Исследовательская работа "Выявление качества листового чая разных фирм"

Всероссийский конкурс исследовательских и проектных работ

школьников «Высший пилотаж»

Выявление качества листового чая разных фирм

Исследовательская работа

Направление «Химия»

Автор: Голышев Андрей Владимирович

Учащийся 9 «А» класса

МБОУ СОШ № 5 ГО Спасск-Дальний

2024 г.

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ 3

ГЛАВА I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ 4

1.1 Химический состав чая 4

ГЛАВА II. ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА ЧАЯ РАЗНЫХ ФИРМ 6

2.1 Анкетирование учащихся МБОУ СОШ №5 го Спасск-Дальний 6

2.2 Определение органолептических показателей чая 6

2.3 Определение физико-химических показателей чая разных фирм 8

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 12

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 13

ПРИЛОЖЕНИЕ 14

ВВЕДЕНИЕ

Чай – полезный и любимый многими напиток. Сегодня его можно назвать напитком №1. Без него нельзя представить ни праздника, ни каждодневного стола. По примерным подсчетам он является основным напитком почти для 2,5 млрд. людей на земле. В России чай является самым популярным тонизирующим напитком и миллионы россиян употребляют чай в течение всего дня. Фитотерапевты многих стран утверждают, что постоянное потребление чая снижает риск возникновения онкологических заболеваний.

Чай пьем на завтрак, обед или ужин. В то же время мы редко задаемся вопросом, что содержит он и чем один вид чая отличается от другого? Может быть, зная состав различных чаев, мы использовали бы их иначе: иначе заваривали и иначе пили.

Цель исследования: исследование химического состава чая различных сортов

Задачи исследования:

1. Изучить литературу по теме исследования.

2. Провести анкетирование среди учащихся 9а класса МБОУ СОШ № 5 го Спасск-Дальний.

3. Исследовать качество марок чая разных фирм.

Объект исследования: чай различных фирм.

Практическая значимость исследования: раскрывает связь химии с жизнью, ориентирует на здоровьесберегающей поведение. Простота проведения эксперимента и доступность реактивов, выбранных для исследования, позволяют проводить данные опыты и в домашних условиях.

ГЛАВА I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Химический состав чая

Чай – это сложнейшее по своему химическому составу растение. Оно содержит более 300 химических веществ и соединений.

Чайный лист состоит из воды, сухих веществ, экстрактивных веществ, алкалоидов, фенольных соединений, углеводов, азотсодержащих веществ неалкалоидной природы, гликозидов, пигментов, органических кислот, минеральных веществ, эфирных масел, альдегидов, смол, витаминов и ферментов.

Вода – главная составная часть чайного листа и та среда, в которой происходит взаимодействие веществ. Высокое содержание воды способствует энергичному протеканию биохимических реакций, а её дефицит приводит к снижению активности ферментных систем и, следовательно, к замедлению скорости протекания реакций.

Сухие вещества можно условно разделить на растворимые в горячей воде и нерастворимые. К первой группе относятся вещества, положительно влияющие на качество чая: фенольные соединения (танин, катехины, фенолкарбоновые кислоты и т. д.), эфирные масла и альдегиды, кофеин, теобромин и теофиллин, аминокислоты, витамины, ферменты, водорастворимые углеводы, микро- и макроэлементы и др. Ко второй группе относятся балластные вещества, т. е. отрицательно влияющие на качество чая: высокомолекулярные полимеры (целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин, протопектин, пектиновая кислота), хлорофиллы, нерастворимые белки и т. п.

Алкалоиды – азотсодержащие вещества, широко распространённые в растительном мире. В чайном листе содержатся также алкалоиды, которые принадлежат к гетероциклическим соединениям и представляют собой органические основания, поэтому они дают соли с кислотами (винной, яблочной, лимонной и др.).

В чайном растении образуется и накапливается преимущественно кофеин, содержание которого может достигать 2-3%. Высокое содержание кофеина в чае указывает на его качество [8].

Кофеин широко применяется в медицине как стимулятор ЦНС, вызывает повышение жизнедеятельности всех тканей организма, усиливает обмен, дыхание и кровообращение, возбуждение корковых процессов, обладает также диуретическим действием. Субъективно общий эффект от физиологического воздействия кофеина на организм человека часто связывают с подъёмом активности, бессонницей и способностью сосредоточиться на утомительных работах. Такой эффект длится примерно 30 мин. Несмотря на то что кофеин в организме не накапливается, чрезмерное потребление чая (более 600 мг кофеина в день, что соответствует примерно 6 чашкам чая) может привести к своеобразному наркологическому заболеванию — «кофеизму» (беспокойство, сердцебиение, бессонница, головная боль и т. д.).

Фенольные соединения – эта группа составляет наиболее ценную часть зелёного чайного листа и представлена в основном катехинами и их галловыми эфирами. Фенольные соединения включают в себя свыше 30 близких по природе соединений, их содержание достигает 25% сухой массы чайного листа. На катехины приходится 60-70% всех фенольных соединений. Они принимают участие в окислительно-восстановительных процессах, которые протекают при ферментации чайного листа, и тем самым влияют на вкус, цвет настоя и частично –аромат готового чая. Кроме катехинов в чайном листе присутствуют гликозиды, а также простые полифенолы – фенолкарбоновые кислоты.

Со временем в чайном листе увеличивается содержание моносахаридов и сахарозы.

Среди полисахаридов в чае обнаружены целлюлоза, гемицеллюлоза и крахмал. Целлюлоза – основной структурный полисахарид клеточной стенки растения. В зависимости от вегетационного периода содержание целлюлозы составляет от 6 до 10%. По мере старения листа её количество резко увеличивается. В производстве чая её считают балластным веществом, так как она не участвует в формировании качественных показателей продукции.

Витамин С. Чайный лист богат витамином С (L-аскорбиновая кислота). Однако в процессе переработки чайного листа содержание этого витамина резко уменьшается, особенно при ферментации и сушке. Это происходит вследствие того, что витамин С принимает самое активное участие в окислительно-восстановительных процессах.

Витамин B (тиамин, аневрин). Этот витамин содержит ядра пиримидина и тиазола.

Витамин В₂ (рибофлавин, лактофлавин). Это азотистое основание жёлто-оранжевого цвета, которое содержит остаток пятиатомного спирта рибита.

Таким образом, знакомство с химическим составом чая показывает, что природа создала в чайном листе своеобразный химический склад [6].

ГЛАВА II. ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА ЧАЯ РАЗНЫХ ФИРМ 2.1 Анкетирование учащихся МБОУ СОШ №5 го Спасск-Дальний

В ходе исследовательской работы мы провели анкетирование в 8 классе для выявления фирм чая, который они употребляют (рис.1). (Приложение А)

Рис.1 – Марки чая, выбранные при анкетировании

На основании проведенного анкетирования мы выбрали:

1. Tess черный (пакетированный)

2. Tess зеленый (пакетированный)

3. Принцесса Нури фруктовый (пакетированный)

4. Хэйлис (крупнолистовой)

2.2 Определение органолептических показателей чая

1. Определение внешнего вида

Метод основан на визуальной оценке внешнего вида и цвета чайного листа. Для определения внешнего вида чая часть объединенной пробы продукта помещают на лист белой бумаги. Форму частиц, однородность и цвет чая определяют визуально при рассеянном дневном свете или ярком искусственном освещении.

2. Определение цвета настоя.

При визуальной оценки основной окраски настоя отмечают его насыщенность, оттенок и дополнительные тона (рис. 2).

Рис.2 – Определение цвета и вкуса чая

3. Определение аромата настоя.
При оценке аромата настоя отмечают его насыщенность и оттенки.

4. Определение вкуса настоя

Для оценки вкуса используют содержимое чаши после оценки аромата. Вкусовые ощущения оценивают по характеру и полноте вкуса, выраженности его оттенков, а также наличию привкуса.

Результаты исследований представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Определение органолептических свойств чая

Наименование показателя	Образцы чая
	Tess черный (пакетированный)	Tess зеленый (пакетированный)	Принцесса Нури фруктовый (пакетированный)	Хэйлис (крупнолистовой)
Аромат и вкус	Нежный аромат, средней терпкости вкус	Нежный аромат, приятный с терпкостью вкус	Достаточно нежный аромат средней терпкости вкус	Нежный аромат, сильно-терпкий вкус
Настой	Мутный, интенсивный цвет	Яркий, прозрачный «средний»	Интенсивный, прозрачный, «средний»	Интенсивный, прозрачный, «вышесредний»

При сравнении органолептических показателей всех видов чая выявили, что все образцы соответствуют установленным нормам. Аромат достаточно нежный, вкус средней терпкости. Настой зеленого чая имеют светло-желтый оттенок, прозрачный. Черный и фруктовый чаи имеют яркий и прозрачный настой. Внешний вид мелкого (пакетированного) чая ровный, однородный. Листовой чай по структуре неровный, скрученный [2].

2.3 Определение физико-химических показателей чая разных фирм

1. Содержание красителей в образцах чая мы определяли по изменению цвета дистиллированной воды при погружении в нее пакетика чая. Изменение цвета воды комнатной температуры говорит о том, что в пакетированный чай скорее всего был добавлен краситель (рис. 3).

Рис. 3 – Определение содержания красителей в чае

Результаты исследований представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Определение красителей в чае

Марки чая	Результат
Tess черный (пакетированный)	Краситель присутствует
Tess зеленый (пакетированный)	Краситель присутствует
Принцесса Нури фруктовый (пакетированный)	Краситель присутствует
Хэйлис (крупнолистовой)	Краситель отсутствует

2. Определение кислотно-щелочного баланса.

В пробирку с чаем, опускали индикаторную бумажку для определения рН, а затем сравнивали её с эталоном.

Также проверили кислотность с помощью оборудования Z.Labs (рис. 4).

Рис. 4 – Определение кислотности чая

Результаты исследований представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Определение кислотности чая

Марки чая	Результат
1. Tess черный (пакетированный)	рН=5 (слабокислая среда)
2. Tess зеленый (пакетированный)	рН=5 (слабокислая среда)
3. Принцесса Нури фруктовый (пакетированный)	рН=5 (слабокислая среда)
4.Хэйлис (крупнолистовой)	рН=5 (слабокислая среда)

3. 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 [3].

Результаты исследований представлены в таблице 4.

Таблица 4 – Определение танина в чае

Марки чая	Результат
1. Tess черный (пакетированный)	Окрашивание насыщенное темное
2. Tess зеленый (пакетированный)	Слабое серое окрашивание
3. Принцесса Нури фруктовый (пакетированный)	Слабое серое окрашивание
4.Хэйлис (крупнолистовой)	Окрашивание насыщенное темное

Танин присутствует во всех образцах, но в чае Tess зеленый (пакетированный) и Принцесса Нури фруктовый (пакетированный) в меньшем количестве.

4. Определение витамина С в чае.

Это определение проводим с помощью йодометрического метода. Помещаем в колбу 2 мл чая и добавляем воду до объёма 10 мл, а затем немного раствора крахмала. Далее по каплям добавляли раствор йода до появления устойчивого синего окрашивания, не исчезающего 10-15 с. Техника определения основана на том, что молекулы аскорбиновой кислоты легко окисляются йодом. Как только йод окислит всю аскорбиновую кислоту, следующая же капля, прореагировав с йодом, окрасит йод в синий цвет (рис. 5) [4].

Рис. 5 – Определение витамина С в чае

В результате исследования выяснили, что во всех марках чая присутствует витамин С.

5. Определение кофеина.

В фарфоровую чашку помещаем 0,1 чая, добавляем 1-3 капли азотной концентрированной кислоты. Смесь осторожно выпариваем досуха. В результате окисления кофеина образуется третраметилалоксантин оранжевого цвета [3].

Рис. 6 – Определение кофеина в чае

Таблица 4 – Определение танина в чае

Марки чая	Результат
1. Tess черный (пакетированный)	Кофеин присутствует в меньшем количестве
2. Tess зеленый (пакетированный)	Кофеин присутствует в большем количестве
3. Принцесса Нури фруктовый (пакетированный)	Кофеин присутствует
4. Хэйлис (крупнолистовой)	Кофеин присутствует

Зелёный чай содержит кофеина больше, чем чёрный. Алкалоиды – важная составляющая любого чая. Именно в эту группу веществ включается кофеин, или чайный теин. Именно кофеин оказывает на человека тонизирующее, стимулирующее влияние. Содержание кофеина в чае выше, чем в кофе. К тому же, чайные кофеин полезнее для человеческого организма. Кофеин содержится в чайных листах, причем в листьях, появившихся первыми, содержание его выше.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе проведенной исследовательской работы были рассмотрены 4 марок чая: Tess черный (пакетированный), Tess зеленый (пакетированный), Принцесса Нури фруктовый (пакетированный), Хэйлис (крупнолистовой). Были проведены эксперименты по определению рН среды, обнаружение кофеина, танина, витамина С, красителей.

В результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Чай имеет сложный химический состав. Это богатейший природный комплекс, в котором содержится целый спектр витаминов, микроэлементов и нескольких сотен других биологически активных веществ. Фармакологические свойства чая обусловлены его химическим составом.

2. Экспериментально можно выделить основные компоненты чая и сравнить виды чая по составу и свойствам.

3. Химический анализ чая позволяет связать качество чая, его лечебные и полезные свойства с содержанием определенных компонентов.

4. Простота проведения эксперимента и доступность реактивов, выбранных для исследования, позволяют проводить данные опыты и в домашних условиях и определить качество чая.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Биология: Энциклопедия для детей. / Гл. ред. М.Д. Аксенова – М: Аванта+, 2003. С. 355-357.

2. ГОСТ 19885-74 Чай. Методы определения содержания танина и кофеина – М.: ИПК Издательство стандартов, 2001 – 7 с.

3. ГОСТ 32572-2013 Чай. Органолептический анализ – М.: Стандартинформ, 2014 – 5 с.

4. Игошаев Е.В. Как исследовать качество чая / Е.В. Игошаев, Н.Н. Трапезникова, Н.В. Чирков / Химия в школе – 2009. - № 10 – 64-68 с.

5. Королевец А.А. Не попить ли нам чайку / А.А. Королевец / Химия в школе – 2008. - № 9 – С. 7-13.

6. Соколова О.Е. Чай: как он приятен, крепок, вкусен, ароматен / О.Е Соколова / Химия в школе – 2001. №7 – с. 17

7. Стёпин Б.Д., Аликберова Л.Ю. Занимательные задания и эффектные опыты по химии – М.: Дрофа, 2002. – 218 с.

8. Цоциашвили И.И. Химия и технология чая – М.: Агропромиздат, 1989. – 390 с.

9. Яковишин Л.А. «Химические опыты с чаем» Химия в школе. №6, 2011г.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Приложение А

Таблица 5 – Анкетирование учащихся 8 класса (29 учеников):

Вопрос	Ответ учащихся
1. Любите ли вы чай?	Да – 25 Нет – 4
2. Какую марку чая вы предпочитаете?	Принцесса Нури – 22 Тess черный – 4 Tess зеленый – 1 Хэйлис – 2
3. Какой вид чая вы предпочитаете?	Черный – 28 Зеленый – 1
4. Как часто вы употребляете чай?	Часто – 26 Иногда – 3 Никогда – 0
5. Знаете ли вы, что в чае содержится кофеин?	Да – 24 Нет – 5
6. Важна ли для вас на упаковке информация о химическом составе чая?	Да – 22 Нет – 7