Исследование чая

Содержание

Введение 2

1. Теоретическая часть работы 3

1.1. История чая 3

1.2. Состав и свойства чая 3

1.3. Влияние чая на организм человека 4

2. Экспериментальная часть работы 6

2.1. Социологический опрос 6

2.2. Исследование химического состава чая 7

2.3. Экспериментальное выделение из чая кофеина 8

Заключение 9

Выводы 9

Список информационных ресурсов 10

Приложения 11

Тезисы

В России чай является одним из самых распространённых напитков.

Поэтому определяем целью нашей исследовательской работы -изучение состава чая и определение кофеина в нем. Достижение поставленной цели предполагает решение в процессе исследования следующих задач: 1. Проанализировать литературу по данной теме; 2. Провести социологический опрос; 3. Определить наличие кофеина в чае; 4. Выделить кофеин из чая;

Предполагаем, что из чая можно выделить кофеин и различные сорта чая содержат кофеин в разных концентрациях. Работа предполагает 7 этапов: Первый этап- анализ литературы. На данном этапе мы познакомились с несколькими легендами появления чая, как напитка и как растения. Изучили состав и свойства, технологию приготовления и заваривания чая. На следующем этапе провели опрос следи обучающихся и учителей нашей школы. В результате анкетирования получи, подтверждение актуальности нашей работы. Выяснилось, что большинство респондентов любят чай, но не знакомы с историей. А один из компонентов чая - кофеин, и вовсе не относят к его составу. На третьем и четвертом этапах в экспериментальной части апробировали и проводили опыт определения кофеина в различных видах чая. Проведенные эксперименты можно признать успешными. В результате проведенных опытов можно сделать следующие заключения: экспериментально возможно в обычной лаборатории выделить кристаллы кофеина из чая методом возгонки; кристаллы, полученные при возгонке чая - кофеин, что подтверждает качественная реакция на это вещество; наибольшее количество кофеина содержится в зеленом чае. Продуктом следующего этапа явилось создание наглядного пособия которое может быть использовано для проведения бесед о пользе чая, а также в качестве дополнительного материала на уроках химии и биологии.

Подводя итоги работы можно сделать следующие выводы: цель и задачи, которые были поставлены выполнены. Было открыто много интересного и полезного, что пригодится в дальнейшей жизни. Гипотеза о том, что разные сорта чая обладают различным содержанием кофеина, подтвердилась. Это доказано проведенным исследованием. Действительно в обычной лаборатории можно выделить составные компоненты чая и провести с ними опыты.

Введение

В России чай является одним из самых распространённых напитков. Чай хорошо воздействует на организм человека, снимает утомление и головную боль, повышает физическую активность, стимулирует работу головного мозга и сердца. В чайном растении происходит синтез катехинов и витаминов, а также в нем много минеральных веществ. Биологически полезные вещества чая, благоприятно воздействуют на организм человека. Чай хорошо адсорбирует вредные вещества и выводит их из организма. Чай хорошо действует на пищеварение и нервную систему, стимулирует деятельность сердца и сосудистой системы, понижает кровяное давление и повышает жизненную энергию человека. Поэтому исследования чая необходимы для максимального использования его положительных качеств.

Целью исследовательской работы является изучение чая и определение наличия в нем кофеина.

Достижение поставленной цели предполагает решение в процессе исследования следующих задач:

1. Проанализировать литературу по данной теме.

2. Провести социологический опрос.

3. Определить наличие кофеина в чае.

4. Выделить кофеин из чая.

Объектом исследования в работе является чай, его состав.

Предметом исследования выступает анализ чая различных сортов.

Гипотеза: из чая можно выделить кофеин, различные сорта чая содержат кофеин в разных концентрациях.

1. Теоретическая часть работы

1.1. История чая

История появления чая сегодня точно неизвестна, существуют лишь легенды. Родиной чайного куста считается Индия, но по одной из легенд первыми стали употреблять настой листьев чая пастухи на юге Китая, обратив внимание на животных, которые, поев листьев с определенных кустов, становились бодрее и активнее. По другой легенде в 1737 г. до н.э. китайский император кипятил воду в своем саду, и вдруг с куста прямо в закипающую воду слетело несколько листьев. Он попробовал воду и пришел в восторг от приятного вкуса и нежного запаха. Исторические документы подтверждают, что чай был известен в Китае уже в период троецарствия (220 - 280 годы). Возделывание его как культуры относится к 350 году.

Долгое время считалось, что кусты единственный вид этого растения. В XIX веке в индийской провинции Ассам, в Бирме и Лаосе были открыты чайные деревья. Вначале чай употребляли правители и священнослужители как целебное питье. Использовать чай как напиток начали в V веке. Чай ценился очень высоко – императоры дарили его своим сановникам в знак поощрения. В VI веке это был любимый напиток знати. Но к Х веку чай уже стал национальным напитком в Китае и, соответственно, предметом тор­говли. В Европу чай был ввезен в XVI - XVIII веках португальцами и гол­ландцами. Укоренившись в Нидерландах, употребление этого напитка пре­вратилось в традицию послеобеденного чаепития (Приложение 1). На Яве, Суматре, во Вьетнаме чай начинают разводить в первой половине XIX века, во второй половине в Африке и Южной Америке, в начале ХХ века – в Северной Италии и Южной Швейцарии. В настоящее время разведение чая освоено и в Австралии.[8]

1.2. Состав и свойства чая

Чай классифицируется:

·  По цвету – черный, зеленый, желтый, белый, красный.

·  По месту произрастания – Индийский, Китайский, Грузинский, Цейлонский и т.д.

·  По качеству – букет, в/с, 1/с, 2/с, 3/с.

·  По технологии изготовления (Приложение 2) – байховый, плиточный, кирпичный, разовой заварки (пакетированный), гранулированный, ароматизированный.[6]

К чаю предъявляют определенные требования. Важное значение, имеют физико-химические показатели качества чая (Приложение 3) .[5].

Из показателей безопасности в чае нормируется содержание токсичных элементов – свинца, мышьяка, кадия, меди, радионуклидов – цезия-137 и стронция-90, а также из микробиологических показателей – плесени.

При определении внешнего вида сухого чая обращают внимание на цвет, ровность, однородность и скрученность чаинок, а также на дефекты чая .[6,9] (Приложение 4).

Фруктовый и травяной чаи нельзя считать настоящим чаем, поскольку чайного листа в них нет. Фруктовые чаи (заваренные сухие кусочки фруктов), хороши тем, что не содержат кофеина и их можно пить на ночь.

Наконец, чайные напитки — это напитки, изготовленные из цветов, плодов, ягод, почек, листьев и других компонентов, разрешенных к примене­нию в качестве пищевого сырья.

Обычному человеку наиболее интересно то, какие вещества поступают в его организм и какое воздействие на него оказывают. К числу экстрагируемых, то есть растворимых, специали­сты относят шесть основных частей чая: дубильные вещества, эфирные масла, алкалоиды, аминокислоты, пигменты и витамины.

Для нас наибольший интерес представляют, прежде всего, кофеин, который и служит тонизирующим средством. В чистом виде он представляет собой бесцветное, не имеющее запаха и горькое на вкус вещество, которое присутствует также в кофе, в какао и других тропических растениях. В чае кофеина содержится больше, чем в кофе, но чайный кофеин действует мягче, чем кофейный. Объясняется это тем, что на заварку идет меньше чая, нежели кофе, а также тем, что в чае кофеин выступает не один, а в комплексе с витаминами, образуя соединения кофеина, а оно более мягко действует на сердечно-сосудистую и центральную нервную систему. Помимо кофеина, в состав чая входят в незначительном количестве дру­гие вещества – растворимые в воде, которые являются хорошими сосудорасширяющими и мочегонными средствами.

1.3. Влияние чая на организм человека

Влияние чая на организм человека было изучено задолго до того, как удалось изучить его химический состав (Приложение 5), путем наблюдений были обнаружены многие питательные и целебные свойства чая. Прежде всего, было замечено, что чай усиливает работоспособность, стимулирует процессы жизнедеятельности в организме, снимает усталость. Использовали чай и для утоления жажды, и для согревания, и, как средство, утоляющее голод. Чай помогал выдерживать довольно длительный период при недостатке пищи, при этом замедляя процесс потери массы и сохраняя работоспособность. Именно эти свойства чая обеспечили ему большую популярность среди моряков, путеше­ственников, охотников, военных и людей других профессий, которые вынуждены работать в сложных условиях и испытывать большие нервные и физические нагрузки. Эти свойства объясняются высокой калорийностью чая, ко­торая почти в 24 раза выше калорийности хлеба из пшеницы. Высокая концентрация в чае белковых веществ объясняет благотворное влияние чая на организм человека .[12]

У человека под воздействием чая нормализуется обмен веществ, укре­пляются сосуды сердца и мозга, усиливается вентиляция легких, ускоряется кровообращение. Установлено воздействие чая на выделение желудочного сока и желчи. Чай тонизирует центральную нервную систему. Это действие продолжается 4-5 часов. Быстро усваиваясь, чай хорошо утоляет жажду. Нормализует терморегуляцию, ускоряя кровообращение и усиливая потоот­деление. Способность чая уменьшать утомление сделала его идеальным на­питкам при физических нагрузках.[13]

Чай – лечебное средство. Для него характерны общие свойства лекарственных растений: универсальность действия (на все виды обмена), отсутствие побочных эффектов, сочетание профилактических и лечебных свойств. Употребление чая уменьшает ожирение, предупреждает подагру, излечивает от диатеза и малокровия. Усиление легочной вентиляции, вызываемое чайным напитком, благоприятно действует на больных с воспалительными забо­леваниями органов дыхания. Чаи обладают собственными бактерицидными свойствами, усиливают действие антибактериальных препаратов при заболеваниях желудочно-кишечного тракта. Есть наблюдения, что чай может быть полезен и при радиоактивном поражении. Чай благоприятно действует на организм при накоплении в нем стронция. Жевание сухого чая хорошо помогает от тошноты, при рвоте беременных, при укачивании в транспорте, при морской болезни.[11].

Чай заваривают в фарфоровой или фаянсовой посуде. Такая посуда дольше держит необходимую температуру экстракции и чайный лист лучше отдает ароматические вещества. (Приложение 1)

2. Экспериментальная часть работы

2.1. Социологический опрос.

Для того, чтобы выяснить актуальность данной темы, мы решили провести опрос среди учащихся и учителей нашей школы. Опрос проводился посредством анкетирования. В опросе приняли участие 30 обучающихся (группа 1) и 10 учителей (группа 2). Респондентам были заданы следующие вопросы, согласно таблице 1 (Приложение 7).

Результаты анкетирования представлены в таблице 2. При расчете процентного соотношения использовалась формула:

Соотношение = Количество респондентов ответа ⁄ Общее количество респондентов группы * 100%

Таблица 2. Результаты анкетирования.

На диаграмме 1 Вы можете видеть общие результаты анкетирования двух групп по 1, 5 и 6 вопросам.

Диаграмма 1.

В данном случае мы видим, что большинство людей любят чай, но незнакомы с историей этого продукта. При этом нельзя не отметить, что кофеин большее количество респондентов не связывает с чаем.

Анкетирование по 2 вопросу показало, что большинство людей предпочитают черный сорт чай. По выбору марки чая лидирует Greenfield, Нури, Лисма.

2.2. Исследование химического состава чая

Для исследования химического состава чая проанализируем литературу по данному вопросу и информацию в сети Интернет. Полученные данные представим в виде таблицы (Приложение 5). Состав других сортов чая во многом схож с черным чаем, но отличается по содержанию дубильных веществ и кофеина.

После изучения материала по данной теме приходим к выводу, что са­мые важные составные части чая – это дубильные вещества, кофеин и витамины.

Дубильные вещества придают чаю приятую терпкость. Кофеин самый известный компонент, который поднимает жизненный тонус организма и бодрит. Также в чае представлены широкой гаммой витамины (Приложение 6). На основании вышесказанного можно сделать вывод, что в чае содержатся большое количество веществ, необходимых человеческому организму.

2.3. Экспериментальное выделение из чая кофеина

Опыт [9] по выделению из различных сортов чая кофеина будем проводить в хорошо проветриваемом помещении под тягой. Эксперимент основан на способности кофеина подвергаться возгонке (возгонка или сублимация - свойство вещества при нагревании переходить из твердого состояния в газ, минуя жидкую фазу).

Для опытов возьмем фарфоровые чашки для выпаривания. В них положим измельчённый в ступке чай различных сортов: 1.Зеленый чай, 2. Черный чай Greenfield, 3. Черный чай Лисма, 4. Каркаде (Фото 1).

Кофеин можно выделить из чая с помощью оксида магния. Для этого в фарфоровый тигель поместим 1 чайную ложку измельченного в ступке чер­ного чая и примерно 2 г. оксида магния. Смешаем оба вещества, добавим ацетон и поставим тигель на умеренный огонь, накрыв стеклянной пластиной. Сверху на тигель ставим фарфоровую чашку с холодной водой. Попав на холодную поверхность, кофеин оседает на стеклянной пластине в виде бесцветных кристаллов. Нагрев прекращаем, осторожно снимаем чашку с тигля и соскребаем кристаллы с пластины в чистую склянку. (Фото 2)(Фото 3).

Для того чтобы убедиться в том, что действительно получен кофеин, проведем качественную реакцию. На стеклянную пластинку с кристаллами капнем две капли концентрированной азотной кислоты. Нагреем пластинку до тех пор, пока смесь не станет сухой. Кофеин при этом окисляется и превращается в заметную, оранжевого цвета, амалиновую кислоту (Фото 4). Нейтрализуем ее, добавив десять капель концентрированного раствора аммиака - образуется соль красного, переходящего в пурпурный, цвета. (Фото 5). Такая соль носит название мурексида, или пурпурата аммония, а реакция называется – мурексидной. Этими реакциями мы подтвердили, что получен­ное нами вещество – кофеин. Необходимо отметить, что количество возго­няемого кофеина в зеленом чае больше, чем в его черных сортах.

Заключение

1. Изучили литературу по данной теме. В результате проведенной работы было выяснено, что сегодня в 37 государствах мира производят чай четырёх сортов – чёрный, зелёный, красный и жёлтый. Чай различается по технологии сбора и обработки чайного листа. Обработка листьев влияет на количество кофеина. В зелёном чае кофеина больше, чем в остальных сортах, так как он не подвергается ферментативной обработке, в отличие от красного, жёлтого и, в особенности, чёрного чая, который больше остальных подвержен ферментации. В крупнолистовом чае содержится кофеина меньше, чем в чае из верхних чайных листочков.

2. Провели социологический опрос, который подтвердил актуальность выбранной темы. Так как большинство опрошенных не знакомы с историей чая, но любят этот продукт. При этом нельзя не отметить, что кофеин большее количество респондентов не связывает с чаем Предпочтения в марках чая, помог определится с выбором образцов для определения кофеина.

3. Определили наличие кофеина в чае.

4. Выделили кофеин из чая.

Проведенные опыты можно признать успешными. В результате проведенных опытов можно сделать следующие заключения:

- экспериментально возможно в обычной лаборатории выделить кристаллы кофеина из чая методом возгонки;

- кристаллы, полученные при возгонке чая, кофеин, что подтверждает качественная реакция на кофеин.

- наибольшее количество кофеина содержится в зеленом чае.

Выводы

Подводя итоги работы можно сделать следующие выводы: цель и задачи, которые были поставлены выполнены. Было открыто много интересного и полезного, что пригодится в дальнейшей жизни. Гипотеза о том, что разные сорта чая обладают различным содержанием кофеина, подтвердилась. Это доказано проведенным исследованием. Действительно в обычной лаборатории можно выделить составные компоненты чая и провести с ними опыты.

Результаты данной работы могут быть использованы для проведения бесед о пользе чая, а также в качестве дополнительного материала на уроках химии и биологии.

Список информационных ресурсов

1. Герасимова В.А., Белокурова Е.С., Вытовтов А.А., Товароведение и экспертиза вкусовых товаров. – СПб: Питер Принт, 2003

2. ГОСТ 3483-78 «Чай зеленый кирпичный. Технические условия».

3. ГОСТ 1938-90 «Чай черный байховый фасованный. Технические условия».

4. ГОСТ 1939-90 «Чай зеленый байховый фасованный. Технические условия».

5. ГОСТ 1936-85 «Чай. Правила и методы анализа».

6. Елисеева Л. Г. Товароведение и экспертиза продовольственных товаров: Учебник. - М.: МЦФЭР, 2006.-800с.

7. Казанцева Н. С. Товароведение продовольственных товаров. Учебник. - М.: Дашков и К, 2007.-356с.

8. Похлебкин В.В. Чай – М.: Центрополиграф, 1997.

9. Тимофеева В. А. Товароведение и экспертиза потребительских товаров. – М.: Инфра-М, 2006.-544с.

10. www.teatips.ru

11. https://chayexpert.ru/chay/istoriya-chaya.html

12. http://fb.ru/article/294649/interesnyie-faktyi-o-chae-istoriya-proishojdeniya-poleznyie-svoystva

13. https://ru.wikipedia.org/wiki/Чай_в_России

14. https://chayku.net/chajnye-napitki-i-travy/sostav-chaya-v-chem-polza-i-vred-napitka

Приложения

Приложение 1. Употребление чая

Чайный напиток приготавливается преимущественно завариванием: сухой чай заливается горячей водой и настаивается в течение некоторого времени. Дозировка сухого чая, время настаивания и температура воды зависят от сорта чая и традиции. В большинстве традиций считается, что чем выше степень ферментации чая, тем более высокой должна быть температура воды. Зелёные, белые и жёлтые чаи заваривают водой низкой температуры (60—80°C), чёрные — крутым кипятком, температура заваривания улунов колеблется в зависимости от ферментации. Пуэры заваривают кипятком либо даже варят, подобно кофе: засыпают чай в холодную воду и доводят на огне почти до кипения). Количество сухого чая на одну порцию напитка колеблется приблизительно от 0,5 до 2,5 чайных ложек.

В любой традиции приготовление и употребление чая обычно включает в себя следующие шаги:

• общая подготовка к чаепитию,

• отмеривание и подготовка заварки,

• нагрев воды,

• подготовка посуды для заваривания,

• заваривание,

• разлив чая,

• собственно питьё чая.

Каждая более-менее обособленная чаепотребляющая географическая область или страна сформировала свои «чайные традиции», отличающиеся способом приготовления, обстоятельствами и порядком употребления чая. Традиции эти более или менее строго выдерживались в прошлом, в разной степени им следуют и в настоящее время.

Стандарт SO3103. ISO 3103 (ИСО 3103) — стандарт, опубликованный Международной организацией по стандартизации (ISO), определяющий стандартный метод заваривания чая. Стандарт был создан в 1980 году техническим комитетом ISO номер 34, подкомитет номер 8 (чай).

Метод состоит в извлечении растворимых веществ из сушёных листьев чая, находящихся в глиняном или фарфоровом сосуде, путём наливания свежекипяченой воды в белый глиняный или фарфоровый сосуд. После этого изучаются органолептические свойства листьев и полученной жидкости, с молоком или без него. Данный стандарт не определяет единственно верный метод заваривания чая, а только метод подготовки чая для использования во вкусовых исследованиях.

• Заварочный чайник должен быть из белого фарфора или фаянса, покрытого глазурью, и иметь частично зазубренный край. У него должна быть крышка, которая свободно накрывает чайник. Крышка чайника должна иметь маленькое отверстие, необходимое чтобы часть воздуха могла выйти из замкнутого пространства, когда происходит заваривание чая.

• Если используется большой чайник, то он должен вмещать максимум 310 мл (±8 мл) и иметь массу 200 г (±10 г).

• Если используется маленький чайник, то он должен вмещать максимум 150 мл (±4 мл) и иметь массу 118 г (±10 г).

• На каждые 100 мл кипятка в чайник кладется 2 грамма чая (измеренных с 2 % погрешностью).

• Только что вскипяченную воду наливают в чайник до уровня 4-6 мм от края.

• Вода не должна быть жесткой.

• Время заварки — 6 минут.

• Заваренный чай затем наливают в чашку из белого фарфора или фаянса, покрытого глазурью.

• Если используется большая чашка, то она должна иметь объем 380 мл и массу 200 г (±20 г).

• Если используется маленькая чашка, то она должна иметь объем 200 мл и массу 105 г (±20 г).

• Если при приготовлении используется молоко, то оно может быть добавлено в чашку как до, так и после заваренного чая.

• Молоко, добавляемое в чашку после чая, лучше наливать при температуре чая 65 — 80 °C.

• В большую чашку добавить 5 мл молока, в маленькую — 2,5 мл.

Приложение 2. Изготовление чая

Изготовление чая из листа чайного куста обычно включает в себя следующие шаги:

• вяление листа при температуре 32—40 °C в течение 4—8 ч., при котором чайный лист теряет часть влаги и размягчается;

• неоднократное скручивание вручную или на роллерах, при котором выделяется часть сока;

• ферментативное окисление, обычно называемое ферментацией, позволяющее содержащемуся в листе крахмалу распасться на сахара, а хлорофиллу — на дубильные вещества;

• сушку при температуре 90—95 ° C для чёрного чая и 105 °C для зелёного чая, прекращающую окисление и снижающую влажность чая до 3—5 %;

• резку (кроме цельнолистовых чаёв);

• сортировку по размеру чаинок;

• возможную дополнительную обработку и внесение добавок;

• упаковку.

Приложение 3. Основные физико-химические показатели качества чая

• - массовая доля влаги;

• - массовая доля водорастворимых экстрактивных веществ;

• - массовая доля металломагнитной примеси;

• - массовая доля общей золы;

• - массовая доля водоростворимой золы;

• - массовая доля сырой клетчатки;

• - массовая доля мелочи.

Приложение 4. Основные дефекты чая

·засоренность (черешками, грубым листом, волокнами и другой примесью) - вследствие сбора с кустов грубого чайного листа и недостаточной очистке при сортировке;

·кислый привкус и запах - из-за нарушения процесса и длительности ферментации, сушке;

·затхлый, плесневелый и другие посторонние запахи - из-за нарушения технологии, повышенной влажности чая при хранении. Такой чай к употреблению не пригоден;

·мешаный чай - неоднороден из-за плохой сортировки или плохого подбора по однородности при купаже;

·“водянистый”, “пустой” вкус настоя - из-за чрезмерно слабого скручивания или слишком длительной ферментации.

Приложение 5. Вещества, входящие в состав черного чая

Приложение 6. Основные витамины чая

Каротин – провитамин А, обеспечивает нормальное состояние слизистых оболочек, важен для сохранения хорошего зрения.

Витамин В1 отвечает за нормальное функционирование нервной системы.

Витамин В2 придает эластичность и здоровый цвет коже, при недостатке этого витамина развиваются дерматиты, конъюнктивит, наблюдается выпадение волос.

Витамин С принадлежит значительная роль в поддержании сопротивляемости организма к инфекционным заболеваниям. При его недостатке повышается проницаемость капилляров, нарушается обмен веществ, развивается цинга.

Витамин Р - его содержание в чае таково, что, выпивая 3-4 чашки напитка хорошей крепости, можно обеспечить организм необходимой суточной дозой этого витамина.

Витамин РР играет важную роль в обменных процессах. При его недостатке развивается болезнь пеллагра.

Витамин К участвует в процессах свертывания крови. Его недостаток приводит к снижению свертываемости крови и проявляется внутренними кровоизлияниями и кровотечением.

Приложение 7

Таблица1. Анкета социологического опроса

1