Научно-исследовательская работа Удивительный мир чая"

Муниципальное образовательное учреждение.

«Основаная общеобразовательная школа села Большой Сухояш» Азнакаевского муниципального района»

                                                                                                                                                                              

Научно-исследовательская работа на тему:

«Удивительный мир чая»

Учитель химии  и биологии

I квалификационной

категории ГалимоваР.Р.

работу выполнил ученик 9 А класса

Муллазанов Г.И

                                                                               2017

Содержание:

1.Введение.

1. Цели исследования

1. 2. Задачи исследования

1.3 Гипотеза исследования

2. Основная часть

Теоретическая часть

2.1. Немного истории.

2.2 Свойства чая.

2.3. Разновидности чая.

Практическая часть

2.4. Химический состав чая.

2.5 Проведение экспериментов

·        Качественная реакция на кофеин

·        Определение витамина С в чае

·        Определение таннина в чае

·        Определение реакции среды

·        Изменение  окраски  чая  в  зависимости  от рН среды.

2.6. Действие чая на организм.

2.7 Употребление чая учащимися школы(социологический опрос).

3.Заключение.

Выводы

4.Список использованных источников и литературы

Дополнительный материал о чае.

I Введение

      Среди  разнообразных  напитков,  потребляемых людьми, самый известный и распространенный– чай.  Его пьют на всех  континентах земного шара и, к тому же, не одно тысячелетие. Кто пьет чай черный, кто – зеленый, кто – красный, кто-то любит травяной, а кто-то любит смешивать букеты. Чай пьют чтобы согреться, взбодриться, успокоиться, оздоровиться… Чай обладает целебными  свойствами,  помогает  излечиться  от  многих болезней, а как напиток настолько всем знаком и известен, что, казалось бы, ничего необычного в нем уже не обнаружишь.

    Я решил посмотреть на чай с химической точки зрения и выбрал для исследования разные сорта чая. Практическая значимость работы  в том, что чай можно использовать для проведения опытов, в том числе и познавательных, а полученные результаты позволяют рекомендовать людям в зависимости от их индивидуальных особенностей для употребления чай разных сортов.

Цель:

Целью  исследования  является  изучение  различных сортов чая, находящихся в свободной розничной продаже.

Задачи исследования.

1.Выявить химический состав чая.

2. Выявить  в составе чая присутствие кофеина.

3.Определить реакцию среды чая.

4.Определить присутствие  таннина в чае.

5.Выявить в составе чая витамина С .

6. Рекомендовать  рядовому  потребителю  определенные сорта и виды чая к употреблению .

В качестве объектов исследования использовались  следующие сорта чая:

1) чай «Tess» черный;

2)  чай «Greenfi eld» зеленый;

3) Чай «Каркаде»

Гипотеза исследования. Чай как напиток является полезным для употребления в  пищу и при правильном применении способствует укреплению здоровья

2 ОСНОВНАЯ  ЧАСТЬ

2.1. Немного истории.

Первое упоминание о чае восходит к глубокой древности– к 2700 гг. до н.э. Об открытии чая рассказывают  многочисленные чайные  легенды  Китая,  Индии,  Японии.  Родиной  чая  является Юго-Западный  Китай  и  примыкающие к нему районы Верхней Бирмы  и  Северного  Вьетнама. Именно из Китая в мировые языки пришло слово «чай»: из северокитайского  «cha»  через  тюрк-ские языки к нам пришло наше «чай»; а вот в Европу пришло южнокитайское  «te».

Одна из старинных китайских легенд так рассказывает о происхождении чая: «Давным-давно пастухи заметили, что стόит их овцам пощипать листьев вечнозеленого растения, растущего в горах, как они начинают резвиться и легко взбираются на кручи. Пастухи  решили  испробовать  чудодейственную силу листьев на себе. Они высушили их, заварили в кипятке, как это делали с другими лекарственными травами,  и  стали  пить  ароматный  настой,  ощущая мгновенный прилив свежих сил».

Известно, что впервые чай стали пить в Китае. В  китайских  письменных  источниках  этот  напиток упоминается за2,5 тыс. лет до н.э. В давние времена чай ценился очень высоко. Императоры дарили его своим вельможам за особые услуги. Во дворце этот ароматный  напиток  пили  во  время  торжественных придворных церемоний. Чай поэты воспевали в стихах. В Китае измельченные чайные листья, спрессованные в брикеты, лепешки или в полуторакилограммовые «доски», долго использовались в качестве денег. Чиновники взимали с населения особые сборы– чаевые.

В Европу чай завезли в1517 г. португальские моряки, но как напиток он получил распространение только в XVIII в.  В1638 г. в Москву было прислано четыре пуда чая в подарок царю Михаилу Федоровичу от монгольского Алтын-хана «ради варения чая». Русским чай понравился, но, несмотря на широкое распространение этого напитка, выращивание чайных растений и изготовление чая было секретом Китая, который стал известен в России в конце XIX в. Первый чайный куст как диковинка был посажен в1814 г. в Крыму в Никитском ботаническом саду. Оттуда в1833 г. несколько чайных кустов  переправили  в  Закавказье.  Широкое  культивирование  чая  началось  только  после  установления Советской власти. Основная площадь чайных плантаций была сосредоточена в Грузии, Азербайджане, Краснодарском  крае  и  в  других  районах  бывшего СССР. Чай можно выращивать на всех почвах, пригодных для сельскохозяйственных культур.  Селекционеры  постоянно  улучшают  сорта  чая, учитывая  климатические  условия  данной  местности. Сейчас чай выращивают в Крыму, на Кубани и Северном Кавказе.  

2.2 Свойства чая как напитка

Чай– это богатейший природный комплекс микроэлементов, витаминов и многих других биологически активных веществ. Наиболее важные лечебно-профилактические свойства чая:

• препятствует развитию сердечно-сосудистых заболеваний;

• снижает вероятность развития онкологических заболеваний;

• стимулирует процесс пищеварения и способствует похудению;

• замедляет старение организма;

• оказывает на организм тонизирующее действие.

Если говорить о чае сухим языком математики, то формула идеального чая выглядит так:

ЧП+ вода(t= 100 °С, 2 мин. ВЗ) + М(10 мл, 6 мин.  ВЗ) = ИЧ(t= 60 °С), где ЧП– это чайный пакетик,

ВЗ– время заварки, М– молоко, ИЧ– идеальный чай.

2.3. Разновидности чая.

Чайный куст относится к семейству чайных и представляет собой многолетний вечнозеленый кустарник.   Он выдерживает кратковременные морозы до–23 °С,  но в холодных районах дает меньший урожай. Чайный куст растет в долинах и на высоте700–800 м над уровнем моря. Побеги чая начинают  развиваться при температуре 11–12 °С.  В отличие от многих  других растений  чайный куст цветет осенью. Завязи зимуют на кустах, а с весны они начинают расти и развиваться; семена созревают в октябре. У чайного куста собирают верхушечные части молодых побегов, так называемые флеши. Чем нежнее флеши, тем выше качество чая. Для получения большого количества нежных побегов чайный куст весной ежегодно подрезают, и он приобретает своеобразную форму. Первый сбор листа начинают на кустах четырехлетнего возраста. Сбор сортового листа производят с конца апреля или начала мая до октября. Собирают только трехлистные нормальные флеши, а также глушки, т.е.  нежные флеши, приостановившие рост. Чайный куст и флешь – самая верхняя часть чайного побега. Поскольку на разных побегах флеши созревают в разное время, сбор чайного листа производят непрерывно. Нежные флеши после сбора сразу же отправляют на фабрику, где их перерабатывают в черный и зеленый чай.  Помятый, передержанный лист теряет качество, а иногда становится непригодным для переработки. Сначала листья провяливают на полках, где они становятся мягкими и скручиваются. К концу ферментации листья приобретают медно-красную окраску и специфический аромат. Затем их сушат в специальных сушниках, где они чернеют. Так получают черный байховый чай.  Зеленый  чай  получают  из  того  же  сырья,  что  и черный. Различия заключаются лишь в способе переработки. Листья, используемые для приготовления зеленого чая, не подвергают ферментации, а сразу сушат.  Зеленый цвет их при этом сохраняется, а также сохраняются и природные свойства, характерные для вида. Чай«Каркаде» – чайный цветочный напиток, который вырабатывают из чашечек цветка растения гибискус.

 ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

2.4. Химический состав чая.

Поскольку цель работы– изучение чая с химической точки зрения, из научной литературы были взяты сведения о химическом составе чая(табл. 1).

Таблица1  Химический состав чая

Компоненты	Содержание, %
Дубильные вещества	30
Белки	16
Сахара	До2
Кофеин	5
Теофиллин	Незначительное
Клетчатка	Незначительное
Крахмал	Незначительное
Витамин С	Незначительное
ВитаминB1	Незначительное
Витамин В2	Незначительное
Витамин K	Незначительное
Витамин Р	Незначительное
Витамин РР	Незначительное
Каротин(провитамин А)	Незначительное
Калий	Незначительное
Кальций	Незначительное
Магний	Незначительное
Железо	Незначительное
Марганец	Незначительное
Медь	Незначительное

      Эти данные отражают состав черного чая. Состав зеленого чая немного отличается по содержанию дубильных веществ и кофеина. Состав чая «Каркаде» из литературных источников узнать не удалось.  Самые важные составные части чая– дубильные вещества, алкалоиды, витамины.

Дубильные вещества представляют собой сложную смесь полифенольных соединений, состоящую в основном из тианина и катехинов, которые придают чаю приятную терпкость.

Среди алкалоидов(азотсодержащих органических  соединений) чая самым известным является кофеин,  который поднимает жизненный тонус и бодрит. В значительно меньшем количестве в чае содержится другой алкалоид– теофил--лин, обладающий сосудорасширяющим и мочегонным действием.  Таким образом, даже поверхностное  ознакомление с химическим составом чая показывает, что природа создала  в  чайном  листе  своеобразный  химический склад.

Опыты с чаем надо проводить в химическом кабинете: они требуют и хороших экспериментальных навыков, и таких веществ, которых дома обычно не бывает.

2.5 Проведение опытов

Качественная реакция на кофеин

В фарфоровую чашку для выпаривания помещаем 2 г чая. Добавляем2–3 капли концентрированной азотной кислоты. Смесь осторожно выпариваем досуха.

В результате окисления кофеина образуется тетраметилаллоксантин оранжевого цвета(рис. 1).

Рис. 1. Оранжевое окрашивание, возникающее при  окислении кофеина

Определение витамина С в чае

В лабораторный стакан помещаем30 мл чая. Добавляем воду до150 мл, затем немного раствора крахмального клейстера. Далее по каплям добавляем рас-твор йода до появления устойчивого синего окрашивания, не исчезающего10–15 с. Молекулы аскорбиновой кислоты легко окисляются йодом. Как только йод окислит  всю аскорбиновую кислоту, следующая капля, прореагировав с крахмалом, окрасит его в синий цвет(рис. 2).

Рис. 2. Темно-синее окрашивание при взаимодействии йода с крахмалом

Определение таннина в чае

В пробирку нальем5 мл чая. К раствору чая добав-ляем1–2 капли раствора хлорида железа(III). В про-бирке наблюдаем появление темно-фиолетового окрашивания(рис. 3). Содержание таннина в чае мы опре-делили визуально-колориметрическим методом.

Рис. 3. Демонстрация пробирок с раствором чая (правая)  и раствором чая и  хлорида железа(III)

(левая)

Определение реакции среды

В пробирку нальем5 мл чая. Опустим в пробирку с чаем индикаторную бумажку для определения рН.  Сравним индикаторную бумажку с эталоном. У чая слабощелочная реакция среды(рис. 4).

Рис. 4. Определение реакции среды с помощью универсальной индикаторной  бумаги

Изменение  окраски  чая  в  зависимости  от рН среды.

Заваренный чай имеет разную окраску. Особенно насыщенным цветом обла-дает чай «Каркаде», т.к. он приготовлен из ярких цветов растения гибискус.  Окраска определяется содержанием антоцианов– красящих веществ клеточного сока цветков, плодов и овощей. Окраска антоцианов может меняться в зависимости от реакции среды.  В связи с этим было интересно исследовать, будет ли изменяться окраска чая при воздействии кислот и щелочей. Поскольку зеленый и черный чай приготовлены из листьев, почти не содержащих антоцианов, то изменение рН не должно вызывать изменения их окраски, что было подтверждено опытным путем(табл. 2).

Таблица2   Действие кислот и щелочей на окраску чая  

Реактив	Сорт чая
	Черный	Зеленый
Щелочь	Потемнение  раствора	Потемнение раствора
Кислота	Окраска не изменилась	Окраска не изменилась

Наиболее интересные опыты по изменению окраски можно провести с чаем «Каркаде». К напитку добавляют последовательно небольшие количества щелочи и наблюдают изменение окраски от ярко-красного до ярко-зеленого. Универсальной индикаторной бумажкой измеряют рН среды(табл. 3).

Таблица3 Изменение окраски чая«Каркаде»  в зависимости от рН среды

рН	Цвет раствора
3,0	Ярко-красный
5,0	Красный
6,0	Ярко-коричневый
7,0	Коричнево-черный
8,0	Коричнево-зеленый
10,5	Болотный
12	Ярко-зеленый

Вывод. Чай«Каркаде» можно использовать в качестве индикатора.

2.6. Действие чая на организм.

Чай имеет весьма богатый набор физиологически активных  веществ,  вклю -чающий  таннин,  катехины,  кофеин, витамины и др. Современные  исследова-ния  показывают,  что  катехины чая способны защищать хромосомы (наслед-ственный аппарат) от повреждающего действия различных факторов, ускоряют выведение из организма радиоактивного стронция.  Основной активный ком-понент чайного листа– кофеин. Он возбуждает действие сердечной мышцы, расширяет сосуды мозга.

   Теофиллин, входящий в состав чайного листа, оказывает сильно стимулирую-щее действие на почки, расширяет кровеносные сосуды сердца, расслабляет гладкую  мускулатуру  внутренних  органов  и  таким образом может снимать спазмы желчных путей или бронхов, а также в какой-то мере снижать риск возникновения инфаркта миокарда.

Чайный таннин– особая фракция дубильных веществ, которая по своему фарма- кологическому действию подобна витамину Р, обладающему способностью  укреплять  стенки  капиллярных  кровеносных сосудов и тем предотвращать внутренние кровоизлияния.  Таннины  чая  способствуют  накоплению  витами-на С во всех органах, обеспечивают наиболее полное усвоение этого жизненно важного для организма вещества и таким образом предотвращают развитие многих заболеваний. Таннины чая, особенно в комбинации с витамином С, оказывают выраженное противовоспалительное действие. 

      Крепкий чай можно давать для оказания первой помощи при отравлениях(как средство, возбуждающее при угнетении органы дыхания и сердечную деятельность). Однако нужно помнить, что крепкий чай противопоказан при сердечных заболеваниях, сопровождающихся нарушением ритма, а также при неврозах, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки.

    Если в пожилом возрасте человек страдает запорами, то пить крепкий чай ему не рекомендуется. Поскольку крепкий чай повышает давление, его не стоит употреблять при гипертонической болезни. Смягчает действие чая молоко.    При солнечных ожогах компрессы из крепкого чая снимают боль и воспаления кожи. Они также предотвращают появление таких ожогов, если перед  выходом на солнце смазать открытые части тела заваркой. Зеленый чай принимают при лечении дизентерии, при повышенной проницаемости и ломкости капилляров. В небольших дозах зеленый чай полезен при атеросклерозе. Фитотерапевты многих стран утверждают, что постоянное потребление чая снижает риск возникновения онкологических заболеваний. Конечно, потребление чая должно быть разумным. На Востоке говорят:  «Чем зеленее чай, тем крепче здоровье!» Исследования, проведенные в США, Германии и Японии, показали, что чай«Каркаде» в своем составе имеет практически все витамины в полезных для человеческого организма количествах, укрепляет стенки сосудов, стабилизирует кровяное давление, обладает спазмолитическим и мочегонным действием, улучшает выработку желчи и защищает печень от вредных воздействий.

2.7 . УПОТРЕБЛЕНИЕ ЧАЯ УЧАЩИМИСЯ ШКОЛЫ (СОЦИОЛОГИЧЕСКИЙ ОПРОС)

Во время выполнения работы было получено много полезной и интересной информации о чае. По научным данным, зеленый чай обладает более выраженными

 целебными свойствами, чем черный, но его употребляют реже. Чтобы проверить это, был проведен социологический опрос учащихся нашей школы. Школьникам были заданы следующие вопросы.

1. Какой чай вы употребляете?

2. Предпочитаете крепкий чай или нет?

3. Сколько стаканов чая в день вы выпиваете?

Было опрошено  49  школьников и 10 учителей . Результаты опроса представлены в табл. 4.

Таблица4  Предпочтение в употреблении  чая

Разновидность чая:	Результат опроса, число учащихся в%	Крепость чая:	Результат опроса, число учащихся в%	Число  стаканов  в день:	Результат опроса, число учащихся в%
черный	43	крепкий	25	1–2	4
зеленый	9	некрепкий	34	3–5	40
«Каркаде»	7			> 5	15

 Как  показал  социологический  опрос,  предпочтение отдают черному чаю, т.к. этот напиток более привычный  и  традиционный.  Оказывается,  о  полезных

свойствах зеленого чая  и «Каркаде» многие даже не подозревают и не пробовали эти разновидности чая.

Отношение школьников к чаю закладывается в семье. На  наш  взгляд,  нужно  проводить  разъяснительную работу по пропаганде более полезных видов чая, чем черный.

3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований выяснено много полезных сведений о чае:

·        химический состав чая очень сложен;

·        экспериментально можно выделить составные

·        компоненты  чая  и  провести  с  ними  занимательные опыты;

·        чай«Каркаде» содержит  красящее  вещество, действующее как индикатор;

·        биологическое действие чая на организм многогранно;

·        практически все люди потребляют чай, предпочтительно черный;

·        несмотря на то, что чай очень полезен, следует ограничить употребление крепкого черного чая детям и подросткам.

4.Список использованных источников и литературы

1.     Д.К.Шапиро  «Практикум  по  биологической  химии» 2014 год

2.     Журнал «Воспитание школьников», 1990, №3;

3.     Журнал «Химия» ИД«Первое сентября»),№ 10 2012 год

4.     Ольгин О.М. Давайте похимичим! М.: Детская литература, 2001;

5.      http://www.yandex.ru/

6.      http://ru.wikipedia.org/wiki/%D7%E0%E9

7.      http://www.lenagold.ru/fon/clipart/alf.html

8.      http://animashky.ru/index/0-6

9.      http://animo2.ucoz.ru/photo/animacii_

10.  http://animated-images.su/

11.  http://www.tea.ru/272.html

12.  http://help-in-health.ru/index/chaj/0-105

 Приложение1

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ О ЧАЕ

·        Чтобы получить от чая истинное удовольствие и максимальную пользу, нужно его правильно хранить,  приготовлять и пить.

·        При длительном хранении чая эфирные масла улетучиваются, и он теряет аромат.

·        Чай легко впитывает влагу и восприимчив к разным запахам, поэтому его следует хранить в фарфоровой, фаянсовой или стеклянной чайнице с плотно закрытой крышкой.

·        Качество чайного напитка зависит не только от сорта чая, но и от способа его приготовления. Нужно кипятить  лишь  отстоявшуюся  водопровод-ную  воду,  чтобы улетучился запах хлора. Снимать чайник с огня следует в момент закипания воды. В передержанном кипятке  аромат  чая  исчезает.  Остывшая  кипяченая вода не годится.

·        Согрев заварочный чайник или ополоснув его крутым кипятком, в него насыпают сухую заварку(чайная ложка на стакан воды плюс дополнительно чайная ложка на чайник). Затем чайник заливают кипятком на две трети, а сверху прикрывают полотняной салфеткой. Отверстия на крышке и носике чайника должны быть закрыты, чтобы вместе с паром не испарились ароматические вещества.

·        Настаивают черный чай5 мин., зеленый– 8 мин.

·        Затем заварной чайник доливают кипятком, оставляя 0,5–1 см до крышки. После этого заварку разливают по чашкам или стаканам.

·        Можно приготовить чай в одном большом чайнике: высыпать в него и залить крутым кипятком чай из расчета одна чайная ложка(с верхом) на два стакана воды, а зеленого байхового чая– в два раза больше.

·        Можно сделать и чайный коктейль: на литр воды засыпают по две чайные ложки черного и зеленого чая,  затем на5 мин. чайник накрывают салфеткой, после чего разливают настой.

·        Иногда обходятся вообще без чайника: кладут ложечку чая в стакан, заливают кипятком и накрывают блюдцем. Через5 мин. настой можно пить.

·        Если чай долго настаивать, его качества ухудшаются. Чайник с заваркой нельзя ставить на огонь, а тем более кипятить. Не надо и укутывать его, ибо от этого чай тоже портится.

·        Чай нужно заваривать вдали от рыбы, сырого мяса и других продуктов со специфическими запахами.

·        С чая нельзя снимать пену: именно в поверхностном слое собираются эфирные масла, создающие аромат. Можно перелить часть чая из заварного чайника в чашку и залить его обратно, чтобы чай хорошо перемешался.

·        Заварку в чайнике порой используют вторично, но кипяток доливают только при свежей, еще не остывшей заварке. Оставлять чай на несколько часов, а тем более на другой день нельзя. При сильном охлаждении чая исчезает его аромат и ухудшается вкус.

·         Чай пьют маленькими глотками. Нельзя допускать,  чтобы слишком горячая жидкость попадала в пищевод и желудок.