Муниципальное бюджетное общеобразовательное
учреждение «Средняя школа № 1»
города Смоленска
Смоленский государственный университет
Секция «Химия»
«Движение и железо»
(исследовательский проект)
Выполнила работу: Нестерова Юлия Алексеевна,
учащаяся 11а класса
Руководитель: Мелехова Любовь Георгиевна,
учитель химии
Смоленск
2017
Оглавление
1 | Введение | |
Роль железа для организма учащихся | 3 |
2 | Движение и железо | 4-10 |
| Содержание железа в организме человека | 4 |
| Мини-исследование. Определение содержания железа в продуктах питания. | 5-6 |
| Продукты питания, богатые железом | 7-8 |
| Доля железа, усваиваемая из продуктов питания | 9 |
| Тест "Порядок ли у вас с железом" | 10 |
| Ежедневное потребление железа человеком в своём рационе | 10 |
3 | Заключение | 11 |
| Достаточное количество железа в пище — непременное условие здорового образа жизни | 11 |
4 | Источники | 12 |
5 | Приложения | 13-16 |
| Приложение 1. Железо в воде | 13 |
| Приложение 2. Содержание железа в самых распространенных продуктах питания | 14-15 |
| Приложение 3. Какой процент железа усваивается из продуктов питания? | 16 |
| Приложение 4.Презентация | 17 |
Введение.
Актуальность темы:
Движение и железо. Нет речь пойдет не об автомобилях, основу сплавов которых составляет железо, речь пойдет о транспортной системе нашего организма- кровеносной.
Основой эритроцитов-клеток крови, является белок гемоглобин. По своему качественному составу, гемоглобин содержит железо и наличие или отсутствие ионов этого металла в организме человека оказывает влияние на жизнедеятельность всех органов.
Представленная работа посвящена теме исследования содержания микроэлемента железа в продуктах, наиболее доступных в учебный период учащихся.
Актуальность настоящей работы обусловлена изучением богатых железом растительных и животных продуктов, которые необходимо потреблять с целью повышения уровня гемоглобина в крови.
Цель работы: - изучить роль и содержание железа для организма учащихся, поступающего в организм, в том числе и из школьного меню
Задачи:
- анализ информационных источников в литературных источниках о содержании железа в продуктах питания
- анализ школьное меню на предмет железосодержащих продуктов
- экспериментально доказать наличие в них ионов железа
Объект исследования: продукты питания, богатые железом
Предмет исследования: - содержание железа
Теоретическая значимость:
- проведены исследования и сформулированы выводы о содержании ионов железа в продуктах питания меню школы
Практическая значимость:
- полученные результаты исследований могут быть использованы учащимися и их родителями(законными представителями) для составления личного рациона.
Гипотеза:
- уровень гемоглобина в крови можно поддерживать в норме, употребляя в пищу богатые железом растительные и животные продукты.
2. Движение и железо
Железо — микроэлемент, главная роль которого — обеспечение организма кислородом, участие в окислительно-восстановительных реакциях.
Теоретическое изучение вопроса показывает, что несмотря на малое содержание железа в организме человека (2-5 г), по своей значимости оно является уникальным микроэлементом. Входя в состав крови, железо участвует в переносе кислорода от легких ко всем тканям, органам и системам нашего организма. А без кислорода человек не может прожить и нескольких минут. Это связано с тем, что жизнедеятельность всех живых клеток невозможна без постоянного получения энергии, выработку которой обеспечивают протекающие в них сложные биохимические реакции, идущие с участием кислорода. Непосредственную доставку кислорода к каждой клетке осуществляет входящее в состав крови специальное белковое соединение гемоглобин.
Впервые он был обнаружен в 1839 году немецким исследователем Р. Хюнефельдом в составе красных кровяных телец - эритроцитов. Гемоглобин состоит из двух частей: крупной белковой молекулы - глобина и встроенной в нее небелковой структуры - гема, в сердцевине которого и находится ион железа. Это железо легко вступает в связь с кислородом и именно соединение кислорода с железом окрашивает кровь в красный цвет. Кислород - это окислитель. Ион железа молекулу кислорода переносит к месту окисления. Атом железа гема способен присоединять и отдавать молекулу кислорода. При этом валентность железа не меняется, т. е. он остается двухвалентным. За это свойство английский физиолог, один из основателей науки о дыхании Дж. Баркрофт, назвал гемоглобин "самым удивительным веществом в мире". Кроме того, гемоглобин выполняет и другую очень важную функцию - выведение с места окисления углекислого газа. И если кислород вводится в клетку гемом, то углекислоту оттуда "выносит" глобин.
В биологических системах железо связано с органическими веществами. Содержание железа в организме человека составляет 0,01%.
Железо незаменимо в процессах кроветворения и внутриклеточного обмена.
Примерно 55% железа входит в состав гемоглобина эритроцитов,
около 24% участвует в формировании красящего вещества мышц (миоглобина),
примерно 21% откладывается "про запас" в печени и селезенке.
Суточная потребность взрослого здорового человека в железе составляет 10-20 мг и восполняется сбалансированным питанием.
В случае большого недостатка железа в организме возникает заболевание - железодефицитная анемия (малокровие).
Таким образом, когда в анализе крови изменяется такой показатель, как гемоглобин, часто приходится проводить коррекцию рациона в отношении объема потребления железа.
Обратимся к меню школьника. В течение учебного года меню школьника должно быть не только вкусно и разнообразно, но и полезно. Блюда для школьного питания помогут организму учащихся получать все необходимые микроэлементы, в том числе - железа.
Мини-исследование на тему: «Определение содержания железа в продуктах питания: яблоках красных, гречке, зеленом луке, кураге(компот), печени вареной свиной, бананы, киви наиболее доступных в учебный период школьников.
Наличие достаточного количества железа в пище — непременное условие здорового образа жизни. И здесь нам на помощь придет качественная реакция.
Цель: определить содержание железа в некоторых продуктах питания.
Оборудование и реактивы: весы, ступка с пестиком, мерная пробирка, пипетка; 3 % р-р перекиси водорода, 5% р-р азотной кислоты, 20 % раствор роданида калия KСSN.
Материалы: красные яблоки, варёная гречка, зеленый лук, курага(компот), печень варёная свиная, бананы, киви.
Техника безопасности. Соблюдать правила обращения с растворами кислот, перекиси водорода, раствором роданида калия.
Предварительная подготовка: в ступке измельчить образцы(по 10г) анализируемых продуктов одинаковой массы, добавить 10 мл азотной кислоты, 1—2 мл раствора пероксида водорода. Полученную смесь перетереть и перенести в стакан.
Отобрать по 2 мл экстракта добавить 1 каплю 20%-ного раствора тиоцианата калия.
Получить признак реакции: Качественная реакция на ион железа (III) – реакция с роданидом калия.
В присутствии иона железа (III) при добавлении роданида калия образуется вещество красного цвета. Это ‑ роданид железа (III). Роданид от греческого "родеос" - красный.
FeCl3 + 3 КCNS = Fe(CNS)3 + 3 KCl
Сравнить окраску полученных растворов с колориметрической шкалой.
Колориметрическая шкала
Концентрация Fe3+, мг/л
Окраска раствора
Буро-красная 10
Темно-красная 1
Розовая 0,5
Светло-красная 0,1
Отсутствует 0
Можно сделать вывод об относительном содержании железа в исследуемых продуктах питания.
| |
Печень свиная | 10 мг/л |
| |
| |
Курага | 1 мг/л |
Яблоки с красной кожурой | 1 мг/л |
Лук зеленый | 0,1 мг/л |
Вареная гречка | 0,1 мг/л |
Бананы | 0 мг/л |
Киви | 0 мг/л |
При недостатке железа в организме развивается заболевание железодефицитная анемия. Примерно оценить обеспеченность организма железом можно с помощью следующего теста.
Выводы по мини-исследованию:
1. Уровень гемоглобина в крови школьников ниже нормы у каждого третьего ученика, что вызывает высокий уровень заболеваемости в учебное время.
2. Недостаточное употребление фруктов детьми не связано с их недоступностью.
3. Содержание железа незначительной концентрации выделяется в яблоках зимних сортов.
4. Микроэлемент железо отсутствует в бананах и киви.
5. Употребление яблок может поддерживать содержание железа в организме человека в норме.
6. Для повышения уровня гемоглобина недостаточно продуктов растительного происхождения.
7. Необходимо расширить просветительскую работу школьников и их родителей о правильном питании в зимний период.
Поскольку человек получает железо с продуктами питания и водой, следует помнить, что
Железо пищевых продуктов и воды существует в 2-х формах: — гемовое (ионизированное Fe2+ — способно легко всасываться, содержится в продуктах животного происхождения
— негемовое (неионизированное) Fe3+ — самостоятельно не всасывается, требует превращения в Fe2+, источник — растительная пища. (Приложени 1.)
Железа в воде содержится совсем мало — до 0,3 мг/л.
Основной источник железа для организма — гемовое железо Fe2+, которого больше всего в красном мясе.
Продукты, богатые железом:
1. Артишоки.
Помимо железа, содержат много клетчатки и мало жиров, натрия и холестерина. Продукт отлично подходит как для пополнения запасов железа, так и для похудения.
2. Яичные желтки
Богаты железом, незаменимыми жирными кислотами и жирорастворимыми витаминами. В 2 крупных яйцах содержится около 1,2 мг железа. Для худеющего человека 2 яиц в день вполне достаточно.
3. Сухофрукты.
Сушеные фрукты, такие как сливы, инжир, абрикосы и изюм являются одними из лучших продуктов, содержащих железо. Ими можно и нужно заменять десерт. В 1/2 стакана сухофруктов содержится железа: персики - 1,6 мг; изюм - 1,4 мг; сливы - 1,3 мг; абрикосы - 1,2 мг
4. Рыба и морепродукты.
Моллюски (28мг в 100г), мидии (6,7 мг/100г), анчоусы (2,9мг/100г), устрицы (9,2 мг/100г), сардины (2,8мг/100г) - отличные продукты, содержащие железо. Они богаты белком и легко перевариваются и всасываются в организм.
5. Мясо.
Мясо, такое как баранина, говядина, печень, а также свинина, рекомендуются медицинскими экспертами в умеренных количествах. Важно не переборщить с темным мясом, так как это увеличит риск сердечных заболеваний. В печени железа: куриная – 9,4 мг, говяжья - 6,8 мг. В говядине: филе - 1,9 мг, ребра 2,4мг, вырезка 2,5 мг на 100 г продукта, в свинине (на 115 г - 1,0 мг)
6. Хлеб из цельной пшеницы (цельнозерновой), дрожжи.
Хлеб из цельной пшеницы являются отличными источниками железа, а также содержит и другие минералы, витамины и ферменты, в том числе медь, молибден и кобальт. Также изделия из цельной пшеницы подходят для похудения, в умеренных количествах. Это не относиться к хлебобулочным изделиям, которые изготовлены из муки высшего сорта.
7. Крупы, злаки.
Содержит железо гречка (6,7мг/100г), овсяные хлопья (10,5 мг /100г), есть железо и в рисе.
8. Птица.
Такие продукты, как утка, курица и индейка содержат около 40% железа в белом, так и в темном мясе. Железа в 100 граммах:
курица, белое мясо – 0,87 мг;
курица, темное мясо - 1,39 мг;
индейка, белое мясо - 1,39 мг;
индейка, темное мясо - 2,17 мг.
9. Бобовые.
Бразильские исследователи обнаружили, что фасоль и нут содержат много железа. Бобовые, особенно зеленый горошек, бобы Лимы, пинто бобы и фасоль являются идеальными источниками железа. Эти продукты идеально подходят для беременных женщин и детей дошкольного возраста.
Фасоль в 3/4 стакана приготовленной:
Белая фасоль - 5,8 мг
Красная фасоль - 3,9 мг
Соевые бобы: 3,4 мг
Чечевица - 4,9 мг
10. Листовые овощи.
Листовые овощи, такие как брокколи, репа и не только содержат значительное количество железа, они также являются отличным источником магния, фосфора и кальция. К тому же, они содержат очень мало калорий.
11. Орехи
Содержат в 100г:
Кешью: 1,7 мг
Миндаль: 1,4 мг
Фисташки: 1,2 мг
Грецкие орехи: 0,9 мг. (Приложение 2.)
Организм подростков нуждается в железе для того, чтобы сохранить кровь здоровой и строить здоровые мышцы. Только изучая литературу по данной теме, учащийся узнает немного больше о продуктах, содержащих железо, сможет потреблять его оптимальное количество, в зависимости от пола и возраста.
Какова доля усвоения железа из продуктов питания? (Приложение 3.)
Давайте взглянем на таблицу, которая позволит вам рассчитать уточненное количество железа, поступающего в организм.
Так, если в 100 г свиной печени содержится 29,7 мг железа, то усвоено будет 20% - 5,94 мг.
А, например, из лесных орехов, где в 100 г содержится 51 мг железа, будет усвоено 6%, т.е. 3,06 мг железа.
Нередко можно услышать такой совет: "Ешьте побольше яблок, особенно зеленых: они очень богаты железом и витамином С". На самом деле яблоки не особенно богаты железом. Более того, они содержат его порой меньше, чем другие продукты питания. Другое дело, что соли железа, содержащиеся в яблоках, лучше усваиваются организмом, поскольку они находятся в благоприятном соотношении с витаминами. Но это касается вообще всех сортов яблок.
То же касается и молочных продуктов. Кальций, в обилии присутствующий в молоке, практически полностью блокирует всасывание железа. Это не значит, что от молока нужно отказываться.
Учтите также, что в любой пище животного происхождения (мясо, рыба, яйца) содержится преимущественно так называемое гемовое железо, которое почти полностью уходит на синтез гемоглобина. Негемовое железо, содержащееся в растительной пище, для синтеза гемоглобина используется лишь частично и только при достаточном количестве в рационе аскорбиновой кислоты.
Сколько именно железо учащиеся должны получать в свой рацион каждый день?
Употребление продуктов, содержащих железо, даже если вы не страдаете анемией необходимо для здоровья человека.
Рекомендуемая доза железа:
Дети 1-3 лет: 7 мг / сут
Дети 4-8 лет: 10 мг / сут
Подростки 9 - 13: 8 мг / сут
Подростки 14 - 18: 11 мг /сут, для мальчиков и 15 мг / сут для девочек
Мужчины 19 +: 8 мг / сут
Женщины 19-50: 18 мг / сут
Женщины 51 +: 8 мг / сут
Тест "Порядок ли у вас с железом".
На вопросы отвечайте либо "да", либо "нет".
1. Часто ли вы чувствуете усталость и подавленность?
2. Произошли ли у вас в последнее время изменения кожи, волос и ногтей?
3. Теряли ли вы в последнее время много крови?
4. Занимаетесь ли вы профессиональным спортом?
5. Вы редко или совсем не едите мясо?
6. Выпиваете ли вы более трех чашек чая или кофе в день
7. Вы едите мало овощей?
Если на большинство вопросов вы ответили "нет", то ваш организм в достаточной степени обеспечен железом.
Выводы:
-из 144 учащихся школы уровня основного общего образования, прошедших тест, 73% ответили «Да» и лишь 27% ответили «Нет».
-значит, со школьным меню и с индивидуальным рационным питания у 105 учащихся, по их мнению, всё в порядке.
- 39 учащимся следует пересмотреть свой индивидуальный рацион или же питаться в школьной столовой в полном объеме- не делить продукты на те, которые нравятся и не нравятся, ведь ни для кого ни секрет, что говяжью печень кушают не все дети.
Заключение
Выводы по работе:
1. Наличие достаточного количества железа в пище — непременное условие здорового образа жизни.
2. Школьное меню может поддерживать содержание железа в организме учащихся в норме.
3. Микроэлемент железо- является составной частью гемоглобина, он помогает клеткам дышать и отвечает за образование кровяных телец. Состояние клеток нашей кожи, полости рта, а также желудка и кишечника напрямую зависит от уровня железа в организме.
4. Богатые железом растительные и животные продукты, необходимо употреблять с целью повышения уровня гемоглобина в крови, поскольку уровень гемоглобина в крови школьников ниже нормы у каждого третьего ученика, что вызывает высокий уровень заболеваемости в учебное время.
5. Признаки нехватки железа в организме: человек испытывает постоянную сонливость, быстро утомляется, грубеет и становится более сухой кожа, ухудшается состояние ногтевых пластин, часто пересыхает во рту, возникает анемия.
6. Без железа не может функционировать организм человека: в нём содержится около 3 г железа, из них примерно 2 г в крови, железо входит в состав гемоглобина. Недостаточное содержание железа приводит к головной боли, быстрой утомляемости и другим заболеваниям. Можно твердо сказать, что по своей значимости, по масштабам получения и использования железо в настоящее время является главным металлом.
7. Примерно оценить обеспеченность организма железом можно с помощью специальных тестов.
8. Педагогам школы, классным руководителям необходимо расширить просветительскую работу учащихся и их родителей о правильном питании в зимний период.
Здоровья вам! И пусть ваша транспортная кровеносная система работает по расписанию день-ночь, движение клеток крови- эритроцитов осуществляется без пробок, а содержание железа в организме- всегда в норме.
Источники
А.С.Егоров, Н.М. Иванченко, К.П. Шацкая. Химия внутри нас. Ростов-на-Дону, издательство «Феникс», 2004г., с.80-82;
Железо в продуктах питания и в организме человека http://www.azbukadiet.ru/2012/08/13/zhelezo-v-produktax-pitaniya.html;
Коллоидная химия - http://samorazvitie.net/book/620-kolloidnaya-ximiya-metodicheskie-ukazaniya-pismenko-vt/8-laboratornaya-rabota-6-xromatografiya;
Ю.Н.Кукушкин, «Рассказы о химии и веществах», СПб.: «Синтез», 1995
Лабораторная диагностика. Методика определения содержания железа в яблоках разных сортов. - http://bioximia.narod.ru/index/0-43;
О.Ольгин. Опыты без взрывов. М.: Химия. 1986. С. 76-80;
Содержание железа в яблоках- http://ndb.nal.usda.gov/ndb/foods/show/2 1;
Энциклопедический словарь юного химика /сост. В.А.Крицман, В.В. Станцо/, М.: Педагогика, 1990г.,с. 81-83.;
М.Фриматл. Химия в действии. М.: Издательство «Мир», 1991г., том 2, с. 147-148;
Штемплер Г.И. Химия на досуге Москва «Просвещение» 1996;
Я познаю мир: Детская энциклопедия Москва АСТ 1997.
Приложения 1
Приложение 2.
Содержание железа в самых распространенных продуктах питания
Продукты животного происхождения | | Продукты растительного происхождения |
Наименование | Содержание (мг/100г) | | Наименование | Содержание (мг/100г) |
Сыр из обезж.молока | 37 | | Фасоль | 72 |
Печень свинная | 29,7 | | Орехи лесные | 51 |
Сыр швейц. | 19 | | Халва тахинная | 50,1 |
Пивные дрожжи | 18 | | Овсяные хлопья | 45 |
Печень говяжья | 9 | | Грибы свежие | 35 |
Почки говяжьи | 7 | | Халва подсолнечная | 33,2 |
Сердце | 6,3 | | Крупа пшенная | 31 |
Желток | 6 | | Мак | 24 |
Язык говяжий | 5 | | Горох | 20 |
Кролик(мясо) | 4,5 | | Капуста морская | 16 |
Мясо индейки | 4 | | Яблоки сушеные | 15 |
Баранина | 3,1 | | Груша сушеная | 13 |
Телятина | 2,9 | | Чернослив | 13 |
Говядина | 2,8 | | Курага | 12 |
Мясо куриное | 2,5 | | Какао | 11 |
Скумбрия | 2,5 | | Урюк | 11 |
Яйцо куриное | 2,5 | | Шиповник | 11 |
Сазан | 2,2 | | Гречка | 8 |
Сосиски | 1,9 | | Черника | 8 |
Икра кетовая | 1,8 | | Толокно | 6 |
Колбаса | 1,7 | | Грибы сушеные | 5,5 |
Курица | 1,6 | | Миндаль | 5 |
Свинина | 1,6 | | Крупа овсяная | 4,3 |
Налим | 1,4 | | Кизил | 4,1 |
Макароны | 1,2 | | Персик | 4,1 |
Рыба морская | 1,2 | | Абрикосы | 4 |
Мед | 1,1 | | Нектарин | 4 |
Сельдь атлант. | 1 | | Крупа пшеничная | 3,9 |
Грудное молоко | 0,7 | | Пшеничная мука | 3,3 |
Треска | 0,6 | | Шпинат | 3,3 |
Творог | 0,4 | | Мука гречневая | 3,2 |
Белок яичный | 0,2 | | Изюм | 3 |
Коровье молоко | 0,1 | | Cушеные абрикосы | 2,6 |
Сливки | 0,1 | | Яблоки с красной кожурой | 2,5 |
Сливочное масло | 0,1 | | Груша | 2,3 |
| | | Слива | 2,3 |
| | | Чернослив | 2,1 |
| | | Смородина черная | 2,1 |
| | | Яблоки свеж. | 2 |
| | | Алыча | 1,9 |
| | | Малина | 1,8 |
| | | петрушка | 1,8 |
| | | Черешня | 1,8 |
| | | Крупа манная | 1,6 |
| | | Крыжовник | 1,6 |
| | | Малина | 1,6 |
| | | Белый хлеб | 1,5 |
| | | Капуста цветная | 1,5 |
| | | Вишня | 1,4 |
| | | Свекла | 1,4 |
| | | Рис | 1,3 |
| | | Капуста | 1,2 |
| | | Картофель жареный | 1,2 |
| | | Морковь | 1,1 |
| | | Дыня | 1 |
| | | Кукуруза | 1 |
| | | Огурцы | 0,9 |
| | | Гранаты | 0,8 |
| | | Картофель вареный | 0,8 |
| | | Морковь | 0,8 |
| | | Тыква | 0,8 |
| | | Клубника | 0,7 |
| | | Банан | 0,6 |
| | | Виноград | 0,6 |
| | | Клюква | 0,6 |
| | | Лимон | 0,6 |
| | | Помидоры | 0,6 |
| | | Ревень | 0,6 |
| | | Салат | 0,6 |
| | | Апельсин | 0,4 |
| | | Брусника | 0,4 |
| | | Кабачки | 0,4 |
| | | Мандарин | 0,4 |
| | | Ананас | 0,3 |
Приложение 3.
Какой процент железа усваивается из продуктов питания?
Вид пищи | Усваивается железа |
Мясо | 20% |
Рыба | 11% |
Бобы (кроме фасоли) | 7% |
Орехи (лесные, грецкие), финики | 6% |
Свежие фрукты | 3% |
Кукуруза, фасоль | 3% |
Яйца | 3% |
Не проваренные крупы | 3% |
Проваренные крупы | 1% |
16