Исследовательская работа по химии и биологии

«Любимые напитки: чай и кофе».

Исследовательская работа по химии.

Выполнила: ученица 10 класса

Дутова Наталья Николаевна

Руководитель: Фирсова А.А.

учитель химии.

с. Ольховатка 2009г.

Введение.

Для исследовательской работы я выбрала тему: «Любимые напитки - чай и кофе». Актуальность этой темы на лицо. Ведь человек каждый день употребляет в своём рационе чай и кофе, но не каждый знает, какие вещества содержат в себе эти напитки, пользу они приносят или вред, какое влияние они оказывают на организм человека. Мне тоже стало интересно, что же на самом деле я употребляю в пищу, поэтому я и выбрала данную тему.

Я считаю, что эти напитки - чай и кофе приносят людям не только пользу, как думают многие, но и вред. Например, кофеин, который в них содержится, воздействует непосредственно на центральную нервную систему. Он вызывает почти мгновенное чувство ясности мысли и уменьшает усталость. Он также стимулирует выделение сахара, накопленного в печени, и этим объясняется то ощущение подъёма, вызываемого кофе, колой или шоколадом (большой кофеиновой тройкой). Однако побочные эффекты могут быть значительно больше этих приятных ощущений. И поэтому, я постараюсь доказать, что кофе и чай приносят людям не только пользу, но и вред.

В своей исследовательской деятельности я преследую цель: доказать, что чай и кофе одновременно вредны и полезны.

Моими основными задачами является изучить состав исследуемых напитков и провести необходимые химические опыты.

Большим любителем чая был Лев Толстой, оставивший такой отзыв о почитаемом напитке: «Я должен был пить много чая, ибо без него не мог работать. Чай высвобождает те возможности, которые дремлют в глубине моей души».

Теперь немного из истории чая и кофе.

В Россию первый караван с чаем прибыл в 1638 году из Монголии, и чрезвычайный московский посол Василий Старков торжественно преподнёс царю Михаилу Фёдоровичу драгоценный подарок от Алтын-хана – четыре пуда листьев этого невиданного растения. Сначала угощались диковинкой с опаской. Но вскоре всеми было признано: «питьё доброе и когда привыкнешь – гораздо укусно».

В 1885 году была заложена первая промышленная плантация чая в Чакве (Аджария), с 1901 года чай стали разводить в Краснодарском крае, а с 1912 года – в Азербайджане. В настоящее время чай выращивают во многих странах Азии, Африки и Америки. Ведущее положение прочно удерживает Индия.

Как установлено учеными, кофе впервые стали пить в Эфиопии, хотя здесь он не пользовался большим успехом. В 4 веке одно из эфиопских племён, переселив в Йемен, принесло с собой кофейное деревце, и здесь выращивание кофе достигло высокого совершенства, а напиток местного приготовления стал получаться значительно вкуснее, чем у африканцев. В первой половине 16 века кофе был завезён в Турцию. В 1564 году в Стамбуле появилась первая кофейня, в которой собирались поэты и учёные, художники и политики, с удовольствием пили вкусный чёрный напиток. За несколько лет кофейни распространились по всей стране. В середине 17 века кофе проник в Европу. Сначала с ним познакомилась Италия, а затем, в 1652 году и в Лондоне появилась первая кофейня. Уже к 1693 году в английской столице насчитывалось более 3 тысяч кофеен. Пока кофе завоёвывал сердца и души англичан, другие народы Европы также не оставались безучастными к этому напитку. В 1672 году «сироп из сажи» стали готовить на площади Сен-Жермен в Париже, немного позднее «турецкий напиток» появился в Болгарии, Польше, Австрии, Германии, Бельгии, Голландии, а к концу 18 века «чёрную кровь турок», «зёрна бодрости из Каффы» стали пить в разных странах американского континента. В России о кофе узнали, по-видимому, в 1665 году, когда придворный лекарь прописал царю Алексею Михайловичу «варёное кофе, персиянами и турками знаемое». В 1884 году импорт кофе России составил уже 508 тыс. пудов, а перед 1-ой империалистической войной достигал 772 тыс. пудов.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЧАЯ И КОФЕ.

Теперь познакомимся с химическим составом чая и кофе.

Чай содержит растворимые и нерастворимые в воде вещества: фенольные соединения, катехины, сахара, пектиновые вещества, спирты, кислоты (янтарная, лимонная, молочная), аминокислоты, производные пурина (кофеин, гуанин, аденин, теофелин, теобромин), пигменты, витамины, ферменты, минеральные и ароматические вещества, белки, целлюлоза, крахмал, жирорастворимые витамины.

• Дубильные вещества

Это фенольные соединения, которые составляют 15–30%. Дубильные вещества чая – это танин. Состав дубильных веществ зависит от погоды. В период дождей их количество уменьшается, а в солнечную увеличивается. Чем больше в сухом чае дубильных веществ и соединений, тем выше качество настоя, лучше цвет, терпкость и аромат.

Алкалоиды

К их числу относится кофеин, оказывающий возбуждающее действие, поэтому чай, издавна считается напитком бодрости. Кофеин чая не накапливается в организме, а выводится из него, поэтому чай можно пить больше, чем другие напитки, содержащие кофеин.

Пигменты

Эти вещества участвуют в окраске настоя, который в зависимости от типа и сорта чая можем быть от светло-желтого до красно-коричневого цвета.

Углеводы

Растворимые углеводы – это сахароза, фруктоза и глюкоза. Нерастворимая группа углеводов – это крахмал, целлюлоза и другие вещества.

Пектины

Зольные элементы

В чае высшего сорта найдено много калия и фосфора. Калий способствует нормализации деятельности сердца. В низких сортах преобладают натрий, кальций, магний. Найдены в чае соли железа, микроэлементы, как фтор, йод, медь, золото. Известно, что фтор предохраняет зубы от кариеса. Йод является антисклеротическим элементом.

Витамины

Чай богат витаминами. Витамин C впервые обнаружили японские учёные в 1924–1925 гг. В чайном листе Грузии его содержится в 3–4 раза больше, чем в соке лимона. Конечно, в процессе обработки сырья часть витаминов разрушается.

Есть и другие витамины B1, B2, PP, B15, рутин.Установлено, наличие в чае витамина P.

Известно также, что в чае содержится высокий процент фтора, поэтому можно говорить о его положительном воздействии на сохранность зубной эмали и предотвращении кариеса, если в настой не положен сахар.

В чае много танинов, также чай – чемпион среди напитков по содержанию биофлавоноидов. Черные сорта содержат вещество – кверцетин.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КОФЕ

В кофе обнаружены кофеин, хлорогенные кислоты, эфирные масла, метилпиридин.

Чай и кофе: вред или польза?

Теперь узнаем, вред или пользу приносят нам эти напитки. Поговорим сначала о свойствах чая.

В чае много танинов, которые выводят из организма радионуклиды и соли тяжёлых металлов. Танины также обладают антимикробным действием. Чай нормализует микрофлору кишечника, полезен при болезнях желудочно-кишечного тракта, а содержащиеся в нём биофлавоноиды укрепляют иммунитет. Зелёный чай выводит шлаки, улучшает циркуляцию крови и обменные процессы. Этот сорт богат полифенолами. Одна из групп веществ – катехины обладает не только профилактическим антираковым действием, но даже блокирует рост некоторых опухолей, вызывает расширение кожных пор, усиливает потоотделение. Косметологи говорят, что он биохимически очищает поры, оказывает на чувствительную кожу успокаивающее, противовоспалительное действие, участвует в регуляции уровня сахара в крови. Благодаря содержанию витамина Р чай улучшает кровообращение в мелких сосудах. Поэтому напитком, полезно промывать воспалённые глаза. Стимулирует обновление эндотелия – тонкого слоя клеток, выстилающих кровеносные сосуды. Снимает тошноту, успокаивает желудок. Снижает проницаемость и ломкость кровеносных сосудов. Средний по крепости чай немного сбивает жар. Но слишком крепкий, наоборот, повышает температуру. Слабый настой чая снижает артериальное давление, а крепкий (особенно сладкий), напротив, повышает. Благодаря содержанию кверцетина, чай препятствует образованию тромбов. Крепкий чай способен вызвать тахикардию – учащение и сбой ритма сердца.

Теперь поговорим о кофе.

Кофеин, который содержится в кофе, активизирует деятельность мозга, бодрит. И в то же время аромат кофе за счет эфирных веществ успокаивает нервную систему. В кофе обнаружены хлорогенные кислоты, действие которых на организм подобно снотворному. Поэтому некоторым людям от этого напитка сначала хочется поспать, а уже потом взбодриться. Чашка крепкого кофе через 10 минут повышает артериальное давление на 15 мм ртутного столба. Гипертоникам можно пить кофе только утром – очень слабый и с молоком, которое нейтрализует действие кофеина. Противопоказан при аритмиях – может вызвать непредсказуемую реакцию сердца. Улучшает тонус сосудов при снижении сердечной деятельности, головокружениях и головных болях, обусловленных пониженным внутричерепным давлением, метеочувствительностью. Но при болях, вызванных спазмами, может повредить. Выступает как противоядие при отравлении угарным газом. Усиливает выработку желудочного сока, повышает кислотность. Поэтому при гастрите и язве с повышенной кислотностью от кофе лучше вообще отказаться или же пить его только после еды и с молоком. Стимулирует центр дыхания. Расслабляет мускулатуру дыхательных путей и может снизить частоту приступов у астматиков. Обостряет слух и зрение. Эфирные масла, придающие аромат кофе, слегка раздражают кишечник, способствует выработке гормона серотонина – мощного природного антидепрессанта. В кофе обнаружено вещество метилпиридин, защищающее от опухолей. Может вызывать зависимость. Большие дозы при постоянном употреблении оборачиваются нервозностью, раздражительностью, бессонницей. Кофе с лимоном обладает сильным противовоспалительным и иммуностимулирующим действием. Отличное средство при простудах. Снижает образование камней в почках. Оказывает расслабляющий и обезболивающий эффект при шейном остеохондрозе и головных болях.

ПРО КОФЕИН.

Кофеин относится к психостимуляторам. Они повышают настроение, способность к восприятию внешних раздражений, психомоторную активность. Они уменьшают чувство усталости, повышают физическую и умственную работоспособность (особенно при утомлении), временно снижают потребность во сне (средства, взбадривающие утомленный организм, получили название “допинг” от английского to dope - давать наркотики).

Кофеин - соединение из группы метилксантинов. Это алкалоид, содержащийся в листьях чая (Thea sinensis), в семенах кофе (Coffea arabica), в семенах какао (Theobroma cacao), в семенах кола (Cola acuminata) и в других растениях. У кофеина сочетаются психостимулирующие и аналептические свойства. Особенно выражено у него прямое возбуждающее влияние на кору головного мозга. Кофеин стимулирует психическую деятельность, повышает умственную и физическую работоспособность, двигательную активность, укорачивает время реакции. После его приема появляется бодрость, временно устраняются или уменьшаются утомление, сонливость.

Влияние на высшую нервную деятельность в значительной степени зависит от дозы кофеина и типа нервной системы. В малых дозах у кофеина преобладает стимулирующее действие, в больших - угнетающее. При этом следует учитывать, что для слабого типа нервной системы эффект возбуждения достигается введением небольших доз кофеина, тогда как для сильного типа требуется существенно большие дозы.

Аналептическая активность связана с влиянием кофеина на центры продолговатого мозга. Он оказывает прямое стимулирующее действие на дыхательный и сосудодвигательный центры. Возникает учащение и углубление дыхания, что особенно отчетливо проявляется при угнетении центра дыхания. Кроме того, кофеин возбуждает центры блуждающего нерва. На спинной мозг препарат действует только в больших дозах. За счет облегчения межнейронной передачи возбуждения он усиливает спиномозговые рефлексы.

Значительное место в фармакодинамике кофеина занимает его влияние на сердечно-сосудистую систему. Оно складывается из периферических и центральных эффектов. Так, кофеин оказывает прямое стимулирующее влияние на миокард. Однако одновременно возбуждаются центры блуждающего нерва, поэтому конечный эффект будет зависеть от преобладания того или иного влияния. Обычно изменеия в деятельности сердца (если они вообще возникают) невелики. В больших дзах кофеин вызывает аритмии сердечных сокращений.

Центральный и периферический компоненты в действии кофеина имеются в отношении сосудистого тонуса. Стимулируя сосудодвигательный центр, кофеин повышает тонус сосудов, а при непосредственном влиянии на гладкие мышцы сосудов снижает их тонус.

Кофеин оказывает неоднозначное влияние на разные сосудистые области. Так, например, коронарные сосуды чаще всего расширяются (особенно, если сердечный выброс увеличен). Вместе с тем мозговые сосуды несколько тонизируются. Последнее, по-видимому, объясняет благоприятное влияние кофеина при мигрени. Кофеин обладает умеренным миотропным спазмолитическим действием на другие гладкомышечные органы (бронхи, желчные пути). На скелетные мышцы кофеин оказывает стимулирующее влияние (центральное и прямое).

Еще более сложно изменяется артериальное давление, так как оно зависит от кардиотропных и сосудистых эффектов кофеина. Обычно, если исходное артериальное давление было нормальным, кофеин не изменяет или очень незначительно повышает его; если препарат был введен на фоне гипотензии, то артериальное давление повышается (нормализуется).

Основной обмен кофеин повышает. Увеличивает гликогенолиз, вызывая гипергликемию. Повышает липолиз (содержание свободных жирных кислот в плазме крови увеличивается). В больших дозах вызывает освобождение адреналина из мозгового слоя надпочечников.

Наблюдаемые при применении кофеина центральный эффекты, влияние на гладкие и поперечнополосатые мышцы, изменение обмена веществ многие авторы связывают с накоплением циклического аденозинмонофосфата (цАМФ). Происходит это, по-видимому, частично в результате угнетения фосфодиэстеразы и нарушения в связи с этим процесса распада цАМФ. Особенно сильно ингибирует кофеин фосфодиэстеразу мозга и сердца. Однако влияние на фосфодиэстеразу наблюдается только при очень высоких концентрациях кофеина, превышающих терапевтические. За последние годы накопились данный о том, что более важным компонентом действия метилксантинов (кофеина, теофиллина), очевидно, является их антагонизм с аденозином. Важно отметить, что последний наблюдается при терапевтических концентрациях метилксантинов. В пользу этой точки зрения свидетельствует и то, что метилксантины и аденозин вызывают противоположно направленные эффекты:

Кроме того, было показано, что отмеченные эффекты аденозина устраняются метилксантинами. Происходит это в результате того, что метилксантины блокируют аденозиновые рецепторы, являясь конкурентными антагонистами аденозина.

Под влиянием кофеина повышается секреция желез желудка, что может быть использовано с диагностической целью. Применение кофеина при паталогии желудка (гастрит, язвенная болезнь, опухоли) помогает отдифференцировать функциональные нарушения от органических.

В небольшой степени кофеин повышает диурез, что связано с угнетением процесса реабсорбции в почечных канальцах ионов натрия и воды. Кроме того, кофеин расширяет сосуды почек и увеличивает фильтрацию в почечных клубочках. Кофеин и особенно его водорастворимые соли хорошо всасываются из кишечника (в том числе из толстого). Основная часть подвергается биотрансформации (деметилируется, окисляется). Около 10% кофеина выделяется почками в неизменном виде.

При длительном применении кофеина развивается маловыраженное привыкание. Возможно возникновение психической зависимости (теизм).

Применяют кофеин для стимуляции психической деятельности, при утомлении, мигренях, гипотензии. Он входит в состав многих комбинированных препаратов в сочетании с ненаркотическими анальгетиками (таблетки “Цитрамон”, “Пирамеин” и др.) и с алкалоидами спорыньи (таблетки “Кофетамин”).

Побочные эффекты проявляются в виде тошноты, рвоты, беспокойства, бессонницы, тахикардии, сердечных аритмий.

Кофеин противопоказан при выраженной артериальной гипертензии, атеросклерозе, нарушении сна, глаукоме.

6. Как кофеин влияет на здоpовье и продолжительность жизни?

"Широкомасштабное исследование обнаружило меньшее количество самоубийств среди пьющих кофе, по сравнению с теми, кто воздерживается от него. Обследование почти 130 тысяч жителей Северной Калифорнии и записей по 4,5 тысячам умерших не выявило никакой другой связи между кофе, чаем и смертностью."

Кардиолог Артур Клотский рассказал об удивительных результатах: "Это не заблуждение, так как наше исследование было очень широким, включающим многорасовую популяцию, и подробно рассматривающим многочисченные факторы, влияющие на смертность, такие как потребление алкоголя и курение.' Hе было найдено никакой связи между потреблением кофе и риском смерти. Была установлена "слабая" корреляция между ежедневным употреблением кофе или чая и риском сердечного приступа - но никакой связи с другими сердечно-сосудистыми заболеваниями, например, гипертонией или инфарктом."

Исследование было проведено организацией профилактики заболеваний "Kaiser Permanente".

Чай и здоровье

Большим любителем чая был Лев Толстой, оставивший такой отзыв о почитаемом напитке: “Я должен был пить много чая, ибо без него не мог работать. Чай высвобождает те возможности, которые дремлют в глубине моей души ”.

Т. к. в чае содержится много витаминов и питательных веществ, он помогает в борьбе с цингой. Исследования показали, что настой чая снижает интенсивность воспалительных процессов, поэтому его можно использовать при лечении ревматизма и для промывания глаз при засорении и конъюнктивитах.

Настой зеленого чая положительно влияет на функцию сердца. Этот высококалорийный, богатый витаминами продукт усиливает работоспособность сердечной мышцы, стабилизирует кровяное давление, улучшает самочувствие. Отмечено, что люди, живущие в странах, где традиционно высок уровень потребления чая, в меньшей степени подвергаются заболеванием сердечно-сосудистой системы.

Большинству людей известно, что теплый чай с небольшим с небольшим количеством молока – отличное мочегонное средство, а с малиновым вареньем – противопростудное и потогонное. Обоженные места кожи посыпают измельченным сухим чаем. Маленькую щепотку сухого чая советуют пожевать и после этого сполоснуть рот, чтобы отбить запах чеснока. Крепкий настой чая помогает при расстройстве желудка. При головной боли негипертонического происхождения хорошо выпить стакан крепкого чая. Снижает этот напиток и чувство усталости.

Установлено, что наличие в чае витамина P уменьшает ломкость капилляров, а значит – это средство для профилактики атеросклероза.

Известно также, что в чае содержится высокий процент фтора, поэтому можно говорить о его положительном воздействии на сохранность зубной эмали и предотвращении кариеса, если в настой не положен сахар.

У вас болит голова?

Чтобы избавиться от головной боли, иногда достаточно выпить чашку крепкого сладкого чая. Секрет в том, что в ней содержится до 0,05 грамма кофеина, столько же, сколько, например, в таблетке пиркофена. Но кофеин, содержащийся в чае, действует мягче, чем химически чистый препарат. К тому же выпить чашку вкусного и аромат­ного напитка приятнее, чем проглотить горькую таблетку. Именно поэтому некоторые предпочитают чай патентованному лекарству.

Но у головной боли бывают разные причины. И чашка чая помогает не всем. Если чай вам не помог, обратитесь к врачу.

Глаза устали

Глаза обычно устают от продол­жительной работы за письменным столом при плохом освещении, долгого сидения перед включенным телевизором, чтения газеты в движущемся автобусе... Человека, у которого устали глаза, можно узнать по потухшему взгляду и покрасневшим векам.

Если ваши глаза устали, лягте на диван и положите на веки два стерильных ватных тампона, смоченных в крепком настое смеси зеленого и черного чая. Оставшуюся влажную чайную гущу заверните в марлю и тоже положите на веки поверх тампонов.

С тампонами и марлей полежите на диване 15—20 минут. Если необходимо, повторите эту процедуру утром.

Вы, наверное, слышали, что при конъюнктивите помогает промывание глаз крепким старым чайным настоем. Да, помогает. Но гораздо эффективнее, по мнению офтальмологов, действует при конъюнктивите крепкий свежий, быстро охлажденный чайный настой.

Как промыть глаз?

Выверните пальцами веки, после чего промойте глаз струей чайного настоя из большого шприца.

Большой шприц пригодится вам, если вы случайно обожжете глаз каким-либо химическим веществом, например, уксусной эссенцией.

Как можно скорее (из-за промедления можно потерять зрение) наберите в большой шприц настой свежего остывшего некрепкого чая, выверните пальцами веки и чайной струёй тщательно промойте глаз.

Эту процедуру повторите несколько раз. После этого закройте глаз повязкой и поторопитесь к офтальмологу. Показаться ему надо обязательно, даже если вы почув­ствуете облегчение после промывания глаза.

Болит зуб

Наберите в рот крепкий настой зеленого чая, в который предварительно положите несколько раздавленных долек чеснока. Подержите настой во рту, пока боль не пройдет.Боль проходит благодаря воздействию настоя, обладающего бактерицидными и вяжущими свойствами, на слизистую оболочку десен.Кстати, запах чеснока изо рта вы устраните, если пожуете щепотку сухого зеленого чая.

Гипертония отступает

Исследования японских ученых показали, что у больных гипертонией I и II степени, долгое время употребляющих зеленый чай, артериальное давление может снизиться на 10—20 процентов.

Правила приготовления чайного напитка для лечения гипертонии несложны.

Перед заваркой измельченный сухой зеленый чай слегка промывают теплой кипяченой водой, чтобы уменьшить в нем содержание кофеина, который возбуждающе действует на сердечно-сосудистую систему. Затем промытый чай заливают кипятком (из расчета 3 грамма чая на 100 грамм воды) и настаивают 10 минут.Пьют его по стакану 3 раза в день после еды.Общее количество употребляемой в те­чение дня жидкости уменьшают с учетом чая до 1—1,2 литра, чтобы не перегружать работу сердечно-сосудистой системы.

13