до метки дистиллированной водой, перемешивают, выдерживают 10 – 15 минут и фотометрируют.

Определяют оптическую плотность полученного  раствора при световой волне 440  нм в кюветах с длиной оптического пути 30 мм. В качестве раствора сравнения используют дистиллированную воду. Фотометрические определения проводились на приборе КФК-2МП.  После  определения по градуировочному графику содержания железа в пробе, проводился пересчёт на 100г продукта по формуле:

СFe = , мг (на 100г)

3. ПРИГОТОВЛЕНИЕ ИСХОДНЫХ РАСТВОРОВ И РЕАКТИВОВ

1. Раствор серной кислоты, плотностью 1,84г/см3 в дистиллированной воде, в  соотношении 1: 4 (по объёму).
2. Кислота сульфосалициловая, 10% - ный раствор

Для приготовления раствора заданной концентрации 50г кислоты растворяем в 450 г дистиллированной воды.

3. Раствор железа (раствор А)

0,8640г железоаммонийных квасцов помещают в мерную колбу на 1000 см3 и добавляют 200см3  воды. Затем  добавляют 5 см3 концентрированной серной кислоты и доводят объём раствора в мерной колбе до метки дистиллированной водой. Полученный раствор тщательно перемешивают.

В 1 см3 полученного раствора содержится 0,1мг железа.

4. Раствор железа (раствор Б)

10 см3 раствора А помещают в мерную колбу на 100см3, доводят объём раствора в колбе дистиллированной водой до метки.

В 1 см3 раствора Б содержится 0,01мг железа.

5. Приготовление экстрагента

1дм3 экстрагирующего раствора содержит 3 моль (98г) серной кислоты и 1 моль (34г) перекиси водорода.

Рассчитываем объём раствора серной кислоты, плотностью 1,84г/см3, который потребуется для приготовления 100  мл раствора

V(H2SO4)== 16,66см3

Объём перекиси водорода

V(H2O2) =  = 11,5 см3

        4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ

4.1 ПОСТРОЕНИЕ ГРАДУИРОВОЧНОГО ГРАФИКА

В  мерные колбы вместимостью 50см3 помещают 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 7,0;  8,0; 9,0; 10,0; 15,0; 20,0см3 раствора Б, что соответствует 0,005; 0,010; 0,020; 0,030; 0,040; 0,050; 0,060; 0,070;  0,080;0,090; 0,100; 0,150; 0,200 мг железа.

В каждую колбу наливают по 10см3 10%-ного раствора сульфосалициловой кислоты, затем раствор концентрированного аммиака до получения устойчивой жёлтой окраски, добавляют избыток аммиака  1 – 2 см3, доводят дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают до окончания выделения пузырьков газа.

Измеряют оптическую плотность приготовленных градуировочных растворов в кюветах с длиной оптического пути 30мм при длине волны 440 нм. В  качестве раствора сравнения используют дистиллированную воду.

На основании полученных данных построим градуировочный график.

Рисунок 1 – График зависимости оптической плотности от концентрации (D=f(C))

4.2 ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА

Содержание железа определялось в яблоках, произрастающих на территории Тульской области. В результате исследований получены данные, внесённые в таблицу 2.

Таблица 2 – Содержание железа в различных сортах яблок

1. Таким образом, наибольшее содержание железа в яблоках сорта «Восход»
2. При проведении анализа выяснилось, что содержание железа в яблоке неодинаково. Наибольшее его количество содержится в пробах, содержащих вблизи яблочной кожуры. Например, для сорта «Восход»эти значения составляют 0,365мг/100г и 0,390мг/100г.
3. При проведении анализа обнаружилось, что содержание железа в растворе, образованном после кипячения навески яблока без экстрагента выше, чем в твёрдом остатке. Например, для сорта «Восход» эти значения составляют 0,280мг/100г и 0,110мг/100г.

5. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА

Статистическую обработку результатов анализов  проводили по яблокам сорта «Восход»,  содержащим наибольшее  содержание железа. Обработано 10 проб яблока.

Полученные данные сведены в таблицу  3.

Таблица  3 - Результаты эксперимента.

По полученным данным проводили математическую обработку результатов анализа.

Таблица4   - Результаты математической обработки

1.Рассчитываем критерий Q

Q =

R= mmax – mmin = 0,390 – 0,380 = 0,010

Q1 = = 0;Q2 = = 0;Q3 = = 0;

Q4 = = 0,20;

Q5 = = 0;

Q6 = = 0,20;

Q7 = = 0,20;

Q8 = = 0;

Q9= = 0,40;

При сравнении полученных данных стабличными можно сделать вывод, что при α =0,95 и n =10  критерий Q равен 0,42. Следовательно, результат достаточно достоверен.

Математическая обработка результатов

Для того, чтобы провести математическую обработку результатов анализа, необходимо определить ряд величин:

1. Рассчитываем дисперсность, которая характеризует воспроизводимость метода

S2 =  =  = 0,0000178

2. Рассчитываем квадратичную ошибку, которая характеризует границу разброса  и называется стандартным отклонением единичного результата

S =  =  =  = 0,00422

3. Рассчитываем стандартное отклонение среднего результата

S =  =  = 0,00133

4. Рассчитываем коэффициент вероятности, т.е. относительное стандартное отклонение

Sr =  =  = 0,0034

Результат является достаточно точным, так как значение Sr меньше 0,03.

5. Рассчитываем абсолютную ошибку метода. Для этого по таблице определяем коэффициент Стьюдента. Для доверительной вероятности α = 0,95 и числа степеней свободы f = n-1 = 10 -1 = 9  tα = 2,26

= tα∙ S = 2,26∙ 0,00133 = 0,0030

6. Рассчитываем относительную ошибку метода

ε  = ∙ 100% =  ∙ 100% =0,78%

7. Рассчитываем доверительный интервал, по которому судят о наличии систематической ошибки.

∆С= ±

∆С = = 0,386

∆С = 0,383 – 0,003 = 0,380

В доверительный  интервал 0,3800,386 все опыты, кроме опыта 10.

8. Результаты математической обработки помещаем в таблицу 5.

Таблица 5 – Результаты математической обработки

6.  ВЫВОДЫ

1. В результате проведения исследовательской работы была выбрана и отработана методика определения содержания ионов железа фотоколориметрическим  методом с использованием  процесса экстракции ионов железа  растворамисерной кислоты и перекиси водорода.
2. При отработке методики опытным путем было доказано:                                                время экстракции каждой пробы должно быть не меньше 20  минут.
3. Определено содержание ионов железа в яблоках, произрастающих на территории Тульской области следующих сортов «Жигуль» -0,206мг/100г,«Лобо» - 0,214мг/100г;«Спартан» -0,264мг/100г;«Лиза» - 0,310 мг/100г;«Восход» -0,390мг/100г;Семерина» - 0,314мг/100г; «Апорт» - 0,296мг/100г.
4. Наибольшее содержание железа обнаружено в яблоках сорта ««Восход»».
5. Для доказательства достоверности и воспроизводимости результатов была проведена статистическая обработка экспериментальных данных, включающая большое количество опытов.
6. Выяснено, что содержание железа в пробах, взятых ближе к кожуре больше в сравнении с пробами, взятыми из других частей яблока.
7. Данные полученные после термической обработке яблок показали, основная часть железа (около 70%)  перешла в раствор.Таким образом, в компотах большее количество железа содержится в жидкости.

ЛИТЕРАТУРА

1. И.М. Коренман. Новые титриметрические методы анализа. – М.: Химия.  1983
2. Влияние железа на организм человека. Электронный ресурс http://www.vashaibolit.ru/7559-vliyanie-mikroelementa-zhelezo-na-organizm-cheloveka.html
3. Я.И. Коренман. Практикум по аналитической химии в 4 книгах. – Воронеж: Воронежский университет. 1989
4. Н.П. Марченко. Фотометрическое определение элементов. – М.: Наука. 2001
5. Ю.М. Глубоков, В.А. Головачёва, Ю.А. Ефимова и др. Аналитическая химия. – М.: Издательский центр «Академия», 2006.
6. К.И. Годовская, Л.В. Рябинина, Е.Ю.Новик, М.М. Гернер. Технический анализ. М.: «Высшая школа», 1987