Исследовательская работа по химии "Исследование и сравнение сортов чая"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №2

ОТДЕЛЕНИЕ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОЕ

СЕКЦИЯ ХИМИЧЕСКАЯ

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

 «Исследование и сравнение сортов чая»

РАБОТУ ВЫПОЛНИЛА:

УЧЕНИЦА 10 КЛАССА

ЧИНЕНКОВА ИРИНА,

ВОЗРАСТ 15 ЛЕТ

РУКОВОДИТЕЛЬ:

УЧИТЕЛЬ ХИМИИ

ЧИНЕКОВА В.К.

р.п. ТУМБОТИНО

2012г.

Содержание:

1. Введение ……………………………………………………………………  3стр                                                                                                  

2. История возникновения чая ………………………………………………. 4 стр

3. Химический состав чая …………………………………………………… 4 стр

4. Биологические свойства чая …………………………………………….... 7 стр

5. Классификация видов и сортов чая …………………………………… …8 стр

6. Социологический опрос  ………………………………………………. … 9 стр

7. Анализ состава чая ………………………………………………………... 9 стр

8. Экспериментальное выделение из чая составных компонентов ……... ..10стр

9. Исследование рН среды различных сортов чая ………………………. .. 11 стр

10. Выводы и рекомендации ………………………………………………. .14 стр

11. Литература ………………………………………………………………. 15 стр

12. Приложения ……………………………………………………………..  16стр

1. Введение.

    Я выбрала эту тему, потому что чай является одним из самых популярных напитков мира. Но пьем ли мы чай правильно? Знаем ли мы, какую пользу приносит чай? Не каждый может ответить на эти вопросы утвердительно. Умеем ли мы выбирать себе чай? Какой чай нравится большинству из нас больше всего и почему? Над этими вопросами большинство людей вообще не задумываются. Чай – нужный для человека пищевой продукт, чтобы его потребление приносило максимум пользы, нужны знания о чае, основанные на современном научном уровне. Я выбрала эту тему, чтобы узнать больше о свойствах, качестве, составе и способах приготовления чая и посмотреть на чай с химической точки зрения.

Цель: исследовать состав и свойства различных сортов чая и сравнить их по содержанию основных компонентов. Научится правильно выбирать данный продукт.

Задачи: 1. Изучить историю возникновения чая, его появление в России.

2. Изучить литературу, о химическом составе различных сортов чая.

3. Узнать какие сорта чая предпочитают употреблять учащиеся МБОУ СОШ №2 р. п. Тумботино.

4. Проанализировать состав популярных сортов чая по этикеткам.

5. Изучить методику выделения компонентов чая. Сравнить виды чая по составу.

Объект исследования: черный и зеленый чай.

Методы исследования:  поисковый (сбор информации по теме); анкетирование; лабораторное исследование; анализ и систематизация собранной информации.

Гипотеза:
В школьной лаборатории можно выделить компоненты чая и провести опыты с ними.

2. История возникновения чая.

    Существует несколько легенд о возникновении чая. Подробнее остановимся на двух из них. По первой версии это случилось 4700 лет тому назад. Китайский император Ши Нун объезжая свои владения остановился на привал. Так получилось, что несколько чайных листочков попали в котел с кипящей водой. Император пригубил этот отвар и ощутил прилив сил. Так по первой легенде были открыты удивительные свойства чая.

    Вторая легенда гласит, что чай вырос из век буддийского монаха, который отрезал  их себе в наказание за сон на молитве. Так китайцы узнали о чае. Однако их соседи, Корея и Япония, узнали о нём в начале 800-х годов. В Европу восточный напиток попал в эпоху бурного освоения новых земель в 1600 году.  В России о чае впервые узнали в 1638 году, когда русский посол в Монголии Василий Старков получил в дар от Алтын – хана 4 пуда чёрного чая и привёз его к Московскому двору. Напиток понравился, и его стали завозить из Китая. В сравнении с Европой в нашей стране напиток приняли быстрее – через 10 лет после первой пробы чая.

3. Химический состав чая.

    В научной литературе существует много версий химического состава чая. Наиболее точная версия представлена в таблице №1.

  Чайный лист содержит 72 – 82% воды, 18 – 28% сухих веществ. В сухих листьях чайного растения и готового чая входят:

• дубильные вещества – танин, полифенолы, катехины и их производные
• азотистые вещества – аминокислоты
• минеральные вещества
• алкалоиды – кофеин, теобромин, теофелин
• эфирные масла
• углеводы – сахара, полисахариды, пектиновые вещества, целлюлоза
• витамины
• ферменты
• красящие вещества
• органические кислоты.

Сухие вещества, входящие в состав чайного листа, подразделяют на растворимые и нерастворимые в горячей воде. Первая группа веществ называется экстрактом. Чем больше экстрактивных веществ, тем выше качество чая. Важнейшими компонентами чайного экстракта являются дубильные вещества, кофеин  и эфирные  масла. Дубильные вещества играют существенную роль в образовании цвета настоя, терпкого вкуса, аромата и других свойств готового чая. Танин чая это танино–катехиновый комплекс кристаллических веществ, который называется  катехинами,  и является биохимической основой производства чая.

Кофеин тонизирует центральную нервную систему организма человека и при этом облегчает восприятие ощущений, повышая работоспособность скелетных мышц, сердца и оказывает мочегонное действие. В организме не задерживается и не накапливается. Больше всего танина и кофеина накапливается в листовой почке, первом и втором листьях флеши, а в стебле и черенках их мало.

Белковые вещества при переработке чайного листа частично гидролизируются, а образующиеся при этом аминокислоты принимают непосредственное участие в создании аромата чая.

Моносахара особенно фруктоза, взаимодействуя с катехиновым комплексом чайного листа в условиях высокой температуры, образуют альдегиды, которые дают,  целую гамму запахов: цветочный, фруктовый, розовый, медовый и  так далее.

Аромат чая слагается из эфирных масел зеленого чайного листа и специфического аромата, образующегося при переработке сырья, в процессе которой количество эфирных масел примерно удваивается и в готовом продукте достигает 0,02%.

В чае обнаружены витамины С, В1 (тиамин), В2 (рибофлавин), РР (никотиновая кислота), В3 (пантотеновая кислота), К (филлохинон), Е (токоферол). В процессе переработки сырья, особенно при получении черного чая, в результате окислительных реакций при ферментации значительная часть витамина С разрушается.

Количество зольных веществ в зеленом листе и готовом чае колеблется от 4 до 7%. Среди них важное значение имеет калий, фосфор, натрий, кальций, магний. Чай высокого качества содержит больше калия и фосфора, с ухудшением качества увеличивается содержание натрия, кальция, частично магния.

Пигменты, входящие в состав чая, придают чайному настою самую различную окраску и оттенки. Пигмент хлорофилл, которого содержится более всего в зеленом чае. А также пигменты ксантофилл и каротин, содержащиеся обычно в моркови и преобладающие в черных чаях. Но цвет чайного настоя более всего определяют две группы красящих веществ – теарубигены и теафлавины. В готовом сухом чае теарубигены составляют около 10% и придают чаю при заваривании красно – коричневые тона, а теофлавины около 1 – 2% и дают золотисто – желтую гамму.

4. Биологические свойства чая.

Чай представляет собой уникальный концентрат ценнейших вкусовых, диетических и лекарственных веществ. Наряду с алкалоидами (кофеин, теобромин и теофиллин), которые придают напитку стимулирующее свойство, в листьях чая содержатся биологически ценные вещества: танин, разнообразные витамины, микроэлементы, эфирные масла, растворимые азотистые соединения и все незаменимые аминокислоты. В нем много различных фенольных соединений, которые придают напитку уникальные целебные свойства. В большей или меньшей степени все они сохраняются в готовом чае и вместе с другими полезными соединениями при правильной заварке переходят в настой, тогда как балластные и вредные вещества чая остаются нерастворенными.

Ни один напиток не имеет такого богатого комплекса биологически ценных, целебных качеств. Лечебное и профилактическое действие чая делает его одним из важных средств современной медицины. Сок свежих листьев, отвар, настой или экстракт различных сортов и видов чая применяются при различных патологиях. Чай является прекрасным капилляро - укрепляющим средством из - за содержания в нем разных витаминов и комплекса катехинов, обладающих витаминными свойствами. Чай усиливает деятельность нервной системы и рассеивает сонливость, полезен как при дневной, так и при ночной работе, улучшает зрение, помогает человеку сосредоточить внимание, оказывает мочегонное, антитоксическое действие, повышает общий тонус организма.

5. Классификация видов и сортов чая.

   В зависимости от исходного сырья и технологии  переработки различают следующие разновидности чая:

• байховый (рассыпчатый) – черный, зеленый, красный и желтый;
• прессованный – кирпичный, плиточный, таблетированный;
• экстрагированный (быстрорастворимый) – концентрированные жидкие или сухие экстракты черного или зеленого чая;
• гранулированный – черный или зеленый чай, в виде скрученного шарика (гранула, горошек) по особой технологии.

Наибольшим спросом у потребителя пользуется черный байховый чай. Перед тем как поступить в продажу, чай обычно купажируется (смешивается), купажи получают фирменные названия (торговые марки; сорта), расфасовываются во всевозможную тару (коробочки, баночки, пакетики) и идут в мелкооптовую и розничную торговлю. Торговые сорта чая, выпускаемого отечественными предприятиями, по качеству делятся на три группы: букет, высший 1-й и 2-й категории и  1-й, 2-й и 3-й сорта. Третий сорт в продажу не поступает, используется для производства плиточного чая и чайного экстракта.

Импортный черный байховый чай по качеству подразделяют на пять групп: высокий — Hidh; хороший средний — Good medium; средний — Medium; ниже среднего — Low medium; низкий — Common.

    После купажирования чай фасуют в потребительскую тару  от 25 до 250г и направляют на хранение или в реализацию. Маркируют чай с обязательным указанием:

• наименования продукта (наименование чая может быть дополнено местом происхождения, в наименовании чая гранулированного указывают: «гранулированный»);
• наименования аромата, если при изготовлении чая применяются ароматизаторы (например: чай черный байховый с ароматом лимона);
• наименования и местонахождения изготовителя (юридический адрес, включая страну);
• массы нетто;
• товарного знака изготовителя (при наличии);
• способа приготовления;
• сорта;
• даты изготовления и даты упаковывания (месяц и год);
• срока годности;
• условий хранения;

Зеленый байховый чай обладает наиболее высокими тонизирующими и освежающими свойствами и является самым ценным видом чая в пищевом отношении. По химическому составу зеленый байховый чай близок к чайному листу, чем и объясняется его высокая ценность. По качеству байховый зеленый чай первичной переработки делится на следующие фабричные сорта: букет, высший, 1-й, 2-й и 3-й сорт. Торговые сорта зеленого байхового чая, полученные путем купажирования, делят на сорта: букет, высший, 1-й, 2-й и 3-й сорта. В реализацию 3-й сорт не поступает.

6. Социологический опрос.

     В ходе работы я провела социологический опрос. Мной были опрошены учащиеся 10 класса в количестве 50 человек. Учащимся предлагалось ответить на вопросы анкеты (См. приложение №1). По результатам опроса были составлены диаграммы (См. приложение №2).

7. Анализ состава чая.

    В ходе опроса были выявлены популярные сорта чая, с которыми я продолжила дальнейшую работу. Были отобраны 4 торговые марки чая: 3 вида черного сорта, 1 вид зеленого сорта (наиболее популярные по результатам опроса). Практическую работу начали с изучения информации на упаковках. Меня интересовали: наименование и местонахождение изготовителя, место фасовки, срок хранения, масса нетто, способ приготовления, сорт, состав,  время сбора чайного листа.  (Приложение №3, таблица №2)

Вывод: ни на одной из упаковок чая не было указано время сбора чайного листа. Производитель «Акбара» не указал способ приготовления, а только время заварки. Ни на одной упаковке не указан сорт чая. На упаковке  с чаем «Акбар» были такие слова: Акбар зеленый чай высшего качества. Время сбора чайного листа из представленных марок не было указано.

8. Экспериментальное выделение из чая составных компонентов.

Выделение кофеина. 1. В фарфоровый или металлический тигель положить измельченный в ступке черный чай 2г и 2г оксида магния. 2. Смешать оба вещества и поставить тигель на огонь. 3. Нагрев должен быть умеренным, не слишком энергичным. 4. Сверху на тигель поставить фарфоровую чашку и налить в нее холодную воду. 5. Через некоторое время прекратить нагрев, осторожно снять чашку с тигля и соскрести кристаллы в чистую чашку.

Вывод: ни из одной марки чая мы не смогли выделить кофеин, то есть в школьной лаборатории, в домашних условиях этого сделать не возможно.  Кофеин  это бензоат натрия.

Извлечение танина из чая. К 1 мл раствора чая добавить 1 – 2  капли хлорида железа (Ш). При наличии танина чай должен окраситься в темно – фиолетовый цвет. Результаты опыта оформила в таблицу №3.

  Таблица №3

   Вывод: наибольшее количество танина  содержится в чае марки «Акбар», Riston Exclusiue Dualuty» и «Greenfield Earl Grey Fantasy ». Меньшее количество танина содержится в чае  «Принцеса Нури».

Определение витамина С (аскорбиновая кислота) в чае.

1. Поместить в колбу 2 мл чая и добавить воду до объема 10 мл, а затем 2 – 3 мл раствора крахмала.

2. Добавлять по каплям раствор йода до появления устойчивого синего окрашивания, не исчезающего 10 – 15с.

    Для определения витамина С в продуктах необходимо взять аптечную йодную настойку с концентрацией йода 5 %, то есть 5 г в 100 мл. Это соответствует концентрации йода примерно 0,2 моль/л. Для анализа  раствора чая необходимо к 1 мл йодной настойки добавить прокипяченной воды до общего объема 40 мл, то есть разбавить настойку в 40 раз. Концентрация такого раствора будет около 0,005 моль/л; 1 мл его соответствует 0,88 мг аскорбиновой кислоты. Чтобы узнать, сколько будет израсходовано на титрование йодной настойки необходимо с помощью бюретки, посчитать, сколько капель содержится в 1 мл разбавленного раствора йода. Добавив к нему 2 – 3 мл раствора крахмала и осторожно, по каплям, добавляем из пипетки разбавленный раствор йода, постоянно взбалтывая содержимое. Сосчитать капли и постоянно следить за цветом раствора. Как только вся аскорбиновая кислота прореагирует с йодом, следующая его капля окрасит раствор в синий цвет. Титруем до появления устойчивого синего окрашивания. Определив число капель и, следовательно, объем израсходованного раствора йода, я рассчитала, сколько аскорбиновой кислоты было с самого начала в каждом растворе чая. Для определения количества витамина С использовала следующие вычисления:

                      1мл йода – 28капель йода

                       Х мл йода – число капель (Смотри второй столбик).

После определения объема йода, я рассчитала массу витамина С в каждой порции чая, исходя из пропорции:

                       1 мл йода – 0,88 мг витамина С            

                       Объём йода—Х мг витамина С

Все результаты опыта я оформила в виде таблицы № 4

    Вывод: витамина С больше всего содержится в зеленом чае марки «Акбар», чуть меньше в чае марки «Riston  Exclusiue Dualuty» и самое малое количество в черном чае  «Принцеса Нури».

Определение глюкозы.

1. В пробирку поместить 1мл чая и капля реактива Фелинга (щелочной раствор медного алкоголята сегнетовой соли).

2. Держа пробирку наклонно, осторожно нагревать верхнюю часть раствора. При этом нагретая часть раствора окраситься в оранжево – желтый цвет вследствие образования гидроксида меди (I) CuOH, который в дальнейшем переходит в красный осадок оксида меди (I) Cu2O.

Вывод: Сравнив полученные результаты с эталоном (глюкоза) оказалось, что чай марки «Принцесса Нури» имеет самое низкое содержание глюкозы, а в чае марки  «Greenfield Earl Grey Fantasy»,      «Riston  Exclusiue  Dualuty» и  «Акбар» показали одинаковые результаты.

9. Исследование рН среды различных сортов чая.

1. В пробирку с чаем опустить универсальную индикаторную бумажку для определения pH и сравнить её со шкалой, полученные результаты занесла в таблицу № 5:

10. Выводы и рекомендации

По итогам работы были сделаны следующие выводы:

1. Моя гипотеза частично подтвердилась: не все компоненты чая можно выделить в школьной лаборатории.

2. В результате проведенного исследования я изучила химический состав чая, убедилась, что он очень сложный. Определила сорта чая с большим содержанием витамина С,  глюкозы и определила рН среды.

3. Производители умалчивают о времени сбора чайного листа, не указывают сорт чая, не всегда указаны способ приготовления  и условия хранения.

4. Все испытуемые сорта чая можно рекомендовать  для чаепития. Но лучшие результаты  показал зеленый чай марки «Акбар».

5. Результаты анкеты частично подтвердились.

Правила употребления чая.

В заключении своего выступления я предлагаю некоторые правила употребления чая.

• Не пить чай натощак – это может быть вредно для пищеварительной системы.
• Не пить слишком горячий или слишком холодный чай.
• Не пить чересчур крепкий чай. Высокая концентрация кофеина в таком напитке плохо влияет на самочувствие человека особенно, людям, страдающим гипертонией, глаукомой, при обострении язвы желудка.
• Не заваривать чай слишком долго – это ухудшает его вкусовые и питательные качества.
• Не запивать чаем лекарства, так как они могут плохо усваиваться.
• Не заваривать многократно черный чай.
• Не пить вчерашний чай – он не содержит полезных веществ, а может только навредить организму.

11. Литература      

1. З. Гауптман, Ю. Грефе  «Органическая химия» пер. с нем. Под редакцией пр. В.М. Потапова; 1979 год, издательство «Химия»

2. Коллектив авторов Санкт – Петербургского торгово – экономического института (А.А. Вытовтов) – «Товароведение и экспертиза потребительских товаров». Учебник, 2-ое издание; переработанное, дополненное. Издательство «Инфра - М»; 2009год.

3. О. Ольгин  «Опыты без взрывов». Издательство второе, переработанное. М.: изд-во «Химия», 1986 год.

4. А. Гуляницкий. Реакции кислот и оснований в аналитической химии. М., Мир,1975 
5. Е.Браун, Г.Ю. Лелий.  Химия – в центре наук. М., Мир, 1983

6. http://www.tea/28-tea-encyclopedia-chapten.ru

12. Приложения

 Приложение №1. Анкета.

1. Ваш любимый напиток.
2. Какую марку чая вы покупаете?
3. Какой вид чая вы предпочитаете?
4. Чем вы руководствуетесь при выборе чая?
5. Как часто вы употребляете чай?
6. В какое время суток вы чаще всего пьёте чай?
7. Знаете ли вы, что в чае содержится кофеин?
8. Важна ли для вас на упаковке информация о химическом составе чая?

Приложение № 2 Диаграммы

Диаграмма № 1

Диаграмма №2

Диаграмма №3

Диаграмма №4

Диаграмма №5

Диаграмма № 6

Диаграмма №7

Приложение №3 Таблица № 2