Исследование химического состава черного и зеленого чая

РЕГИОНАЛЬНЫЙ КОНКУРС

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ школьников

«Экология жизненного пространства» - 2019

Номинация «Экологические проблемы городов»

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 4»

Город Ялуторовск

Исследование химического состава черного и зеленого чая

Выполнила:

Кармацких Алена Александровна,

ученица 8 «Г» класса

МАОУ «СОШ № 4»

Руководитель:

Сорокина Людмила Вячеславовна,

учитель химии первой категории,

627011, Тюменская область, город Ялуторовск, ул. Тюменская 192а

Ялуторовск, 2019

АННОТАЦИЯ

Актуальность выбранной темы

Мы ежедневно пьем чай на завтрак, обед или ужин …. В то же время мы редко задаемся вопросом, что содержит этот наш «знакомец» и чем один вид чая отличается от другого? Может быть, зная состав различных чаев, мы использовали бы их иначе: иначе заваривали и иначе пили.

Часто, покупая чай, мы замечаем, что нет ожидаемого аромата и вкуса.

Нас заинтересовала проблема определения качества чая, обеспечивающего здоровье человека.  В  исследовании мы попытаемся  выделить основные компоненты чая и сравнить виды чая по составу и свойствам, а так же определить, какой сорт чая для организма полезен, а какой даже не стоит употреблять.

В наше время на рынке чая предлагается много разного по качеству и цене товара. Важно уметь разбираться в нем, задумываться о качестве приобретаемого товара, уметь выбрать правильно, в соответствии с потребностями и требованиями к товару.

Цель исследования: Изучить химические состав чая, его свойства, применение, действия на организм человека.

Задачи, вытекающие из поставленной цели, следующие:

1) изучить  учебную литературу по проблеме исследования;

2) проанализировать действие компонентов чая на организм;

3) в ходе опытно-экспериментальной работы изучить методику, выделить основные компоненты чая и сравнить виды чая по составу и свойствам;

4) проанализировать полученные результаты, сформулировать выводы.

6) дать рекомендации о правилах выбора чая.

Гипотеза исследования: Если чай относится к различным маркам, то их качества и полезные свойства различные.

Новизна и практическая значимость исследования заключается в приобретении навыков самостоятельной научно-исследовательской деятельности и их применения к решению актуальных практических задач.

Данная работа позволит информировать учащихся о полезных свойствах чая, возможно, это поможет им в выборе правильного и здорового питания.

Выводы:

1. Чай - 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. Гипотеза: если чай относится к различным маркам, то их качества и полезные свойства различные, нашла свое подтверждение в исследовании.

7. Пакетированный чай имеет в своем составе красители, а также пакетики наносят вред экологии.

8. Для пакетированного чая используется большое количество древесины, что приводит к уничтожению деревьев, а также использование термостойкого полипропилена, который не разлагается в почве, наносит вред природе.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение	Стр.4
I Общие сведения о составе чая	Стр. 5
1.1.            Из истории чая	Стр. 5
1.2.            Чай как напиток	Стр. 5
1.3.            Химический состав чая	Стр. 6
1.4.            Действие компонентов чая на организм	Стр. 7
1.5.            Состав чайных пакетиков и влияние их на экологию	Стр. 9
II Методика и материалы лабораторных исследований	Стр. 9
2.1.    Результаты анкетирования учащихся с целью выявления их знаний о составе и свойствах чая	Стр. 9
2.2.    Определение качества чая	Стр. 10
2.3.    Сравнительный анализ пакетированного черного чая	Стр. 10
2.4.    Выводы исследования химического состава чая	Стр. 11
Заключение	Стр. 13
Список литературы	Стр. 14
Приложения	Стр. 15

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность выбранной темы

Мы ежедневно пьем чай на завтрак, обед или ужин …. В то же время мы редко задаемся вопросом, что содержит этот наш «знакомец» и чем один вид чая отличается от другого? Может быть, зная состав различных чаев, мы использовали бы их иначе: иначе заваривали и иначе пили.

Часто, покупая чай, мы замечаем, что нет ожидаемого аромата и вкуса.

Нас заинтересовала проблема определения качества чая, обеспечивающего здоровье человека.  В  исследовании мы попытаемся  выделить основные компоненты чая и сравнить виды чая по составу и свойствам, а так же определить, какой сорт чая для организма полезен, а какой даже не стоит употреблять.

В наше время на рынке чая предлагается много разного по качеству и цене товара. Важно уметь разбираться в нем, задумываться о качестве приобретаемого товара, уметь выбрать правильно, в соответствии с потребностями и требованиями к товару.

Цель исследования: Изучить химические состав чая, его свойства, применение, действия на организм человека.

Задачи, вытекающие из поставленной цели, следующие:

1) изучить  учебную литературу по проблеме исследования;

2) проанализировать действие компонентов чая на организм;

3) в ходе опытно-экспериментальной работы изучить методику, выделить основные компоненты чая и сравнить виды чая по составу и свойствам;

4) проанализировать полученные результаты, сформулировать выводы.

6) дать рекомендации о правилах выбора чая.

Объект исследования: разные виды чая различных марок.

Предмет исследования: химические вещества, входящие в состав чая.

Гипотеза исследования: Если чай относится к различным маркам, то их качества и полезные свойства различные.

Методы исследования:

·         библиографический,

·         анкетирования,

·         обработки и интерпретации данных,

·         лабораторный эксперимент по методике, описанной в книге Степина Б.Д. и Аликберова Л.Ю. «Занимательные задания и эффектные опыты по химии».

Новизна и практическая значимость исследования заключается в приобретении навыков самостоятельной научно-исследовательской деятельности и их применения к решению актуальных практических задач.

Данная работа позволит информировать учащихся о полезных свойствах чая, возможно, это поможет им в выборе правильного и здорового питания.

Предполагаемый результат: повышение уровня осведомленности населения, учащихся школы и их родителей по проблеме качества чая, влияния химических составляющих компонентов чая на организм человека.

НАУЧНО-ИССЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ

I Общие сведения о составе чая

1.1.            Из истории чая

Чай.… Это короткое созвучье впитало в себя смысл легенд и научных трудов, народной молвы и государственных документов. Историческую жизнь чая… регламентировали императоры и богословы, врачи и гурманы, поэты и купцы, философы и художники, ученые и политики, правительство и контрабандисты,… Разные виды чая могут быть совершенно непохожи один на другой и даже прекраснейший чай можно по разному готовить и по разному воспринимать и как вожделенный нектар, и как подкрашенный напиток…» Так начинает свою книгу «Наш друг чай» талантливый грузинский публицист и большой энтузиаст чая М.Д. Давитошвили. (11)

Широкое распространение среди народов всех континентов получил замечательный напиток, чай, и сегодня его смело назвать напитком №1. По примерным подсчетам он является основным напитком для 2,5 млрд. людей на земле. 37 стран мира имеют свои чайные плантации, а производство сухого чая в мире приближается к 3 млн. тонн (7). 

  Вопрос о родине чая до нашего времени оставался спорным. Чайное растение произрастает в Китае и в Индии, в провинции Ассам. Однако если китайский чай представляет собой вечнозеленый куст с мелкими глянцевидными, упругими, зубчатыми листочками, достигающий в зрелом возрасте 2-3 метров в высоту, то 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.(1)

В настоящее время, по единодушному мнению ученых, родиной чайного растения следует считать Юго-западный Китай. Именно здесь обнаружена древняя первичная форма чая. Чай – растение долговечное, живет и плодоносит 100 и более лет.(1)

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 Бурнаш Ялышев, 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)

1.2. Чай как напиток

Чай – это один из самых древних напитков, употребляемых человеком. Чай имеет высокие вкусовые качества и тонкий изысканный аромат, обладает хорошим стимулирующим и лечебным действием на организм человека. Основная его ценность обусловлена содержанием в нем алкалоида кофеина и дубильных веществ (танинно – катехиновой смеси). Кроме того, в чае содержатся белковые вещества, пигменты, эфирные масла, витамины и минеральные вещества.

Одним из  важных показателей качества готового чая является содержание в нем водорастворимых экстрактивных веществ, переходящих при заваривании в настой. Их количество зависит от вида и сорта чая: чем выше сорт, тем больше их содержание (28-40%).

Чай получают путем специальной переработки верхних частей побегов (флешей) вечнозеленого чайного растения семейства чайных. Чайное растение имеет блестящие темно-зеленые овальные листья с короткими черешками. На нижней стороне листа находятся серебристо-белые волоски, называемые по-китайски «байхоа» (белая ресничка), откуда и произошло название рассыпного чая. Больше всего волосков бывает на верхних нежных листках и почке. При скручивании чайного листа выделяющийся клеточный сок оседает на волосках и ферментируется, придавая почке и верхнему нежному листку золотистый цвет. Чем выше в чае содержание золотистых чаинок – типсов, тем выше его качество.

Все многообразие чая делят на четыре основных типа: черный, зеленый, красный и желтый. Такое деление отнюдь не обусловлено чисто внешним видом, различной окраской чая, как в сухом виде, так и особенно в настое. Цвет является лишь внешним отражением различий в биохимических процессах обработки чайного листа, что, в конечном счете, оказывает влияние на химический состав и основные вкусовые и ароматические признаки каждого типа чая.

Если при производстве черных чаев чайный лист проходит такие стадии обработки, как завяливание, скручивание, ферментация и сушка (или укороченная ферментация плюс термическая обработка), то при производстве зеленого чая две стадии – завяливание и ферментация – исключены. При этом специально стремятся к тому, чтобы избежать какой-нибудь случайной или попутной ферментации во время других стадий обработки.

Таким образом, черный (ферментированный) и зеленый (неферментированный) чаи являются как бы полюсными типами. Красный и желтый чаи являются промежуточными типами между черным и зеленым (12).

Оба они испытывают ферментацию, но в неполной, не доведенной до конца форме, поэтому их называют недоферментированными или полуферментированными чаями – и это их характерный признак.

 1.3 Химический состав чая

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

Чай изучают на протяжении несколько веков, однако только в последние десятилетия появилось достаточно полное представление о химическом составе чая. Но даже в наше время — это сделано не до конца и остаются химические вещества, которые раскрыты не полностью.

Химический состав чая:

·                    Дубильные вещества – 15-20%.

·                    Эфирные масла - 0.02%

·                    Алкалоиды: - 3-4%

·                    Белковые вещества - 16-25%

·                    Пигменты

·                    Неорганические вещества - 4-7%

·                    Смолистые вещества

·                    Органические кислоты - 1%

·                    Ферменты

·                    Пектиновые вещества - 2-3 %

·                    Углеводы - 10-12%

·                    Витамины

Общее число входящих в чай химических веществ и соединений пока ещё невозможно подсчитать в настоящее время обнаружено уже около 300, причём 260 из них уже удалось идентифицировать, т.е. раскрыть их формулу. Следовательно, чай - сложнейшее и разнообразнейшее по своему химическому составу растение (7).

Как показали исследования, чай состоит на 30-50 % из экстрактивных, т.е. растворимых в воде частей. На практике растворимость никогда не осуществляется полностью. Зелёные чаи содержат больше растворимых веществ (40-50 %), а чёрные - меньше (30-45 %). Кроме того, чем моложе, выше качеством листья чая, тем богаче экстрактивными веществами полученный из них сухой чай. И наоборот, чем старее, грубее листья, тем менее выходят в настой растворимые вещества, тем менее вкусен чай.

Из растворимых веществ, прежде всего, следует обратить внимание на шесть самых важных групп или составных частей чая: это дубильные вещества, эфирные масла, алкалоиды, аминокислоты, пигменты и витамины. (Приложение 1).

Молодые листья чая имеют высокое содержание воды, с возрастом оно постепенно уменьшается. Наибольшее количество воды содержится в стебле; почка и первый лист содержат воды больше, чем второй и третий лист чайного побега.

Вода в чайном листе является средой, в которой происходит растворение и химические взаимодействия веществ, она участвует в реакциях гидролиза и окисления-восстановления.

В зеленом чайном листе, как и во всех живых организмах, вода представлена в двух формах — свободная и связанная. Содержание свободной воды во в верхней части чайного стебля составляет 20-22% , связанной — 78-80%. Связанная вода соединена с сухими веществами чая, как правило, с помощью водородных связей, ее содержание зависит от количества коллоидных веществ (фенолы, белки, гидропектин и др.). В процессе переработки зеленого чайного листа, содержание воды уменьшается от 72-82% до 3-7%.

Сухие вещества чайного листа можно разделить на две группы: водорастворимые (экстрактивные вещества, экстракт) и нерастворимые в воде. При переработке зеленого чайного листа, в значительной степени изменяется содержание экстрактивных веществ. Именно процентное содержание экстрактивных веществ определяет вкусовые качества чая - чем их больше, тем более качественным считается чай.

Содержание растворимых веществ зависит от сорта растения, возраста листа, времени сбора, агротехнических мероприятий, технологии переработки и других условий. Например, чай, полученный с кустов сортов индийского чая, содержит больше экстрактивных веществ (до 52%), чем с китайского (45%) или японского (43%) (11).

Почка и первый лист содержат этих веществ больше, чем второй и последующие листья побега, то есть с увеличением возраста чайного листа количество экстрактивных веществ уменьшается. Содержание экстрактивных веществ меняется также сезонно: в начале и конце сезона оно минимальное, в середине — максимальное.

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

1.4 Действие компонентов чая на организм

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. В древности люди называли чай снадобьем, избавляющим от десяти тысяч болезней. Лечебное действие чая подробно описывается во многих классических медицинских трактатах. Древние китайские мудрецы писали о том, что чай отгоняет сон, умиротворяет дух, проясняет зрение, снимает жар, очищает от яда и дарит долголетие. Поэтому не случайно первыми сторонниками употребления чая в Европе были именно врачи. Чай полезен для здоровья. Чудодейственный эликсир под названием «чай» восхваляли многие народы на протяжении веков (8).

Чай препятствует развитию сердечнососудистых заболеваний. Результаты научных исследований позволяют предположить, что потребление чая снижает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний. В чём же причины такого воздействия? Во-первых, чай способствует нормализации кровяного давления. Слабоферментированные сорта, богатые полифенолами (природными соединениями, обладающими высокой биологической активностью), помогают снизить давление. Употребление же чёрного чая, особенно крепкого, повышает давление и приводит к расширению сосудов, облегчая процесс кровообращения. Во-вторых, чай обогащает кровь витаминами, делает стенки сосудов более упругими и эластичными и, кроме того, эффективно снижает уровень сахара и холестерина в крови. 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. С 70-х гг. XX в. учёные исследовали антираковое действие чая. Результаты исследований показали, что любители чая гораздо реже страдают раковыми заболеваниями, чем люди, практически не употребляющие этот напиток. Это уникальное свойство чая напрямую связано с высоким содержанием в нём полифенольных веществ. Чайные полифенолы подавляют процесс перерождения здоровых клеток и превращения их в злокачественные. Чай стимулирует процессы пищеварения и способствует похудению. Не случайно у многих народов обильные трапезы традиционно завершаются чаепитием.

Чай усиливает активность пищеварительного тракта и нормализует микрофлору кишечника. Крепкий чайный настой очищает органы пищеварения — желудок, почки и печень — от различных вредных веществ. Многие сорта чая благотворно влияют на слизистые оболочки пищевода и желудка, обволакивая их и создавая своеобразный защитный слой. Многие сорта чая активизируют обменные процессы, способствуют расщеплению жиров и выведению их из организма. Кроме того, чайный напиток, практически не содержащий калорий, достаточно питателен — в его состав входят белки и необходимые человеку витамины. Вот почему чай — неотъемлемая часть большинства диет: он помогает организму поддерживать работоспособность даже при скудном питании.

Чай замедляет старение организма. С давних времён люди считали чай омолаживающим средством. Современной науке известно, что старение связано с влиянием особых «молекул-разрушителей», которые повреждают клетки организма и угнетают их жизнедеятельность. Чай (в частности, зелёный), богатый витаминами С, Е и полифенолами, позволяет нейтрализовать вредоносное воздействие этих молекул и тем самым замедляет старение организма. Болезни нередко наносят организму непоправимый вред и как следствие способствуют преждевременному старению. 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.

 Чай оказывает на организм тонизирующее воздействие. Его по праву называют эликсиром бодрости. Благодаря содержанию кофеина и некоторых других полезных веществ чай активизирует деятельность центральной нервной системы, в частности головного мозга. Чайный напиток бодрит, поднимает настроение, повышает работоспособность и снимает усталость. Научные исследования показали, что чай способствует улучшению умственных способностей, внимания и памяти. Многие ароматизированные цветочные чаи, например с жасмином или с лепестками розы, обладают антистрессовым и расслабляющим действием. Благодаря содержанию целого ряда витаминов и микроэлементов чай оказывает на организм комплексное оздоравливающее действие, укрепляет зубы и улучшает зрение. Безусловно, чай не стоит считать панацеей от всех болезней, однако многовековой опыт и современные исследования доказывают его эффективность как натурального оздоровительного средства.

Все перечисленные свойства относятся только к качественному и правильно заваренному чаю, который употреблён в нужное время и в должной мере. Не следует пить недоброкачественный чай. полученный в результате неправильной обработки или подвергавшийся неправильному хранению. Кроме того, не рекомендуется пить слишком крепкий и обжигающе горячий чай, а также злоупотреблять чайным напитком (4-5 чашек не очень крепкого свежезаваренного чая в день вполне достаточно для здорового взрослого человека).

Содержание в чае важнейших биологически активных веществ, а, следовательно, и полезные свойства напитка зависят от многих факторов. Только качественный чай, собранный и обработанный по всем правилам чайного искусства, а затем хранившийся при оптимальных условиях, поможет укрепить здоровье и подарит заряд жизненной энергии.

1.5              Состав чайных пакетиков и влияние их на экологию

Пакетики для чая прочно заняли нишу в недорогих заведениях общественного питания и стали практически стандартом для офисного чаепития в всем мире. Увеличивается их потребление и в семьях. Однако ученые, изучив состав пакетиков и бумагу, в которую упаковывается чай, пришли к неутешительным выводам.

Наиболее часто встречается следующий состав бумаги для чайных пакетиков: натуральное древесное волокно (65-75%), термопластиковое волокно (15-23%), волокно абаки (10%). Такая фильтр-бумага хорошо пропускает воду, химически нейтральна, никак не влияет на вкус чая, не содержит растворимых в воде компонентов, сама не растворяется в воде и ничего в нее не выделяет.

Против чайных пакетиков, точнее бумаги, идущей на их изготовление, громко протестуют борцы за чистоту окружающей среды, утверждающие, что растущее потребление пакетированного чая грозит экологической катастрофой. Все дело в том, что на создание бумаги для чайных пакетиков уходит огромное количество древесины, что резкими темпами истощает природные ресурсы. Подсчитано, что в Британии семья из 4 человек использует 50 квадратных метров бумаги в год благодаря только чайным пакетикам. Если пакетики выполнены в виде пирамидки, то потребление увеличивается до 70 квадратных метров. Иными словами, более 55 миллиардов чайных пакетиков опускают в чашки, сминают, а затем выбрасывают ежегодно в одном только Соединенном Королевстве. Кроме того, для предотвращения распадения пакетика в чашке его запечатывают полосой из термостойкого полипропилена. Он не разлагается в почве, повреждая ее и нарушая ее химический состав, что также, по понятным причинам, наносит вред природе. По крайней мере 20-30% процентов чайных пакетиков изготавливаются именно с такой полосой. (13)

II Методика и материалы лабораторных исследований

2.1. Результаты анкетирования учащихся с целью выявления их знаний о составе и свойствах чая.

С целью выявления отношения учащихся и учителей к чаю  было проведено анкетирование. В анкетировании  приняли участие 77 участника образовательных отношений МАОУ «СОШ № 4». Респондентам  было предложено ответить на семь вопросов  (Приложение 2).  Анонимность исследования дает возможность получить искренние ответы на поставленные вопросы.

Проведенное анкетирование показало, что все опрошенные любят и пьют  чай (100%).

Черному чаю отдают предпочтение 66 опрошенных, что составляет 86 %, считая  его наиболее привычным продуктом,  зеленый чай употребляют 11 человек (14%).

42 респондента (54 %) употребляют  в сутки от одной до четырех кружек чая, 35 (46%) опрошенных предпочитают от четырех и более кружек чая в день.

Большинство опрошенных отдают предпочтение пакетированному чаю, что составляет 58%. Листовой чай выбирают 42 % опрошенных.

О химическом составе чая знают лишь 4 респондента (5%) и 59 опрошенных (77%) дали отрицательный ответ.

Большинство опрошенных на вопрос о влияния чая на организм человека считают, что данный напиток бодрит и тонизирует 42%, оказывает успокаивающее действие 30%, утоляет жажду 10% и 18% опрошенных не знают о влиянии чая на организм (Приложение 2, Диаграмма 1)

2.2 Определение качества чая

С целью выявления потребительских предпочтений в отношении чайной продукции, был проведен эксперимент, где 77 учащимся нашей было предложено выбрать чай  по вкусовым качествам, аромату, наличию красителей, посторонних включений и цвету. Для данного эксперимента было предложено 5 марок черного и 2 марки зеленого неароматизированного чая: Ассам Gold, Принцесса Гита (пакетированный), Lipton (пакетированный), Queen, Brooke Bond (пакетированный), Tess Style, Зеленый дракон.

При проведении экспертизы качества разновидностей черного чая с целью установления показателей качества, мы руководствовались следующими критериями:

1. Цвет заварки: в идеале он должен быть черным у черного чая. Любые отклонения – свидетельство невысокого качества чая;

2.  Посторонние включения: посторонними включениями могут быть не только куски дерева, фанеры, фольги и прочее, но и обломки чайных веток. Все это указывает на низкое качество чая.

3. Наличие красителей

4. Запах: хорошо изготовленный, правильно упакованный и правильно

хранившийся чай должен хорошо пахнуть.

Предпочтение отдали следующим маркам чая: Ассам Gold (41 %- 32 учащихся), Tess Style (19 %-15 учащихся), Queen (19 %-15 учащихся), Lipton (8 %-6 учащихся), Зеленый дракон (6 % - 5 учащихся), Принцесса Гита (пакетированный) (3 % - 2 учащихся), Brooke Bond (пакетированный) (3 % - 2 учащихся). Недоверчиво, отнеслись учащиеся, к пакетированным видам чая, указывая на возможное использование красителей в них.

Участники эксперимента отметили у данных образцов чая приятный, сладковатый вкус, терпкий аромат.

2.3. Сравнительный анализ чая

          В качестве  образцов  для  сравнительного  анализа  были  выбраны пакетированные и гранулированные зеленые и черные пробы чая. В образце каждого чая мы проводили анализ по следующим показателям: определение рН среды, обнаружение кофеина, танина, витамина С, красителей (6).

 Опыт №1. Определение кислотно-щелочного баланса.

Методика проведения эксперимента. Для определения водородного показателя мы использовали индикаторную бумагу и универсальный рН-метр и цифровой мультидатчик «Естествознание1».

Вывод. Все исследуемые чаи показали среднее значение рН = 6,5 т.е среда слабо-кислая. Наиболее кислую среду, проявляет зеленый чай «Зеленый дракон» и черный чай Queen (Приложение 4, Таблица 3, Диаграмма 3).

Опыт № 2. Определение витамина С в чае.

Методика проведения эксперимента. Это определение проводили с помощью йодометрического тит. Поместил в колбу 2 мл чая и добавил 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 его в синий цвет. Количество витамина С в пробе определяли по интенсивности окраски.

Вывод. По результатам опыта витамин С присутствует во всех видах чая. Большее количество содержится в зеленом чае «Зеленый дракон» и черном пакетированном чае Принцесса Гита (Приложение 4, Таблица 4)

Опыт 3. Наличие красителей.

Методика проведения эксперимента. В исследуемые образцы при комнатной температуре опустили одинаковые кусочки лимона. Лимон вступает в реакцию с красящими веществами самого чая, в соответствии с этим можно судить о том, что чем больше произошло обесцвечивание чая по сравнению с исходной, тем более вероятно, что в чае присутствует краситель.

Вывод: в исследуемых образцах красители присутствуют во всех видах чая, видим. Наименьшее изменение окраски произошло в образцах зеленого чая Tess Style и черного чая Queen. Наибольшее обесцвечивание наблюдалось в пакетированных образцах чая. (Приложение 4, фото 6)

Опыт № 4. Обнаружение кофеина. Качественная реакция на кофеин.

Методика проведения эксперимента. Взвесили по 2 гр всех образцов чая, смешали с 2-3 каплями концентрированной азотной кислоты. Нагревали смесь на спиртовке. Данные анализа сравнили с эталоном, полученным из таблетки цитрамона, содержащего 43% кофеина.

Вывод. Кофеин присутствует во всех образцах чая, в большем количестве в чае Принцесса Гита и Ассам Gold, а в меньшем - зеленого чая Tess Style и Зеленый дракон. (Приложение 4, фото 5)

Опыт № 5. Определение танина в чае визуально-колориметрическим методом.

Методика проведения эксперимента. К 1 мл раствора черного и зеленого чая добавляли 1-2 капли хлорида железа (Ш). Наблюдали появление тёмно-фиолетового окрашивания.

Выводы. Тёмно-фиолетовое окрашивание раствора чая означает наличие танина в чае. Танин есть и в черном и в зеленом чае, но большее количество его - в зеленом. (Приложение 4, фото 3,4)

2.4 Выводы исследования химического состава чая

На основе проведенного исследования можно сделать следующие выводы:

            проведенный эксперимент показал, что не все респонденты  ознакомлены о  положительном влиянии чая на организм человека;

           чайные напитки показали слабо-кислую рН среду.

           в пакетированные виды чая, скорее всего, был добавлен краситель;

          большее содержание витамина С, по сравнению с остальными образцами, наблюдается в чае Зеленый дракон, наименьшее – в Ассам Gold;

          лучший чай по химическим, фармакологическим свойствам, вкусу и аромату из исследованных, является зеленый чай Зеленый дракон, а среди черного чая, выбрать сложно, в связи с разными показателями.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе проведенной исследовательской работы были рассмотрены 5 марок черного и 2 марки зеленого неароматизированного чая: Ассам Gold, Принцесса Гита (пакетированный), Lipton (пакетированный), Queen, Brooke Bond (пакетированный), Tess Style, Зеленый дракон. 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.

5. Лучшими по химическим, фармакологическим свойствам, вкусу и аромату являются: зеленый чай Зеленый дракон, а среди черного чая, выбрать сложно, в связи с разными показателями.

6. Гипотеза: если чай относится к различным маркам, то их качества и полезные свойства различные, нашла свое подтверждение в исследовании.

7. Пакетированный чай имеет в своем составе красители, а также пакетики наносят вред экологии.

8. Для пакетированного чая используется большое количество древесины, что приводит к уничтожению деревьев, а также использование термостойкого полипропилена, который не разлагается в почве, наносит вред природе.

9. На основании собранных и проанализированных данных предложены рекомендации по выбору чая. (Приложение 6)

Исследовательская работа позволит информировать учащихся МАОУ СОШ № 4 о положительном влиянии чая на здоровье человека.

Работа может быть использована на уроках естественно-научного цикла.

Мы планируем, в дальнейшем провести мониторинг условий для выращивания чая в условиях климата Тюменской области и провести химический анализ выращенного нами чая.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Быкова Т. Заглянем в чашку чая/Т. Быкова // Химия. Приложение к газете "Первое сентября", 2008. т.N 21.- С.42-47
2. Денисова В.Г. Мастер-класс учителя химии. -М.:Глобус, 2010.
3. Т.С. Морозкина, А.Г. Мойсеенок. Витамины. / Т.С. Морозкина, А.Г. Мойсеенок. — Москва: Асар, 2002. – 112 стр.
4. Игошева Е.В., Трапезникова Н.Н., Чирикова Н.В.. Как исследовать качество чая //Химия в школе. 2009. №10. С. 64-68.
5. Коробкина 3. В. Товароведение и экспертиза вкусовых товаров. -М.: Колос С, 2003.
6. Кролевец А.А. Не попить ли нам чайку? Химия в школе. 2008. №9. С. 7-14.
7. Курамшин А.И. Чайные церемонии химиков. -М.: Химия и жизнь 2017, № 2.
8. Афонина С.Н., Лебедева Е.Н. Химические компоненты чая и их влияние на организм// Успехи современного естествознания. – 2016. № 6. С. 59-63;
9. Степин Б. Д., Аликберова Л. Ю. Занимательные задания и эффектные опыты по химии. -М.: Дрофа, 2002.
10. Тюкавкина Н. А. Органическая химия. -М: Дрофа, 2008.
11. https://www.sunhome.ru/journal/120410
12. http://www.hij.ru/read/articles/all/6412/
13. https://rus.jauns.lv/raksts/zdorove-i-krasota/265591-o-zdorove-pravda-o-chae-iz-paketikov

Приложение 1

Состав химических элементов в чае.4

№	Название вещества	Характеристика вещества (формула вещества)	Польза для здоровья
1	Катахены	Флавоноиды и сильные полифенолы, растворимые в воде. Это мощные антиоксиданты, свойственные именно зеленому чаю и другим слабо-ферментированным видам чаев. Чай содержит четыре основных компонента катехина: EC, ECg, EGC и EGCG. Эпигаллокатехингаллат (EGCG) — это наиболее сильный из этих катехинов	Сокращают уровень холестерина в крови и предотвращают его появление, вызванное окислением; уничтожают свободные радикалы, предотвращая развитие рака, блокируя развитие раковых клеток; затормаживают старение; предотвращают скопление тробоцитов (тромбоз), артериальный склероз, инфаркты и инсульты; эффективно справляются с высоким кровяным давлением; борются с бактериями и вирусами, предотвращая грипп, пищевые отравления, включая дизентерию и холеру
2	Танин	Танин — это ключевой компонент во вкусе зеленого чая, и вкус, который он дает — это терпкость.	Обладает способностью укреплять стенки капиллярных кровеносных сосудов и тем предотвращать внутренние кровоизлияния, также способствует накоплению витамина С во всех органах, обеспечивают наиболее полное усвоение этого жизненно важного для организма витамина и, таким образом, предотвращают развитие многих заболеваний. Танины чая, особенно в комбинации с витамином С, оказывают выраженное противовоспалительное действие.
3	Теобромин (кофеин)	алкалоид пуринового ряда, изомерен теофиллину. Белые игольчатые кристаллы горьковатого вкуса, без запаха. Хорошо растворим в хлороформе, плохо растворим в холодной воде ,легко — в горячей , трудно растворим в этаноле .По строению и фармакологическим свойствам теобромин близок кофеину и теофиллину; все три алкалоида относятся к группе метилксантинов. Кофеин лучше действует на ЦНС, а теофиллин и теобромин — в качестве стимуляторов сердечной деятельности и лёгких мочегонных средств.	Оказывает стимулирующий эффект на центральную нервную систему и умственную концентрацию; отгоняет сон, усталость и головную боль; усиливает атлетические способности и выносливость (при разумных дозах); блокирует усвоение алкоголя организмом и ускоряет его выведение; обладает мочегонным свойством, что ускоряет детоксикацию, ускоряет кровообращение
4	Витамин Р - рутин (биофлавоноиды)	Флавоноиды защищают наши клетки и очень сильно повышают полезность для организма других ценных веществ и витаминов. Сюда также входит витамин группы Ркверцетин, который снимает спазмы. Зеленый чай и белый чай содержат все виды флавоноидов в наиболее природном виде.	укрепляет стенки капилляров и кровяных сосудов, помогает бороться с высоким кровяным давлением, действует как противовоспалительное вещество, нормализует функцию щитовидной железы.
5	Теанин	Теанин — это аминокислота, содержащаяся в чае, которая создает успокаивающий эффект для мозга и противодействует теобромину. L-теанин — это полезная аминокислота, которая содержится только в чайных растениях и некоторых видах грибов. Теанин создает изысканный вкус и сладость в зеленом чае. В чае более 20 различных видов аминокислот. Более 60% из них состоят из теанина, который уникален в зеленом чае тем, что процесс горячей обработки и заваривания не уничтожает его. Теанин помогает защитить нервные клетки мозга и удлиняет их жизнь. Это связано с увеличением создания альфа волн мозга. L-теанин часто добавляют в энергетические напитки. Он известен тем, что дает заряд энергии, длящийся до 6 часов.	снижает тревожность и устраняет депрессию, вызывает релаксацию и концентрацию ума одновременно, делает сон более ровным и спокойным, позволяет предотвращать судороги, восстанавливает нервные клетки, помогает почечным тканям очищать и выводить воду.
6	Провитамин А	Существует две формы этого витамина: это готовый витамин А (ретинол) и провитамин А (каротин).Ретинол является жирорастворимым, поэтому для его усваивания пищевым трактом требуются жиры, а также минеральные вещества.	Обеспечивающий нормальное состояние слизистых оболочек носа, глотки, гортани, легких, бронхов, мочеполовых органов и особенно важный для сохранения хорошего зрения.
7	Обширная группа витамина В, В1	Группа водорастворимых витаминов, играющих большую роль в клеточном метаболизме и улучшении организма.	Принимает участие в регулировании нервной системы, а также желез внутренней секреции. В2 – применяется для лечения тяжелых заболеваний печени, а также делает нашу кожу красивой и гладкой. В15 – препятствует развитию кожных заболеваний.
8	Витамин РР	. Витамин, участвующий во многих окислительных реакциях живых клеток.	Является противоаллергическим витамином.Активизирует углеводный и нормализует холестериновый обмен, участвует в окислительно – восстановительных реакциях.
9	Витамин C	Одним из основных веществ, которое необходимо для нормальной работы соединительной и костной ткани. Является антиоксидантом. 4	Является фактором защиты организма от последствий стресса. Усиливает репаративные процессы, увеличивает устойчивость к инфекциям.
10	Витамин Р	Витамин Р является флавиновым производным глюкозидов желто-оранжевого цвета. Витамин Р (рутин), как и другие вещества с Р-витаминной активностью (цитрин, гесперидин, эридиктин, катехины), участвует в окислительно-восстановительных реакциях и стимулирует тканевое дыхание, а также регулирует проницаемость капилляров.	Витамин Р (или С2) в комплексе с витамином С резко усиливает эффективность аскорбиновой кислоты, способствует её накоплению и задержанию в организме, а также помогает усвоению витамина С. Почти всем продуктам из чая, содержащим катехины, в том числе чайным красителям, свойственна так называемая Р-витаминная активность, т.е. способность действовать, как витамин Р. Витамин Р укрепляет стенки кровеносных сосудов, предотвращает внутренние кровоизлияния. По содержанию витамина Р чай не имеет себе равных в растительном мире. Наибольшей P-активностью обладает зеленый чай.
11	Витамин K	Необходим для синтеза белков, обеспечивающих достаточный уровень коагуляции. Играет значительную роль в обмене веществ в костях и в соединительной ткани, а также в здоровой работе почек. Участвует в усвоении кальция и в обеспечении взаимодействия кальция и витамина D.	Способствует образованию в печени протромбина, крайне необходимой для поддержания нормальной свертываемости крови.

Приложение 2

Анкета

1)     Нравится ли вам чай?  

2)     Какой чай вы употребляете:  А) черный, Б) зеленый В) травяной 

3)     Количество стаканов в день: А)1-2, Б)3-5 В) более 5 

4)     Какой чай предпочитаете: А) листовой    Б) пакетированный

5)     Какой химический состав имеет чай?  

6)     Какое влияние оказывает на организм чай?  

Таблица 2. Результаты анкетирования

Какой чай вы употребляете		Какой чай предпочитаете?		Какой химический состав имеет чай?
Черный	56(73%)	Листовой	32(42%)	Знают	5(6%)
Зеленый	12(15%)	Пакетированный	45(58%)	Не знают	72(94%)

	Какое влияние оказывает на организм чай?
Бодрит и тонизирует	42%
Оказывает успокаивающее действие	30%
Утоляет жажду	10%
Не знают о влиянии чая на организм	18%

Диаграмма 1 «Влияние чая на организм»

Приложение 3

Таблица 3. Значение рН среды

	Ассам Gold	Queen	Lipton	Brooke Bond	Принцесса Гита	Tess Style	Зеленый дракон
pH	6,6	6,7	6	6,1	6,1	6,7	7,2

Диаграмма 3

Фото 1,2. Определение pH среды с помощью цифрового мультидатчика «Естествознание1»

Приложение 4

Таблица 4. Сравнительный анализ черного и зеленого чая

	Ассам Gold	Queen	Lipton (пакетированный)	Brooke Bond (пакетированный)	Принцесса Гита	Tess Style (пакетированный)	Зеленый дракон
Содержание кофеина	+	+	+	+	+	+	+
Содержание танина	+	+	+	+	+	+	+
Содержание витамина С	+	+	+	+	+	+	+
Содержание красителей	+	+	+	+	+	+	+

Фото 3,4. Определение танина в образцах чая

Фото 5. Результат определения кофеина в образцах чая

Фото 6. Определение красителей в чае

Приложение 6

Рекомендации по правилам выбора

1.Выбираем по цвету

Черный чай - продукт ферментации. Чем старше чай, тем мягче у него вкус. У черного чая чаинки жесткие, крупные либо маслянистые и красно-бурые. После заваривания становится темно-коричневым настоем со специфическим ароматом прелых листьев.

2. По сроку годности

Не всегда дорогой чай – лучший. Рассмотрите внимательно упаковку. Срок годности у любого чая - не больше двух лет. Если чай просрочен, заварка будет отдавать сеном. К тому же, в таком чае начинает вырабатываться опасный фермент, вредный для нашего желудка — афлатоксин.

3. По месту производства чая

Thea sinensis: это китайский, японский, вьетнамский, формозский, грузинский, индонезийский чаи.

Thea assamica: индийский, кенийский и угандийский чаи
Гибрид Thea assamica и Thea sinensis: цейлонский, турецкий, азербайджанский или краснодарский чаи.

Прочтите, кто изготовил чай. Отказаться от покупки необходимо, если на упаковке указано только название фирмы-посредника. Также должна насторожить надпись Made in China и Made in India. Экспортом чая в Китае занимается только одна фирма «Китайская национальная импортно-экспортная компания чая и местных продуктов». Такое название и ищите на упаковке. На цейлонских чаях стоит государственная печать с изображением льва, а также Packed in Sri-Lanka. На настоящих индийских чаях – девушка и корзина чая, изображение головы барана или же циркуля, кроме того название фирмы-производителя. Не будем забывать и о чае из Тайваня. Обязательно поищите на упаковке название фирмы-производителя, а также уведомление о том, что этот продукт экспортирован из столицы Тайваня Тайбея, а название чая написано на английском и китайском языках. В Японии производят только зеленый чай, а разнообразие чайных сортов очень и очень велико.
           4. Какой должна быть правильная упаковка

При выборе чая помните — сохранить качество такого продукта, как чай, можно лишь в хорошей упаковке. Самый скромный настоящий чай должен быть упакован и в коробку, и в фольгу, или хотя бы в запаянный в целофановый пакет. Если фольга отсутствует — это явный признак фальсификации.

Итак: 

- упаковка, в которой хранится чай, должна быть непрозрачной;

- чай должен быть обязательно упакован в пакет со слоем алюминия или в многослойный материал с металлизацией;

- в пакете с чаем должно содержаться минимальное количество воздуха или в вакуумной упаковке);

Чай способен впитывать посторонние запахи, при этом теряя свой собственный неповторимый аромат. Лучше выбирайте чай в заводской упаковке.
          5. Как правильно заваривать

1. Для всех видов и сортов чая используйте только фильтрованную воду.

2. Не пользуйтесь металлическими заварочными чайниками

3. Зеленые чаи заваривают не крутым кипятком, а горячей водой (пусть чайник, закипев, постоит 2-3 минуты и остынет до 80-90 градусов).

4. Зеленый крупно-листовой чай заваривается кипятком, а через 15-20 секунд заварку сливают. После этого заливают чай горячей воды и настаивают 3-4 минуты. Такой чай можно заваривать повторно.

5. Перед завариванием черного чая ополосните чайник кипятком 2-3 раза. Заварка заливается кипятком всего на 1/3 чайника. Дайте чаю настояться 4 минуты, а потом долейте воду. Уже через 4-5 минут можете чай разливать по чашкам.

6. При заварке может выделяться пена. Это значит, что чай заварен правильно, и в нем сохранились ароматические масла. Не снимайте пену — чай будет более ароматным.