Исследовательский проект “Исследование состава чая”

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа №108

Исследовательский проект
“Исследование состава чая”

Выполнила:

Багаутдинова Алсу Эдуардовна
ученица 10 “Б” класса
Руководитель:
преподаватель биологии

Хомякова Лилия Григорьевна

г. Пермь 2021г.

Содержание

стр

Введение 2

Основная часть

1.1 Из истории чая 3-4

1.2 Как заваривать чай 5-6

1.3 Химический состав чая 6-8

1.4 Чай и здоровье 8-9

Практическая часть

2.1 Анкетирование учащихся МАОУ «СОШ 108» 10-12

2.2 Определение химических показателей чая 12-16

Заключение 17-18

Список использованных источников 19

Приложения 20-21

Введение

В нашем мире чай существует уже много лет. Его пьют всегда и везде. Утром, днем, вечером. Но мало кто задумывается о свойстве чая, его состава и влиянии на организм. Чай стимулирует работу мозга, снимает усталость, полезен для сердечно-сосудистой системы, помогает при гриппе. Чай – полезный и любимый многими напиток. Без него нельзя представить ни праздника, ни каждодневного стола. По примерным подсчетам он является основным напитком для большинства людей на земле. В то же время мы редко задаемся вопросом, что содержится в составе, и чем один вид чая отличается от другого? Может быть, зная состав различных чаев, мы использовали бы их иначе: иначе заваривали и иначе пили. Для дальнейших исследований я взяла именно указанный продукт, так как сама люблю пить его.

Цель исследования: изучение состава чая различных фирм.

Объект исследования: чай различных видов

Предмет исследования: химические вещества, входящие в состав чая.

Задачи исследования:

1) Изучить литературу, касающуюся истории, химического состава, видов и значение чая.

2) Познакомиться с методикой и осуществить эксперимент по выделению компонентов чая.

3) Провести анкетирование учащихся МАОУ «СОШ 108».

4) Проанализировать полученные результаты, сформулировать выводы.

Гипотеза исследования:Проведя анализ качества чая в школьной лаборатории по химическим показателям, можно определить его качество.

Методы исследования: анкетирование, эксперимент, сравнение, анализ.

Основная часть

1.1.Из истории чая

Появление чая окутано множеством легенд. По одной из них, открытие этого напитка принадлежит прославленному императору ШэньНуну — Божественному Земледельцу (ок. 2737-2697 гг. до н. э.), который в китайской традиции также является богом — покровителем медицины.

Другая легенда гласит, что знаменитый буддийский монах Бодхитхарма как-то уснул нечаянно во время молитвы. Проснувшись, он в гневе отрезал себе веки, чтобы глаза никогда больше не закрывались. Но из выброшенных ресниц выросли чайные деревья. И с тех пор не требуются такие суровые меры - достаточно попить чаю, чтобы не уснуть.

Вопрос о родине чая до нашего времени оставался спорным. Чайное растение произрастает в Китае и в Индии, в провинции Ассам. Китайский чай представляет собой вечнозеленый куст с мелкими глянцевидными, упругими, зубчатыми листочками, достигающий в зрелом возрасте 2-3 метров в высоту. Ассамский чай – это мощное дерево, порой высотой 15 метров, с крупными, в несколько раз большими листьями, и к тому же не таким плотным как у китайского чая. Учитывая эти различия, стали различать 2 вида чая – китайский и ассамский.

В настоящее время, по единодушному мнению ученых, родиной чайного растения следует считать Юго-западный Китай. Именно здесь обнаружена древняя первичная форма чая.

В Европы чай завезли в 1517 г. португальские моряки, но как напиток он получил распространение только в XVIII в. В Россию чай попал из Азии совершенно самостоятельно, независимо от Западной Европы, через Сибирь. Еще в 1567 г., в годы правления царствования Ивана Грозного, побывавшие в Китае казачьи атаманы Иван Петров и БурнашЯлышев, описали неизвестный в России напиток – чай. Но только столетие спустя, в 1638 году чай привез посол Василий Старков в качестве подарка царю Михаилу Федоровичу от Алтын – Хана из Монголии довольно значительный запас чая – 64 кг. Русским чай понравился. В Туле были изобретены самовары для чая. В России чаепитие стало не просто застольем, а  особенным общественным институтом. За чашкой чая решались важные семейные дела, происходили знакомства, заключались торговые сделки, обсуждались политические дела.

1.2. Как заваривать чай

• Для приготовления хорошего чая нужно в первую очередь выбрать качественную заварку.

• При выборе следует обратить внимание на внешний вид заварки. Он должен соответствовать виду чая.

• Хороший чай не включает посторонних примесей и выглядит однородным.

• Вода для приготовления чая, как и для приготовления, пищи, вообще должна быть максимально мягкой. Для заваривания хорошего чая нужна хорошая вода. Воду для чая по степени пригодности можно выстроить в такой ряд: ключевая вода, вода горных рек, вода проточных ледниковых озер. Если в вашем распоряжении только обычная водопроводная вода, то дайте ей, хотя бы ночь отстояться, чтобы выдохся хлор, отстоялись взвешенные частицы.

• Вода должна быть без запаха (в том числе хлора). Минеральная вода непригодна, когда в ней растворены соли, мешающие экстракции. Жесткая вода лишает чай вкуса и аромата.

Классическое заваривание черного чая

В чистой посуде подогревают воду. Кипятить ее не стоит, так как это ухудшит вкус напитка. Оптимальная температура для заваривания черного чая – 95 ºС.
Чтобы чай лучше заварился, заварочный чайник следует предварительно прогреть. На востоке для этого его целиком окунают в горячую воду или подержать чайник над горелкой газовой плиты или поместить в духовку на короткое время.
Далее в заварочный чайник засыпается заварка. Количество ее – дело вкуса каждого. Сразу же после засыпания заварки заливаем ее кипятком, примерно до 1/3 чайника. Накрываем чайник льняным полотенцем или другой тканью и ждем 1-2 минуты. Затем доливаем кипятка до 3/4 чайника и опять же накрываем, не давая чайнику слишком быстро остыть. Так чай заваривается еще минут 5-10. Затем можно разливать заварку по чашкам, доливая по вкусу кипятком.
О добавлении сахара в чай, а также лимона или молока – это дело вкуса.

Экзотическое заваривание зеленого чая в Китае

Заваривание зеленого чая отличается от заваривания черного в первую очередь тем, что зеленый чай можно заваривать многократно – до 10 раз. В Китае как и для приготовления черного чая берут воду с минимальным содержанием минеральных солей. Заварочный чайник также прогревают. Заварки кладут из расчета 1 чайная ложка с горкой на 150-200 мл воды. Заливают заварку водой, подогретой до температуры 75-80 ºС, дают настояться в течение 1,5-2 минуты, а после сливают в специальную посуду, которую китайцы называют «чахай». Для этого может подойти любая керамическая или стеклянная емкость. Затем процедуру повторяют, заливая заварку горячей водой и сливая настой в «чахай», каждый раз увеличивая время настаивания на 15-20 секунд. Хорошие сорта зеленого чая позволительно повторно заваривать до 10 раз. После того, как заварка исчерпает себя, чай из «чахая» разливают по чашкам.

1.3 Химический состав чая

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

 Вода — главная составная часть чайного листа и та среда, в которой происходит взаимодействие веществ для протекания биохимических 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), эфирные масла, кофеин, 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).

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).

В чайном растении образуется и накапливается преимущественно кофеин, содержание которого может достигать 2-3%. Высокое содержание кофеина в чае указывает на его качество. 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. Физиологическое воздействие кофеина на организм человека часто связывают с подъёмом активности, бессонницей и способностью сосредоточиться на утомительных работах. Такой эффект длится примерно 30 мин. Чрезмерное потребление чая (более 600 мг кофеина в день, что соответствует примерно 6 чашкам чая) можетпривести к своеобразному наркологическому заболеванию — «кофеизму» (беспокойство, сердцебиение, бессонница, головная боль и т. д.). Смертельная доза кофеина для человека составляет около 10 г (примерно 200 чашек чая).

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. 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.

Со временем в чайном листе увеличивается содержание моносахаридов и сахарозы. Среди полисахаридов в чае обнаружены целлюлоза, гемицеллюлоза и крахмал.

В составе чая находятся гликозиды. Все они могут принимать определённое участие в формировании качественных показателей готового чая. Большинство из них окрашенные соединения (кроме лейкоантоцианов), кроме того, все они характеризуются вяжущим, горьковатым вкусом и в различной степени обладают Р-витаминными свойствами.

Минеральные вещества содержатся как в чайном листе, так и в готовой продукции. В состав минеральных веществ входят калий, фосфор, кальций, магний, сера, железо, марганец, фтор.

Калий. Его содержание в чайном листе составляет 50-60% от массы минеральных веществ. Калий играет огромную роль в жизнедеятельности чайного растения. Ему отводится большое значение, как в общем обмене веществ, так и в синтезе углеводов и белковых соединений.
Фосфор. Содержание фосфора в чайном листе составляет 15-20% от массы всех минеральных веществ. В почке и в первом листе этого элемента больше, чем в нижних и грубых листьях чайного побега.
Магний входит в состав молекулы хлорофилла.
Медь и железо. Несмотря на незначительное содержание этих элементов, они входят в состав некоторых физиологически важных органических соединений, таких, как ферменты ортодифенолоксидазы (медь) и пероксидазы (железо).
Марганец. Существенная роль в окислительно-восстановительных процессах принадлежит марганцу, содержание которого составляет 1-4% от общей массы минеральных веществ.

Один из важнейших показателей качества чая — аромат, который обусловлен наличием эфирного масла и смолистых веществ.
Эфирное масло — сложная смесь веществ, относящихся к самым разнообразным классам соединений, растворимых в органических растворителях и обладающих способностью улетучиваться с водяным паром.

В образовании аромата чая существенную роль играют ароматические альдегиды. В составе эфирных масел содержится ванилин.

С учетом специфики потребления чая в виде водного экстракта особое внимание уделено водорастворимым витаминам в составе сырья и готовой 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

1.4 Чай и здоровье

 С давних времён чай славился своими целебными свойствами. Недаром изначально его использовали исключительно в качестве лекарственного средства, позже — как ритуальный напиток, и лишь потом он вошёл в повседневное употребление.

Результаты научных исследований позволяют предположить, что потребление чая снижает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний.

1. Употребление же чёрного чая, особенно крепкого, повышает давление и приводит к расширению сосудов, облегчая процесс кровообращения.

2. Во-вторых, чай обогащает кровь витаминами, делает стенки сосудов более упругими и эластичными и, кроме того, эффективно снижает уровень сахара и холестерина в крови.

3. Регулируя углеводный и холестериновый обмен, этот напиток уменьшает риск развития атеросклероза — одного из наиболее распространённых заболеваний сердечно-сосудистой системы.

Чай снижает вероятность развития онкологических заболеваний. Чайные полифенолы подавляют процесс перерождения здоровых клеток и превращения их в злокачественные. В зелёном чае содержание чайных полифенолов значительно выше, чем в более ферментированных сортах.

Чай стимулирует процессы пищеварения и способствует похудению. Чай усиливает активность пищеварительного тракта и нормализует микрофлору кишечника. Крепкий чайный настой очищает органы пищеварения — желудок, почки и печень — от различных вредных веществ. Особенно эффективны в этом отношении зелёный чай, улуны и пуэр.

Чай замедляет старение организма. Чай (в частности, зелёный), богатый витаминами С, Е и полифенолами, позволяет нейтрализовать вредоносное воздействие этих молекул и тем самым замедляет старение организма. В состав многих сортов чая (как чёрного, так и зелёного) входит особый вид веществ, которые повышают иммунитет — защитные функции организма и его сопротивляемость различным инфекциям. Полифенолы зелёного чая активно воздействуют даже на вирусы гриппа. Усилить целебный эффект чая могут травы, бальзамы и мёд.

Чайный напиток бодрит, поднимает настроение, повышает работоспособность и снимает усталость, способствует улучшению умственных способностей, внимания и памяти. Многие ароматизированные цветочные чаи, например с жасмином или с лепестками розы, обладают антистрессовым и расслабляющим действием.

Практическая часть

2.1. Анкетирование учащихся МАОУ «СОШ 108»
Цель: выявление уровня знаний учащихся о чае.

По результатам анкетирования учащиеся 10-11 классов 53,3% выбрали черный чай, 30% зеленый, 13,3% с добавками и другие.

По результатам анкетирования учащиеся 10-11 классов 70% выбрали ответ «да» Остальные же, 26,7% затрудняются ответить, или, думают иначе.











По результатам анкетирования учащиеся 10-11 классов 38,3% предпочитают фирму «Гринфилд» , 20% Ричард, 16,7% Тесс, 10% Липтон, остальные 15% другой.

По результатам анкетирования учащиеся 10-11 классов 46,7% пьют чай 1-3 раза в день, 36,7% 3-6 раза в день, 16,7% 7 и более.



По результатам анкетирования учащиеся 10-11 классов 53,3% предпочитают пакетированный чай, 43,3% листовой, остальные выбрали другой.

Вывод:Как показало анкетирование, предпочтение отдают черному чаю, т.к. этот напиток более привычный и традиционный (53,3%), остальные пьют либо зеленый, либо другие виды. О полезных свойствах чая знают многие (70%), остальные же либо не знают, либо думают иначе. От 7 и более чашек в день выпивают 16%. От 1 и до 3 выпивают 46%, остальные пьют 3 – 6 раза. Это говорит о том, что чай пользуется большой популярностью.  
Для исследования было взято три вида чая: пакетированный  черный, зеленый и чайный напиток  «Каркадэ».

2.2. Определение химических показателей чая.
Для исследования было взято несколько видов чаев.

Опыт №1 Качественная реакция на кофеин

На фарфоровую пластину я поместила 0,1 г чая, добавила 2-3 капли концентрированной азотной кислоты. Смесь осторожно выпарила досуха. В результате окисления кофеина образуется тетраметилаллоксантин оранжевого цвета. При реакции с концентрированным раствором аммиака это вещество превращается в пурпурат аммония.

Данные анализа сравнила с эталоном, полученным из таблетки цитрамона, содержащего 43% кофеина.

Вывод: больше всего кофеина получилось в черном пакетированном чае от фирмы «Ричард», меньше всего в листовом зеленом чае с мелиссой. В остальных же фирмах чая «Гринфилд» «Зеленый Дракон» «Тесс» и «Липтон» количество кофеина умеренное количество.

Опыт №2 Определение витамина С в чае

Это определение я проводила с помощью йодометрического метода.

Помещала в колбу 2 мл чая и добавляла воду до объёма 10 мл, а затем немного раствора крахмала. Далее по каплям добавляла 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.

Вывод: Больше всего витамина С содержится в черном пакетированном чае от фирмы «Липтон». Больше среднего в пакетированном чае от фирмы «Тесс» и фирмы «Зеленый дракон», умеренное количество содержится в листовом чае с мелиссой и в пакетированном от фирмы «Гринфилд» и фирмы «Ричард».

Опыт №3 Определение кислотно-щелочного баланса

В пробирку с чаем, я опускала индикаторную бумажку для определения рН, а затем сравнивала её с эталоном.

Вывод: Пакетированный чай фирмы «Ричард» и фирмы «Зеленый дракон» pH среда относится к щелочной среде. Остальные фирмы «Гринфилд», «Тесс», «Липтон» и зеленый листовой чай с мелиссой pH среда относится к кислой среде.

Опыт №4 Определение танина в чае

К 1 мл раствора чая я добавляла 1-2 капли хлорида железа (Ш). При наличии танина в чае наблюдала появление тёмно-фиолетового окрашивания.

Содержание танина в чае я определяла визуально-колориметрическим методом.  

Вывод: танин содержится в черных и зеленых чаях, умеренное количество содержится в чае с мелиссой, меньше всего содержится в чае каркадэ.

Опыт №5Изменение окраски чая в зависимости от рН среды.  

Заваренный чай имеет различную окраску. Особенно насыщенным цветом обладает чай «Каркадэ», т.к. он приготовлен из ярких цветков растения гибискус.

Окраска зависит от содержания антоцианов - красящих веществ клеточного сока цветков, плодов и овощей. Окраска антоцианов может меняться в зависимости от реакции среды

Вывод: Окрашивание красного цвета гибискуса становится насыщенным при добавлении раствора NaOH.
При добавлении HCl изменяется pH среда в организме. В организме он окрашивается в зеленый цвет, далее в синий.

Вывод:
Опыт №1наглядно показал, что в состав исследуемого чая входит кофеин. Появление вещества оранжевого цвета, а затем коричневого и сравнение опытного образца с эталоном говорит о наличии в черном чае кофеина.  Установлено, что в черном чае его содержится больше.

Опыт №2 позволил доказать наличие витамина С в чае. (Молекулы аскорбиновой кислоты легко окисляются йодом) Витамина С много в черном чае, в остальных умеренное количество.

Опыт № 3 дал возможность определить, что у чая слабо щелочная реакция среды.

Опыт №4 показал наличие танина по появлению темно- фиолетового окрашивания при добавлении к раствору чая хлорида железа. Танин есть и в черном и в зеленом чае,

Опыт №5показал, как меняется окраска (антоцианов - красящих веществ) в зависимости от реакции среды. Наиболее интересные опыты по изменению окраски мы провели с чаем «Каркадэ». К напитку добавляли небольшие количества щелочи и наблюдали изменения окраски от ярко-красного до ярко зеленого. Универсальной индикаторной бумажкой измеряют рН среды.  

Изменение окраски чая «Каркадэ» в зависимости от рН среды.

Чай «Каркадэ» можно использовать в качестве индикатора.

Заключение

В результате проведенной исследовательской работы я пришла к выводу: История чая очень интересна и занимательна.  53 % учащихся потребляют чай, предпочитая черный. Химический состав чая очень разнообразен и сложен.   Экспериментально в обычной лаборатории можно выделить составные компоненты чая и провести с ними занимательные опыты. Биологическое действие чая на организм многогранно. Для заваривания полезного, ароматного чая нужна хорошая вода.

Гипотеза подтвердилась. Действительно в обычной лаборатории можно выделить составные компоненты чая и провести с ними опыты. Мы доказали это своим исследованием.  

Цель и задачи, которые были поставлены выполнены. Я узнала много интересного и полезного. Эти знания мне пригодятся в дальнейшей жизни.

Положительные качества чая на организм человека

1. Это хороший и приятный способ ежедневно получать часть необходимой организму жидкости

2. Чай может повысить физическую выносливость - катехины повышают способность организма сжигать жир в качестве топлива, что способствует повышению выносливости мышц.

3. Чай может помочь организму восстановиться от радиации.

4. Чай может снизить риск сердечного приступа и инсульта. Он помогает предотвратить образование опасных сгустков крови, которые очень часто являются причиной сердечных приступов и инсультов.

5. Чай помогает пищеварению, а также может уменьшать воспаление кишечника и уменьшать желудочные спазмы.

6. Чай может незначительно усилить метаболизм, что полезно в долгосрочном плане.

7. Чай может влиять на иммунную защиту организма и может быть профилактикой от простуд и инфекций.

8. Чай снижает вероятность когнитивных нарушений и неврологических заболеваний.

9. Чай может уменьшить последствия пищевого отравления.

10. Чай может устранить неприятных запах изо рта.

Отрицательные качества чая на организм человека

1.Чай может вызвать зависимость, связанную с кофеином.

2. Чрезмерное потребление кофеина может привести к нервозности, беспокойству, дрожи и расстройству сна. Бывает и индивидуальная непереносимость кофеина, когда эти симптомы проявляются даже от небольшого количества чая. Также в этом случае возможно повышение кровяного давления.

3. Употребление слишком большого количества зелёного чая может вызвать у организма проблемы с усвоением железа – этому препятствуют дубильные вещества в чае. Один из способов устранение этой проблемы – добавление лимона. Простое увеличение содержания железа в пище в свою очередь снижает антиоксидантные свойства чая, соединения железа с полифенолами просто покинут организм, не попав в кровоток.

4. Зеленый чай является кислым и, следовательно, может влиять на слизистую оболочку пищевода, раздражая её и вызывая кислотный рефлекс или изжогу.

5. У начинающих пить зелёный чай может как побочный эффект возникнуть диарея.

6. У этой же категории лиц могут возникнуть аллергические реакции.

7. Чай не рекомендуется при инфекциях мочевыводящих путей.

8. Чай может препятствовать действию ряда лекарств на организм, в каждом случае этот вопрос нуждается в уточнении с лечащим врачом.

9. Чай не рекомендуется или должен быть ограничен при беременности из-за кофеина и мочегонных свойств.

Список использованных источников

1.Биологический энциклопедический словарь. Гл. ред. М.С.Гиляров.,А.А.Баев –М.:Сов.Энциклопедия, 1989

2.Коробкина 3. В. Товароведение и экспертиза вкусовых товаров. — М.: КолосС, 2003.

3.Ольхин О. Опыты без взрывов. — М.: Химия, 1986.

4.Смоляр В. И. Рациональное питание. — Киев: Наукова думка, 1991.

5.Стёпин Б. Д., Аликберова Л. Ю. Занимательные задания и эффектные опыты по химии. — М.: Дрофа, 2002.

6.Тюкавкина Н. А. Органическая химия. — М: Дрофа, 2008.

7.Цоциашвили И. И. Химия и технология чая. — М.: Агропромиздат, 1989.

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

9. Химия в школе  №8.2011.,В.К, Половняк «Как получить экологически чистый кипяток»  10. Интернет сайты.       

\

Приложения

                                      Приложение I

Химический состав чая.

Приложение  II

                                                  Результаты анкетирования.  

1) Какой чай предпочитаете?
черный - 53,3%
зеленый - 30 %
с добавками - 13.3 %
другой - 3,4 %

2) Как вы думаете, полезен ли чай?
да - 70%
нет - 3.3 %
затрудняюсь ответить - 26.7%

3) Чай какой фирмы предпочитаете?
Липтон - 10%
Гринфилд - 38,3%
Ричард - 20%
Тесс - 16,7%
Другой - 15%

4) Сколько раз в день пьете чай?
1-3 раза – 46,6%
3-6 раза - 36,7%
7 и более раза - 16,7%

5) В каком виде вы покупаете чай?
Пакетированный - 53,3 %
Листовой - 43,3%
Другой вариант - 3,4%