Сценарий Дня науки

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

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.

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

— 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

1. А.С.Егоров, Н.М. Иванченко, К.П. Шацкая. Химия внутри нас. Ростов-на-Дону, издательство «Феникс», 2004г., с.80-82;

2. Железо в продуктах питания и в организме человека http://www.azbukadiet.ru/2012/08/13/zhelezo-v-produktax-pitaniya.html;

3. Коллоидная химия - http://samorazvitie.net/book/620-kolloidnaya-ximiya-metodicheskie-ukazaniya-pismenko-vt/8-laboratornaya-rabota-6-xromatografiya;

4. Ю.Н.Кукушкин, «Рассказы о химии и веществах», СПб.: «Синтез», 1995

5. Лабораторная диагностика. Методика определения содержания железа в яблоках разных сортов. - http://bioximia.narod.ru/index/0-43;

6. О.Ольгин. Опыты без взрывов. М.: Химия. 1986. С. 76-80;

7. Содержание железа в яблоках- http://ndb.nal.usda.gov/ndb/foods/show/2 1;

8. Энциклопедический словарь юного химика /сост. В.А.Крицман, В.В. Станцо/, М.: Педагогика, 1990г.,с. 81-83.;

9. М.Фриматл. Химия в действии. М.: Издательство «Мир», 1991г., том 2, с. 147-148;

10. Штемплер Г.И. Химия на досуге Москва «Просвещение» 1996;

11. Я познаю мир: Детская энциклопедия Москва АСТ 1997.

Приложение 2.

Содержание железа в самых распространенных продуктах питания

Приложение 3.

Какой процент железа усваивается из продуктов питания?

16