Учебно- исследовательская работа "Исследование состава и свойств шоколада"

ГБОУ СПО «Новокузнецкий техникум строительных технологий и сферы обслуживания»

Исследование состава и свойств шоколада

Работа на конкурс «Творческий поиск»

Номинация: Естественные науки

Автор: Фролов Максим,

группа ИСО1-15

Руководитель: Слюсарь Кристина Сергеевна,

преподаватель химии и биологии

Новокузнецк, 2016

Оглавление

Введение………………………………………………………………………...…3

Глава 1. Состав и свойства шоколада…………………………………………....4

Глава 2. Влияние шоколада на организм человека……………………………. 6

Глава 3. Экспериментальная часть

(Качественные реакции на состав шоколада)……..…………………………….8

Заключение…………………………………………………………………….....13

Список литературы………………………………………………………………14

Введение

Одним из самых распространенных кондитерских изделий является шоколад. Шоколад любят почти все, особенно дети. Его история началась задолго до нашей эры на берегу Мексиканского залива в Америке, где майя стали культивировать дикорастущее какао-дерево и готовить из его бобов напиток, почитавшийся роскошным и даже священным. И лишь в конце XIX века кондитеры смогли добиться изготовления практически современного шоколада. А случившееся в самом начале XX века резкое удешевление какао и сахара сделало шоколад доступным всем. Рекламировавшийся как «кушанье королей», он начал свое триумфальное шествие, которое продолжается и по сегодняшний день.

В данной работе нам представляется интересным изучить шоколад и рассмотреть насколько полезно или же бесполезно, а быть может даже вредно его употребление.

Исходя из выше сказанного, целью нашей работы является исследование состава и свойств шоколада, его влияния на организм человека.

Для достижения поставленной цели нами решались следующие задачи.

1. изучить состав шоколада и его влияние на организм;

2. установить химический состав шоколада экспериментальным путем;

3. дать рекомендации по рациональному употреблению шоколада.

Объектом исследования стал шоколад различных видов, а предметом – состав и свойства шоколада.

В качестве рабочей нами была принята следующая гипотеза: свойства шоколада определяются его химическим составом.

В ходе работы использовались такие методы исследования как эксперимент, наблюдение, сравнение, анализ.

Глава 1. Состав и свойства шоколада

Шоколад содержит жиры, белки, углеводы, дубильные вещества, алкалоиды кофеин и теобромин и представляет собой продукт переработки какао - бобов.

Плоды какао содержат в среднем 35–50% масла, называемого маслом какао или теоброминовым маслом, 1–4% теобромина, 0,2–0,5% кофеина, таннины и прочие вещества. Масло какао состоит из глицеридов олеиновой (примерно 35%), стеариновой (35%), пальмитиновой (26%) и линолевой (3%) кислот. В самом шоколаде содержание алкалоидов кофеина и теобромина может достигать 1–1,5% (теобромина до 0,4%). Они являются природными стимуляторами и объясняют тонизирующее действие шоколада на организм человека.

Каждый сорт шоколада имеет свой особенный способ приготовления, а также свои особые свойства: характеристику, вкус, содержание какао, текстуру. При использовании любого рецепта невозможно совместить один сорт шоколада с другим, не обратив особого внимания на пропорцию различных ингредиентов, иначе баланс будет нарушен и качество десерта или конфет испорчено.

Существует три вида шоколада:

• темный

• молочный

• белый.

В состав темного шоколада, обладающего горьковато-сладким вкусом, входит какао-масса, сахар и какао-масло. Состав шоколада на 65% должен состоять из сахара и всего на 35% из какао-массы с добавлением какао-масла. И в темном «кувертюре» сахара должно быть меньше: всего 53%. Соответственно, в этом случае процентное содержание какао в составе шоколада увеличивается - 47% (из них 31% - какао-масло). В основном, темный шоколад используется в создании ганажа для конфет, глазирования, отливки, ганажа для выпечки, в приготовлении мусса, мороженого, щербета и горячего шоколада.

Состав молочного шоколада обычно следующий: какао-масса, сахар, сухое цельное молоко, какао-масло и разные добавки, в основном, ваниль и различные ароматизаторы. Молочный кувертюр, с учетом требований законодательства, должен содержать 55% сахара, 25% какао. А оставшиеся 20% -это сухое молоко (14%) и различные ароматизаторы (6%). Этот легкий, сладкий шоколад идеален для муссов. Он также прекрасно подходит для отливки (украшения) благодаря своим карамельным и ванильным добавкам.

Белый шоколад это отличное содержание молока и сахара. В состав белого шоколада входят какао-масса, сахар и порошковое цельное молоко. Этот вид шоколада очень активно используется в кондитерском производстве для приготовления шоколадных наполнителей, а также при глазировании и приготовлении мороженого.

Основным сырьём для производства шоколада и какао-порошка являются какао-бобы — семена какао-дерева, произрастающего в тропических районах земного шара.

По происхождению какао-бобы подразделяют на три группы:

• американские;

• африканские;

• азиатские.

По качеству какао-бобы подразделяют на две группы:

• благородные (сортовые), обладающие нежным вкусом и приятным тонким ароматом со множеством оттенков (Ява, Тринидад и др.);

• потребительские (ординарные), имеющие горький, терпкий кисловатый вкус и сильный аромат (Баия, Пара и др.).

Основными компонентами сухого вещества какао-бобов являются жиры, алкалоиды — теобромин, кофеин (в незначительных количествах), белки, углеводы, дубильные и минеральные вещества, органические кислоты, ароматические соединения и др.

Жир (масло какао) содержится в количестве 52-56 % сухих веществ. При температуре 25° С масло какао твёрдое и хрупкое, а при 32° С — жидкое, поэтому во рту оно плавится без остатка.

В процессе технологической обработки из какао-бобов получают основные полуфабрикаты: какао тёртое, масло какао и какао-жмых. Какао тёртое и масло какао с сахарной пудрой используют для приготовления шоколада; из какао-жмыха получают какао-порошок.

Глава 2. Влияние шоколада на организм человека

Мнения о влиянии шоколада на здоровье расходятся от категорического "вреден" едва ли не до объявления его панацеей.

Шоколад часто считается виновником лишнего веса, что справедливо лишь отчасти. Шоколад - действительно высококалорийный продукт, но основные источники калорий - молоко и глюкоза. "Шоколадные" углеводы относятся к категории "легко доступных", быстро расщепляются и столь же быстро расходуются. Действительно, при избыточном поступлении в организм углеводы могут "откладываться" в виде жира, но при употреблении в разумных количествах могут быть частью здоровой сбалансированной диеты.

Шоколад – доступный источник энергии, так как жиры и сахар, которых много в шоколаде - основные поставщики энергии для организма. Магний и калий, содержащиеся в нем, необходимы для нормальной работы мышц и нервной системы. Поэтому шоколад полезен детям, а также тем, кто занимается спортом.

Шоколад обладает стимулирующим эффектом за счет теобромина и кофеина, содержащиеся в этом продукте. Углеводы дают легко доступную и быстро сжигаемую энергию, а жиры, содержащиеся в масле какао, усваиваются медленнее и обеспечивают организм энергией в течение более продолжительного времени.

В шоколаде, вопреки расхожему мнению, не много кофеина: в одной плитке шоколада кофеина содержится всего 30 мг, а в чашке кофе – 180 мг.

Шоколад полезен для сердца и сосудов, так как содержащиеся в какао-бобах полифенолы благоприятно воздействуют на сердечно-сосудистую систему. Они способствуют более эффективному кровотоку, уменьшая тем самым нагрузку на сердце. Существует также мнение, что какао улучшает работу иммунной системы. В лечебных целях лучше использовать лишь высококачественные сорта горького шоколада.

Шоколад нет так вреден для зубов и способствует заболеванию кариесом, как карамель. В отличие от других сладких лакомств, именно шоколад наименее опасен: какао препятствует разрушению зубной эмали. Содержащееся в шоколаде масло какао обволакивает зубы защитной пленкой и предохраняет их от разрушения. Особенно сильны антибактериальные свойства оболочки какао-бобов, которую в процессе приготовления шоколада удаляют. Японские исследователи полагают, что экстракт, приготовленный из оболочек какао-бобов, следует добавлять в зубную пасту и в средства для полоскания рта.

Таким образом, шоколад не только вкусен, но и полезен, если относиться к его поеданию без фанатизма.

Глава 3. Экспериментальная часть

Качественные реакции на состав шоколада

Цель: установить химический состав образцов шоколада.

В качестве исследуемого вещества нами были использованы следующие образцы шоколада:

• образец № 1 – белый шоколад «Восторг» (кондитерская фабрика «Россия»);

• образец № 2 – молочный шоколад «Alpen Gold» (производитель Mondelez International);

• образец № 3 – горький шоколад «Российский» (кондитерская фабрика «Россия»).

Опыт 1. Обнаружение непредельных жиров

Кусочки шоколада образцов №1,2,3 обернули фильтровальной бумагой и надавили на него. На бумаге появились жировые пятна. На пятно поместили каплю 0,5 н. раствора KMnO₄. Образовался бурый MnO₂ из-за протекания окислительно-восстановительной реакции на всех трех образцах.

Рис. 1.Обнаружение непредельных жиров в составе шоколада

Вывод: все образцы содержат в своем составе непредельные жиры растительного происхождения.

Опыт 2. Обнаружение углеводов

В 3 пробирки насыпали шоколад образцов №1,2,3 (примерно 1 см по высоте) и прилили 2 мл дистиллированной воды. Содержимое пробирок несколько раз встряхнули и отфильтровали. К фильтрату добавили 1 мл раствора NaOH и 2–3 капли 10 %-ного раствора CuSO₄. Пробирки встряхнули. Произошло ярко-синее окрашивание во всех трех пробирках. Реакцию дает сахароза, являющаяся многоатомным спиртом.

Рис. 2. Обнаружение углеводов в составе шоколада

Вывод: все образцы содержат в своем составе сахарозу в качестве основного углевода.

Опыт 3. Моделирование сахарного поседения

Кубики шоколада образцов №1,2,3 опрыснули водой, завернули в фольгу и поместили на 1неделю в холодильник (не в морозильное отделение). На поверхности шоколада появился налет. Это выступили кристаллики сахарозы. Смыли налет 3–5 мл дистиллированной воды, добавли к смыву 1 мл раствора щелочи и 1–2 капли раствора CuSO₄. Появилось характерное ярко-синее окрашивание во всех образцах.

Рис. 3. Моделирование шоколадного поседения

Вывод: все три образца обнаружили сахарное поседение, что свидетельствует о соответсвии состава, заявленному производителем (продукт не содержит сахарозаменителей).

Опыт 4. Ксантопротеиновая реакция

В 3 пробирки насыпали образцы шоколад №1,2,3 (примерно 1 см по высоте) и прилили2–3 мл дистиллированной воды. Содержимое пробирок несколько раз встряхнули и отфильтровали. К 1 мл фильтрата прилили, соблюдая осторожность, 0,5 мл концентрированной HNO₃. Полученную смесь нагрели. Наблюдали желтое окрашивание во всех образцах, переходящее в оранжево-желтое при добавлении 25 %-ного раствора аммиака. Реакцию дают остатки ароматических аминокислот, входящие в состав белков шоколада.

Рис. 4. Обнаружение белков в составе шоколада

Вывод: все три образца содержат в своем составе белок, в соответствии с составом заявленным производителем.

Опыт 5. Обнаружение кофеина и выделение масла

Взяли фарфоровую чашку и поместили на нее смесь черного шоколада образца №3 и оксида магния в соотношении 2,5:1 (по массе). Накрыли его стеклянной пластинкой и поставили на электроплитку (использовали асбестовую сетку). Нагрели, не допуская обугливания. Произошла возгонка кофеина (tвозг

Рис. 5. Обнаружение кофеина в составе горького шоколада

Вывод: образец №3 (горький шоколад) содержит в своем составе биологически активное вещество кофеин.

Общие выводы по эксперименту: все три образца содержат в своем составе белки, жиры и углеводы. Горький шоколад так же содержит биологически активное вещество кофеин.

Заключение

Таким образом, в ходе проделанной работы мы изучили состав и свойства шоколада, его влияние на организм человека, проверили экспериментальным путем содержание веществ в образцах.

В результате можно сделать следующие выводы:

• выдвинутая нами гипотеза подтвердилась: свойства шоколада действительно определяются его химическим составом;

• пищевая ценность шоколада обуславливается, прежде всего, физиологической ценностью и зависит от состава веществ, оказывающих воздействие на организм человека. Физиологическая ценность шоколада определяется наличием биологически активных веществ (теобромина, кофеина и дубильных веществ), стимулирующих деятельность организма человека;

• учитывая, что большинство из нас является потребителями шоколада, мы предлагаем следующие рекомендации по его употреблению:

1. Шоколад полезен для сердца и сосудов, в лечебных целях лучше использовать лишь высококачественные сорта горького шоколада.

2. Не употреблять шоколад на ночь, так как он обладает возбуждающим эффектом для нервной системы.

3. Чистить зубы или полоскать ротовую полость после употребления шоколада в качестве профилактики кариеса.

4. Употреблять не более 30 гр. шоколада в день.

5. Отдавать предпочтение сортам шоколада с высоким содержанием какао.

Список литературы

1. Анашвили, К. Э. Ваше здоровье [Текст]: научно-популярное издание / Анашвили, К. Э.- СПб.: Питер, 2004. – 370 л.

2. Зейбо, Н.И. Химия для всех [Текст]: научно-популярное издание / Зейбо, Н.И.. – М.: Веста, 2008.- 231с.

3. Ималина, А. А. Химия вокруг нас здоровье [Текст]: научно-популярное издание / Ималина А.А. – М.: АСТ, 2006. – 152 с.

4. Карпачинская, З.Я. Вреди польза шоколада [Текст]// Вестник последипломного медицинского образования.- 2003.- №2. С. 31-40

5.Перов, О.И. О пользе бесполезных вещей [Текст] // Здоровье. – 2009.-№4. – С. 12-13

6.Яковишин, Л.А. Химические опыты с шоколадом [Текст] // Химия в школе. – 2006.-№10. – С. 62-65

15