Муниципальная конференция проектно-исследовательских работ «Шаг в науку» Секция: Химия Проектно-исследовательская работа на тему: Есть ли сахар в банке с медом? или Определение качественного состава меда. Автор: Миникина Нелли Михайловна, 8 класс, МОУ СОШ №5. Руководитель: Семенова Елена Анатольевна, учитель химии МОУ СОШ №5. Егорьевск, 2013 1 Оглавление 1. Введение……………………………………………………………………………3 2. Основная часть 2.1. Теоретическая часть…………………………………………….….…………4 2.2. Экспериментальная часть………………………………………………….…6 2.3. Результаты исследования……………………………………………………..6 3. Выводы……………………………………………………………………………...9 4. Перспективы проекта……………………………………………………………..10 5. Список литературы………………………………………………………………..11 6. Приложение………………………………………………………………………..12 2 Введение Как-то раз в нашем городе проходила ярмарка меда. Разные люди, ценители и просто любители, представляли свою продукцию, свой мед. Много разных красивых баночек было на прилавках. Цветочный, липовый, гречишный, клёновый, каштановый мед мог попробовать и выбрать себе любой желающий. Действительно мед был вкусным, сладким и очень ароматным. Не задумываясь ни на минуту, мы с мамой решили приобрести баночку этого лакомства на зиму, ведь всем известно, что мед не только вкусный, но и крайне полезный продукт. Но, однажды, мы с мамой заметили, что мед в нашей баночке потемнел и никак не хотел литься из банки. Он засахарился. Я никак не могла понять, почему так случилось, ведь сахар в мед не добавляют. Меня очень заинтересовал этот вопрос, и я обратилась за помощью к нашей учительнице по химии Семеновой Елене Анатольевне, и мы вместе попытались ответить на интересующий меня вопрос: Цель работы: Провести сравнительный анализ разных сортов меда на содержание в них глюкозы, крахмала и крахмальной патоки. Изучить биохимическое влияние меда на организм человека. Мед – это продукт, который используется человеком в лечебных целях с давних времен, но только натуральный продукт, не содержащий побочных продуктов, может благотворно влиять на организм человека и оказывать лечебное действие. В связи с этим, данная работа является особенно актуальной, т.к. она раскрывает методики определения качественного состава меда и помогает сделать вывод о составе. Гипотеза: Мы предполагаем, что натуральный мед (домашний) содержит большое количество глюкозы и не содержит сахара и крахмала. Задачи: Проанализировать научно-популярную литературу, в которой описывается биохимические влияние меда на организм человека; Подготовить и провести эксперимент по определению качественного состава разных сортов меда; Обобщить результаты исследования и сформулировать выводы. Методы исследования: Исследовательский; Проблемно-поисковый; Деятельностный; Наблюдение. 3 Основная часть 2.1. Теоретическая часть "Мед - категория нравственная, но в ряду других вечных ценностей, вместе с золотом, серебром, алмазами, янтарем, розовым маслом, мед тоже есть эталон вечной и незыблемой ценности. Более того, он также исключителен и уникален на Земле, как исключительна и уникальна сама пчела". В. Солоухин Мед — это переработанный пчелами цветочный нектар. Его основу (76 %) составляют фруктоза и глюкоза, а на пыльцу и ферменты, которые вырабатывают пчелы, приходится всего 3% от общей массы. Однако именно они определяют уникальные свойства этого продукта: он придает силы, укрепляет иммунитет, улучшает аппетит, успокаивает, заживляет раны, а регулярное употребление мёда вместо сахара способствует похудению. Мед знаком человеку с незапамятных времен. Вероятно, это была первая сласть, которой можно было полакомиться. В поисках гусениц, служивших пищей, в дуплах старых деревьев находили люди соты, заполненные ароматным веществом. Это и был мед. Впоследствии многие народы добывали мед в лесу. В древнем Египте он считался одним из самых ценных продуктов питания. Сохранились египетские рисунки и иероглифы, свидетельствующие о хранении и использовании меда; неоднократно упоминается он в письменных памятниках древнееврейской культуры. Испокон веков занимались добычей меда германцы, литовцы, славяне. На юге России, в районах древней Скифии, в бескрайних липовых лесах в дуплах деревьев и в расщелинах скал роились несметные полчища диких пчел. С течением времени люди стали переносить пчелиные улья поближе к своим жилищам. Началось приручение пчел, закладывались основы культурного пчеловодства. Ещё пять столетий назад мёд был основным источником сладости в европейской кулинарии: его клали в кашу и сдобную выпечку, пирожные и торты, соки и пиво, даже делали из него хмельной напиток («пьяный мёд»). Как же образуется мед? Известно, что «сырьем» для него служит цветочный нектар. Нектар — это сладкий сок, выделяемый некоторыми органами растений. В древние времена нектар называли «душой цветков», «улыбкой матери». В нектаре содержится от 10 до 50 процентов сухих веществ. Более чем на 9/10 сухой остаток нектара состоит из сахаров. Кроме того, он содержит еще дубильные вещества, эфирное масло, витамины группы В и другие соединения. Привлекаемая ароматом и яркой окраской цветка, пчела зачерпывает капельку нектара и заполняет им свой медовый зобик. Вес этой капельки всего 40-50 миллиграммов. Пчела обогащает нектар своей слюной, богатой ферментами, потому уже во время обратного полета в ее зобике начинается, по выражение одного автора, «химическое чародейство», в результате которого нектар превращается в мед. Главное — расщепление или гидролиз сахарозы. Сложный (двойной) сахар при этом разлагается на два простых сахара: глюкозу (виноградный сахар – приложение 1, с. 12) и фруктозу (плодовый сахар – приложение 1, с.12). Процесс этот, как известно, происходит под действием ферментов — чудесных ускорителей, вырабатываемых в организме пчелы. Возвратившись в улей, пчела-сборщица передает свою капельку нектара пчеле-приемщице, которая продолжает биохимическую переработку нектара, а затем складывает его в ячейки сотов. Сотни тысяч цветков должна посетить пчела, чтобы набрать нектара на килограмм меда. В сотах нектар подвергается химической переработке, которая называется «созреванием» меда, а главное происходит интенсивное испарение воды. В этом последнем процессе главная роль принадлежит солнцу. Любопытно, что сами пчелы содействуют быстрому испарению воды из меда: вибрацией крыльев перед 4 открытыми ячейками они создают усиленную вентиляцию и тем самым способствуют быстрейшему удалению влаги и сгущению меда. Созревание меда заканчивается, когда влажность его достигает 18-20 процентов, и почти вся сахароза подверглась расщеплению (гидролизу). Тогда, подчиняясь выработанному веками инстинкту, пчелы наглухо закрывают ячейки с созревшим медом тонкими восковыми крышечками. Тем самым они как бы подсказывают людям: мед готов! Кстати одна пчелиная семья (рой) численностью до 20000 и более, в современном разборном улье может собрать в медоносный сезон до 150 кг мёда. Для того, чтобы собрать 1 кг меда, пчела должна принести в улей от 120000 до 150000 раз нектар. Если цветы, с которых она собирает нектар, находятся на расстоянии 1.5 км, то чтобы принести нектар в улей, пчела должна пролетать каждый раз 3 км. Чтобы получить 1 кг меда при таком расстоянии, пчела должна пролететь 360-460 тысяч км – расстояние, в 11 раз большее, чем окружность земного шара по экватору. Биохимическое влияние меда на организм человека Установлено, что натуральный мед является высококалорийным продуктом близким по составу к плазме крови. При сложном расщеплении глюкозы и фруктозы выделяется большое количество энергии, необходимой для жизненных процессов организма. Мед содержит в одном килограмме 3150 калорий, по калорийности он равен чистому пшеничному хлебу или консервированному молоку. Питательная ценность 200 грамм меда равна 480 гаммам рыбьего жира, 180 г масляного сыра, 8 апельсинам. Белки, входящие в состав меда, играют роль пластического вещества в организме и учувствуют в образовании гормонов и энзимов (ферементов). Минеральные вещества меда находятся в нем в виде солей и представляют питательную ценность, они участвуют в биохимических процессах организма. Мед полезен не только как общее укрепляющее организм человека средство. Мед благотворно влияет при нервном истощении, помогает при сердечных и желудочных заболеваниях, болезни печени. Ферменты меда хорошо способствуют пищеварительным процессам, помогая секреции кишечника, облегчая усвоение питательных веществ. Мед также содержит факторы роста. Потому он необходим детям. Ложечка меда, добавленная к питанию детей приносит больше пользы, чем 20-30 грамм сахара, т.к. мед питательный продукт с важным химико-биологическими веществами. Мед содержит фолиевую кислоту, которая способствует росту у детей, повышается количество гемоглобина и кровяных клеток, улучшаются и защитные силы организма. Органическая кислота меда усиливает пищеварение, способствует улучшению усвоения питательных веществ, возбуждая аппетит. Большое питательное значение мёда в содержании витаминов С, В1, РР, обнаружены также витамины Н, К, Е. Исследователи и врачи-практики относят мед к аллергирующим продуктам, потому его вносят в список противопоказанных для больных склонных к аллергическим заболеваниям. Но на практике в обычной жизни повышенная чувствительность к меду встречается очень редко – лишь у 0,8% людей. Ученые считают, что мёд играет роль «эликсира молодости» и влияет на продление жизни человека, при постоянном и продолжительном применении. Знаменитый древнегреческий врач Гиппократ утверждал, что в меде сочетаются лечебные и профилактические свойства. А прославленный математик Пифагор, доживший до 90 лет, писал, что не будь меда, он не достиг бы этого возраста. В могучую силу меда, способствующую продлению жизни, 5 верил и гениальный врач средневековья Авиценна. Он писал: «Если хочешь долго жить и сохранить молодость, то обязательно ешь мед». И сегодня, результаты различных исследований показывают, что постоянное употребление меда повышает иммунологическую реактивность организма, делает его устойчивым к инфекциям, а заболевание организм переносит легче. 2.2. Экспериментальная часть Только натуральный мед является качественным продуктом, который обладает свойствами, изложенными выше. Как известно, некоторые производители могут утаивать истинный состав своего продукта и добавлять различные вещества для улучшения вкусовых характеристик. Поэтому было принято решение провести исследование качественного состава меда разных сортов и выбраны методики: 1. Методика определения примесей муки или крахмала в разных сортах меда. В пробирку налить 3-5 мл водного раствора меда (1:2) и добавить 3-5 капель настойки йода. Следить за изменением или сохранением цвета. Сделать соответствующие выводы. 2. Методика определения примесей крахмальной патоки в разных сортах меда. Крахмальная патока – это смесь прохладной воды и крахмалистого сахара. Смешать одну часть меда с 2—3 частями дистиллированной воды, прибавить четверть объема 96%-ного спирта и взболтать. 3. Методика определения содержания глюкозы в разных сортах меда. В пробирку налить раствора меда (5 капель меда в 5 мл воды). В стаканчик на 100 мл прилить 10 мл раствора сульфата меди (II) и (при размешивании) 20 мл раствора гидроксида натрия. Затем полученную взвесь гидроксида меди (II) добавить в пробирки с раствором меда при комнатной температуре. Определить время проявления первых признаков реакции. 2.3. Результаты исследования В исследовании приняли участие образцы: Образец 1: Цветочный мед (домашний) – г. Рязань Образец 2: Гречишный мед (домашний) – г. Рязань Образец 3: Мед Алтайский горный (производство Берестов А.С.) Образец 4: Липовый мед (домашний) – д. Троица, Егорьевского р-на, МО Образец 5: Цветочный мед (производство «Пчелкин Продукт») 6 1. Определение примесей муки или крахмала в разных сортах меда (приложение 2, с.13) № п/п 1 2 3 4 5 Наблюдения Реакции нет Реакции нет Реакции нет Реакции нет Произошла химическая реакция. Раствор меда посинел Выводы Данные образцы меда не содержат в своем составе примесей муки или крахмала Данный образец меда содержит примеси муки или крахмала, т.к. раствор приобрел синюю окраску (качественная реакция на крахмал) 2. Определение примесей крахмальной патоки в разных сортах меда (приложение 3, с.14) № п/п 1 2 3 4 5 Наблюдения Раствор не изменил цвет Раствор не изменил цвет Раствор не изменил цвет Раствор не изменил цвет Раствор немного помутнел. Выводы Данные образцы меда не содержат в своем составе примесей крахмальной патоки Данный образец меда содержит небольшие примеси крахмальной патоки, т.к. сразу после реакции со спиртом раствор помутнел, а спустя 7 – 8 минут наблюдалось расслоение (образование декстрина) 3. Определение содержания глюкозы в разных сортах меда (приложение 4, с. 15) № п/п 1 Наблюдения Мгновенная реакция. Выпал ярко-синий осадок Выводы Данный образец меда в большом количестве содержит природную глюкозу, содержащуюся в нектаре цветов 2 Выпал ярко синий осадок через 4 минуты после начала реакции. Выпал ярко-синий осадок через 9 минут Данный образец меда содержит меньшее количество глюкозы, чем предыдущий, т.к. реакция протекала медленнее Данный образец меда, вероятно, содержит в своем составе примеси сахара, т.к. первые признаки протекания реакции начали проявляться только спустя 9 минут. Это время необходимо для того, чтобы произошел щелочной гидролиз дисахарида, а образующийся в результате этой реакции сахар мог вступить в реакцию с Сu(OH)2 4 Мгновенная реакция. Выпал ярко-синий осадок 5 Выпал ярко-синий осадок через 11 минут после Данный образец меда в большом количестве содержит природную глюкозу, содержащуюся в нектаре цветков липы Данный образец меда, вероятно, содержит в своем составе примеси сахара, т.к. первые признаки 3 7 начала реакции протекания реакции начали проявляться только спустя 11 минут. Это время необходимо для того, чтобы произошел щелочной гидролиз дисахарида, а образующийся в результате этой реакции сахар мог вступить в реакцию с Сu(OH)2 Сводная таблица результатов проведенного исследования Образец Наличие Наличие Наличие крахмала крахмальной природной патоки глюкозы Наличие сахара Выводы о качестве меда 1. Цветочный мед (домашний) – г. Рязань + Натуральный 2. Гречишный мед (домашний) – г. Рязань + Натуральный 3. Мед Алтайский горный (производство Берестов А.С.) + 4. Липовый мед (домашний) – д. Троица, Егорьевского рна, МО 5. Цветочный мед (производство «Пчелкин Продукт») Натуральный + + Содержит примеси + + 8 Содержит примеси 3. Выводы В результате работы над проектом был определен качественный состав меда различных сортов и выяснено, что: 1. несмотря на заверения некоторых производителей о высоком качестве их продукта (меда), в некоторых образцах были обнаружены примеси, а именно: - образец №3 - Мед Алтайский горный (производство Берестов А.С.) содержит в своем составе сахар, что приводит к улучшению вкусовых качеств меда, но более быстрому засахариванию продукта при соблюдении всех условий хранения. - образец №5 - Цветочный мед (производство «Пчелкин Продукт») содержит в своем составе крахмал, сахар и крахмальную патоку о чем производитель умалчивает на этикетках и уверяет, что мед является натуральным продуктом. 2. Домашний мед (образец № 1, 2, 4) является натуральным продуктом и не содержит примесей. 3. Моя гипотеза подтвердилась. 9 3. Перспективы проекта (выводы учителя) Данная проектная работа дала неоценимый опыт творческой самостоятельной работы. В ходе работы над проектом было переработано большое количество материала, но не просто переработано, а проанализировано. Такая форма работа с учащимися, хотя и трудоемка, но очень привлекательна, т.к. направлена на развитие интереса учащихся к предмету, стремлению узнавать больше нового, применять свои теоретические знания на практике. При презентации проекта среди учащихся 8-11 классов появилось большое количество учащихся, желающих заняться проектной деятельностью по химии. 10 4. Список литературы 1. Аранская О. С., Бурая И.В.Проектная деятельность школьников в процессе обучения химии: 8-11 классы: Методическое пособие. — М.: Вентана-Граф, 2005. — (Библиотека учителя) с. 213 2. Тяглова Е. В.Исследовательская деятельность учащихся по химии: метод, пособие - М.: Глобус, 2007, с. 57 3. Ширшина Н. В. Химия: проектная деятельность учащихся - Волгоград: Учитель, 2007, с. 73 4. Щербакова С. Г. Организация проектной деятельности по химии. 8-9 классы. – Волгоград, 2010, с. 34 5. материалы сайта http://ru.wikipedia.org 11 Приложение 1 12 Приложение 2 Образец 2 Образец 5 Образец 4 13 Приложение 3 Образец 2 Образец 3 Образец 5 14 Приложение 4 Проведение реакции с образцом 1 Результаты реакции (спустя 5 минут) с образцами 1,2,3 Результаты реакции (спустя 10 минут) с образцами 1,2,3 15 16