Исследовательская работа "Биологические пигменты"

«Биологические пигменты»

Содержание.

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

2. Основная часть

2.1.Что такое пигменты и их виды……………………………………………4

2.2.Что делают пигменты……………………………………………………..4

3.Исследовательская часть

3.1.Практикум по извлечению пигментов из овощей………………………6

3.2.Красители – хамелеоны…………………………………………………..7

3.3.Домашняя лаборатория…………………………………………………...7

4.Заключение…………………………………………………………………10

5.Список используемой литературы………………………………………..11

6. Приложение……………………………………………………………12-15

Введение

Лето – самое яркое и красочное время года. Голубое небо, зеленая трава, желтые, красные, синие, фиолетовые цветы, пестрые и красивые бабочки и птицы, разноцветные овощи и фрукты. Прекрасная картина, которую невозможно забыть, даже лютой зимой.

Однажды летом, когда мама собирала урожай с грядки, глядя в корзину, я заинтересовался, почему огурец зеленый, помидор красный, а перец желтый. На мой вопрос мама ответила, что это благодаря пигментам. Мне захотелось узнать, что такое пигмент и не вреден ли он для нас.

Цель исследования: определить значение пигментов и их виды.

Объект исследования – растения и животные.

Предмет исследования – в результате чего образуется цвет, и каковы его функции.

Задачи исследования:

1. Узнать, какие пигменты содержатся в животном и растительном мире.

2. Попрактиковаться в извлечении пигментов из овощей.

3. Попробовать с помощью природных красителей изменить цвет лоскутка ткани.

Методами выполнения работы были:

1. Теоретические:

   • анализ;

   • синтез.

   • эксперимент.

2. Эмпирические:

• моделирование исследуемой проблемы;

• изучение научной литературы;

• наблюдение

2. Основная часть

2.1. Что такое пигменты и их виды.

Как мы знаем, все живые организмы состоят из клеток. Они похожи на контейнеры, в которых и присутствует красящее вещество называемое пигментом, что в переводе с латинского обозначает краска. Своим разноцветьем все овощи обязаны именно пигментам.

Известно более 150 стойких пигментов. Я решил рассмотреть только некоторые из них.

Цвет моркови и помидоров обусловлен пигментами, которые называются каротиноидами. Одним из главных считается каротин моркови. Именно его впервые выделили химики и назвали каротином («карота» - морковь).

Шпинат и другие зеленые овощи получают свою окраску от пигмента хлорофилла. Антоцианты придают растениям фиолетовый, синий, черный и красный цвета, а антоксантины «дарят» им желтый и белый цвета. Но, оказывается, во многих растениях содержится больше одного пигмента. При смешивании различных пигментов получается комбинация цветов, или, наоборот, цвет одного пигмента перекрывает все другие.

2.2.Что делают пигменты

Молекулы пигментов отражают световые волны определенной длины, то есть цвета, и поглощают другие световые волны.

Например, когда белый свет (он представляет собой смесь всех цветов спектра) попадает на зеленый хлорофилл, в наших глазах отражается только зеленый цвет, который мы и видим. Но растительные пигменты выполняют и другие важные функции, помимо того что определяют цвет. И тем самым приманивая насекомых-опылителей, или, наоборот, предупреждая об опасности. Они участвуют в производстве различных веществ, необходимых и растениям, и животным, которые питаются ими.

Например, бета-каротин, который содержится в оранжевой морковке, превращается в витамин А. Поэтому его называют провитамином А (предшественником). Чем ярче окрашена морковь, тем богаче она каротином.

В коже человека содержится пигмент меланин. Чем больше меланина, тем темнее цвет кожи. Когда мы загораем, кожа начинает производить больше меланина. Это защитная реакция организма на ультрафиолетовые лучи.

У животных пигмент содержится в коже, мехе и перьях. Своей окраской они пользуются для привлечения партнера или маскировки, чтобы спрятаться от хищников или, наоборот, поохотиться на добычу. Некоторые бабочки и другие насекомые умеют маскироваться под цвет листьев. Другие имитируют окраску ядовитых животных. Хамелеоны могут менять цвет, изменяя размер и форму клеток, содержащих различные пигменты.

Под действием солнечного света, благодаря хлорофиллу, растения и водоросли производят питательные вещества.

Хлорофилл содержится в большинстве растений и водорослей, даже если они не зеленые. В некоторых из них цвет хлорофилла «перекрыт» другими пигментами.

Например, бурые водоросли содержат хлорофилл и один из пигментов-каротиноидов, который часто придает водорослям красновато-коричневый цвет. Красный пигмент поглощает энергию зеленого света и передает ее хлорофиллу, чтобы он начал производить питательные вещества.

Многочисленные представители семейства каротинов отличаются друг от друга составом и строением молекул, что влияют на оттенки их окраски, но у всех у них есть одно общее свойство – растворимость в жирах.

ЭКСПЕРИМЕНТ № 1 (ПРИЛОЖЕНИЕ № 1)

3.Исследовательская часть

3.1 Практикум по извлечению пигментов из овощей

Мы проверим, действительно ли это так, и попробуем выделить пигмент в домашних условиях.

Для этого мне потребовалось: (Рис.1)

1. Морковь и свекла.

2. Растопленное сливочное масло.

3. Кухонное бумажное полотенце.

4. Терка.

5. Мерный стакан.

6. Чайная и столовая ложки.

7. Стаканы.

8. минеральное масло (машинное).

9. Сито.

Я натер на терке немного моркови – примерно 4 столовые ложки (Рис.2). Положил половину натертой моркови в банку и добавил туда две чайные ложки минерального масла (Рис.3). Потом установил на горлышко банки сито и постелил сверху бумажное полотенце. Налил половину смеси из моркови и минерального масла в банку через бумагу (Рис. 4). Через несколько минут сквозь нее просочился раствор, содержащий пигмент. На некоторое время отставил стакан в сторону. Потом смешал вторую половину тертой моркови с одной чайной ложкой растопленного сливочного масла и двумя чайными ложками минерального масла (Рис.5). Также как и в первом случае, я отделил раствор во второй стакан и отставил. Через некоторое время я сравнил два стакана по цвету (Рис.6). Выяснилось, что цвет во втором стакане менее яркий, отделилась прозрачная жидкость.

Тоже самое я проделал и со свеклой. Ситуация повторилась.

Вывод: Значит, это действительно доказывает, что такие пигменты, как бета-каротин и хлорофилл, растворяются в жирах. В ходе эксперимента я использовал жир для извлечения пигмента из растений, из чего следует, что извлечению поддаются только жирорастворимые пигменты. Витамины, содержащиеся в пигментах, также жирорастворимые. Будь иначе, наш организм не мог бы их усваивать. Это одна из причин, почему в нашем рационе необходимы жиры.

3.2.Красители - хамелеоны

Краснокочанная капуста и клюква, черника и виноград, малина и клубника, редис и вишня, брусника и черная смородина своей окраской обязаны семейству антоциантов.

Многие из них изменчивы как хамелеоны. Так, краситель краснокочанной капусты – в сильно кислой среде он ярко-красный, по мере уменьшения кислотности его окраска становится фиолетовой, ближе к нейтральной среде – синей, а в щелочной – зеленой.

ЭКСПЕРИМЕНТ №2 (ПРИЛОЖЕНИЕ № 2)

Вместе с мамой мы нашинковали салат из краснокочанной капусты, перетерли с солью (Рис.1). Я полил его уксусом с сахаром (Рис.2). Стал наблюдать, как она превращается из фиолетовой в ярко-красную (Рис.3). Однако по мере хранения салата, он опять стал фиолетово-синим.

Вывод: Происходит это потому, что постепенно уксус разбавляется капустным соком, кислотность его падает и окраска меняется.

3.3.Домашняя лаборатория

Изучив интересные превращения с изменением цвета. Мне стало любопытно, а нельзя ли в домашних условиях при помощи природных красителей попробовать окрасить небольшой кусочек ткани.

Оказывается, до 19 века люди не знали иных красителей, кроме тех, которые поставляла им природа. Для красок брали размолотые камни, обожженные земли, цветные глины. А когда надо было красить ткань для одежды, то употребляли красильные растения. Иногда кору, иногда листья, корни, стебли, цветы.

Сейчас почти все красители производят на химических заводах. Лишь иногда, очень редко, кое-какие природные вещества используют для художественных красок.

ЭКСПЕРИМЕНТ №3 (ПРИЛОЖЕНИЕ № 3)

Для своего опыта мы попробуем использовать привычные для нас растения.

Нам понадобятся:

1. Эмалированная посуда.

2. Вода.

3. Природное краситель (растение).

4. Небольшой лоскут ткани.

Способ извлечения красителей из всех растений один и тот же. Мы измельчили сырье (для начало попробовали траву – зверобой), положили в эмалированную чашечку и долго кипятили в воде на маленьком огне, чтобы получился крепкий отвар (Рис.1). Затем в этом отваре небольшое кол-во времени кипятили кусочек ткани, после чего доставали и высушивали. В первом случае, ткань окрасилась в красноватый оттенок. Далее я использовали луковую шелуху – получился красивый желто-коричневый цвет. Кипятили также кофе – насыщенный темно-коричневый цвет. Ягоды вишни и малины – раствор окрашивал ткань в красный цвет, а насыщенность цвета зависела от продолжительности кипячения (Рис.2). Зеленый цвет таким способом нам получить не удалось. Кипятили зеленые части травяных растений, отвар оставался прозрачным (хлорофилл таким способом не выделяется), поэтому нам пришлось молодые сочные побеги перекручивать через мясорубку, отжимать массу, и в этом соку держать какое-то количество времени ткань. Цвет получился ярко зеленым, но немного загрязнен был оставшимися в соку частичками травы. После того, как мы его простирнули в воде, цвет потускнел, и стал не красивым. Что у нас получилось можно посмотреть в приложении № 3, (Рис.3).

Вывод: Окрашивание ткани старинным способом, процесс очень трудоемкий. Использование в промышленных масштабах – процесс дорогостоящий. Причем не всегда желаемый цвет может получиться из того или иного сырья. Также опыт нам показывает, что окрашивание растительными пигментами – непрактично. Цвет быстро выгорает и состирывается.

4.Заключение:

В данной работе я выяснил, что цвет – это не только внешняя окраска, но и компонент, без которого внутренний процесс жизнедеятельности живых существ был бы невозможен.

Некоторые растительные пигменты применяют в пищевой промышленности и медицине. Многие из них важны для образования кислорода и являются источником витамина А. Еще я узнал, что для его усвоения, нужно, чтобы в нашем организме присутствовали жиры.(Опыт №1)

Проведя эксперимент № 2, я узнал, что под действием внешних факторов(например, изменение кислотности), цвет может изменяться и даже не один раз. Было очень интересно.

Я также попробовал в домашних условиях окрасить ткань, не применяя химикатов. (Эксперимент №3) Было занимательно наблюдать, какой цвет получается в результате окрашивания тем или иным сырьем. Однако я убедился, что это долго и утомительно, к тому же непрактично.

Зная всю важность цветовой окраски, теперь я буду тщательнее выбирать фрукты и овощи себе в пищу, а также внимательнее буду, общаясь с природой.

Список используемой литературы.

1. О.Ольгин «Давайте похимичим» Москва, «Детская литература» 2002 г.

2. журнал Галилео «Наука опытным путем» № 19 Москва, 2011 г.

3. О.Ольгин «Чудеса на выбор» Москва, 1997 г.

4. Л.А.Савина «Я познаю мир» Москва. 1998 г.

ПРИЛОЖЕНИЕ №1

Практикум по извлечению пигментов из моркови и свеклы.

Рис.1 Рис.2

Рис. 3 Рис.4

Рис.5 Рис.6

ПРИЛОЖЕНИЕ №2

Опыт с изменением цвета.

Рис.1 Рис.2

Рис.3

ПРИЛОЖЕНИЕ №3

Окраска ткани в домашних условиях.

Рис. 1 Рис. 2

Рис.3