Исследование химического состава различных сортов чая и их физиологическое воздействие на организм человека

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНО УЧРЕЖДЕНИЕ

МОУ «БОЛЬШЕИЖОРСКАЯ ШКОЛА»

Исследовательская работа

«Исследование химического состава различных сортов чая и их физиологическое воздействие на организм человека»

Работу выполнили: ученики 8 класса

МОУ «Большеижорская школа»

Виданов Илья и Костева Дарья

Руководитель:

Бендзюк Елена Игоревна

Учитель химии

Большая Ижора

2022

Содержание

Введение …………………………………………………………………………3

1. Основная часть …………………………………………………………….5

1. История возникновения чая ………………………………………………5

2. Классификация чая ……………………………………………………….6

3. Химический состав чая …………………………………………………...9

4. Биологические свойства и воздействие чая на организм человека ……12

1. Практическая часть ..…..…………………. ……………………………….15

   1. Социологический опрос …………………………………………………..15

   2. Анализ состава чая, представленного в торговой сети пгт. Большая Ижора ………………………………………………………………………15

2.3. Экспериментальное выделение из чая компонентов ………………….....15

2.3.1. Выделение кофеина …………………………………………………….. 15

2.3.2. Извлечение танина из чая …………………………………………… .....16

2.3.3. Определение витамина С в чае …………………………… ……………16

2.4. Определение кислотно-щелочного баланса (pH) ……………………… ..17

2.5.Определение удельной электропроводимости …………………… ...…....17

Заключение. ……………………………………………………………………...19

Список использованной литературы ………………………………………20

Приложения

Введение

Чай крепче, если он с добрым другом разделен.

За чаем не скучаем – по семь чашек выпиваем.

Чай не пьешь – откуда силу возьмешь?

Чай не пить, так на свете не жить.

Народные пословицы.

Чай – полезный и любимый многими напиток. Сегодня его можно назвать напитком №1. Но пьем ли мы чай правильно? Знаем ли мы, какую пользу приносит чай? Умеем ли мы выбирать себе чай? Какой чай нравится большинству из нас больше всего и почему? Над этими вопросами большинство людей вообще не задумываются, а между тем они не такие уж и напрасные.

Фитотерапевты многих стран утверждают, что постоянное потребление чая снижает риск возникновения онкологических заболеваний. Чай хорошо воздействует на организм человека, снимает утомление и головную боль, повышает физическую активность, стимулирует работу головного мозга и сердца.

Чай хорошо адсорбирует вредные вещества (тяжелые металлы, радионуклиды) и выводит их из организма. Чай хорошо действует на пищеварение и нервную систему, стимулирует деятельность сердца и сосудистой системы, понижает кровяное давление и повышает жизненную энергию человека.

Чай - нужный для человека пищевой продукт, чтобы его потребление приносило максимум пользы нужно, чтобы оно основывалось на знаниях, на современном научном представлении о чае. Мы выбрали эту тему, чтобы узнать больше о свойствах, качестве, составе и способах приготовления чая и посмотреть на чай с химической точки зрения.

Объект исследования: черный и зеленый чай, представленный в торговой сети пгт. Большая Ижора.

Предмет исследования: химические вещества, входящие в состав чая.

Цель исследования - изучить химический состав разных сортов чая и узнать и их воздействие на организм человека. Научиться правильно выбирать данный продукт.

Задачи:

1. Изучить историю возникновения чая, его появление в России.

2. Изучить литературу, о химическом составе различных сортов чая.

3. Изучить биологическую роль чая и его влияние на здоровье человека.

4. Изучить методику выделения компонентов чая и провести анализ состава чая.

5. Сравнить виды чая по составу.

6. Сопоставить результаты исследований с покупательским спросом.

7. Дать рекомендации по выбору сортов чая.

Гипотеза – ­­­ исследуя чаи разных видов (черный и зеленый), предполагаем, что наиболее полезно пить зеленый чай.

Практическая значимость работы заключается в том, что в ходе теоретического и практического изучения химического состава чая, мы узнаем о пользе или вреде чая. Можно дать рекомендации по выбору и употреблению этого напитка.

Методы исследования:

• поисковый (сбор информации по теме);

• лабораторное исследование;

• анализ и систематизация собранной информации.

1. Основная часть

   1. История возникновения чая

Чай – в переводе с китайского означает «молодой листочек». Чай происходит из Китая, где имеет огромное народно-хозяйственное значение.

В китайской летописи можно прочесть о благоприятном влиянии чая: «Усиливает дух, смягчает сердце, удаляет усталость, облегчает и освежает тело, пробуждает мысль и не дозволяет поселиться лености, проясняет восприимчивость».

Существует несколько легенд о возникновении чая.

По первой версии это случилось около 5000 лет тому назад. Китайский император Ши Нун, объезжая свои владения, остановился на привал. Так получилось, что несколько листочков попали в котел с кипящей водой. Император пригубил этот отвар и ощутил прилив сил. Так по первой легенде были открыты удивительные свойства чая.

Вторая легенда гласит, что чай вырос из век буддийского монаха, который отрезал их себе в наказание за сон на молитве.

Так китайцы узнали о чае. Однако их соседи, Корея и Япония, узнали о нём только в начале 800-х годов.

В Европу чай завезли в 1517 г. португальские моряки, но как напиток он получил распространение только в XVIII в.

А в России о чае впервые узнали в 1638 году, когда русский посол в Монголии Василий Старков получил в дар от Алтын-хана 4 пуда чёрного чая и привёз его к Московскому двору, для царя Михаила Федоровича, «ради варения чая». Напиток понравился, и его стали завозить из Китая.

В Туле были изобретены самовары для чая. Но, несмотря на широкое распространение этого напитка, выращивание чайных растений и изготовление чая, долгое время было под секретом у китайцев. В России секрет смогли раскрыть лишь в конце XIX в.

Первый чайный куст как диковинка был посажен в 1814 г. в Крыму в Никитском ботаническом саду. Оттуда в 1833 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.

1. Классификация чая

Чай классифицируется:

1. По цвету: черный, зеленый, красный, жёлтый.

2. По месту произрастания: Индийский, Китайский, Грузинский, Цейлонский и т.д.

3. По качеству: букет, высший сорт, 1-й сорт, 2-й сорт, 3-й сорт.

В зависимости от исходного сырья и технологии переработки:

• байховый (рассыпчатый);

• прессованный — кирпичный, плиточный, таблетированный;

• экстрагированный (быстрорастворимый) — концентрированные жидкие или сухие экстракты черного или зеленого чая;

• гранулированный — черный или зеленый чай, скрученный и шарик (гранулу, горошек) по особой технологии с использованием машин;

• ароматизированный.

Наибольшим спросом у потребителя пользуется черный байховый чай.

Черный байховый чай. Классическая технология черного байхового чая включает следующие операции: сбор чайного листа, его завяливание, скручивание, ферментацию, сушку, сортирование сортового чайного листа.

Сортируют чай после сушки по роду листа, размеру чаинок на: листовой (Л-1, Л-2, Л-3), ломанный (мелкий) (M-1, М-2, М-3) - из этих фракций формируют фабричные сорта.

Зеленый байховый (кок-чай) чай обладает наиболее высокими тонизирующими и освежающими свойствами и является самым ценным видом чая в пищевом отношении.

По химическому составу зеленый байховый чай близок к чайному листу, чем и объясняется его высокая ценность. Производится из того же сырья, что и черный, — из верхушек молодых побегов чайного дерева — флешей. Чайный лист не подвергается ни завяливанию, ни ферментации. Технология включает следующие операции: 1 — пропаривание (фиксация) листа; 2 — подсушка листа до 60%-ной влажности; 3 — скручивание листа; 4 — зеленая сортировка; 5 — сушка; 6 — сортирование.

В результате отсутствия процесса завяливания и ферментации зеленый чай сохраняет 90% танина из имеющегося в зеленом листе (в черном сохраняется до 50%) и наибольшее количество витамина С по сравнению с другими чаями.

Чай зеленый байховый первичной переработки вырабатывают трех видов: крупный (листовой) - (Л-1, Л-2, Л-3); мелкий (резаный) – (М-2, М-3); крошка и высевки, которые гранулируют.

Красный байховый чай (ООЛОНГ, или УЛУН) — это чай, при получении которого применяется процесс обжаривания недоферментированного сортового чайного листа. Вырабатывают красный чай только в Китае и используют как самостоятельный продукт, а также для улучшения качества черных чаев. Красный чай сочетает некоторые свойства черных и зеленых чаев.

Отличительной особенностью красного чая, позволяющей определить его подлинность, является окраска распаренного листа — красная по краям и зеленоватая в центре.

Желтый байховый чай — это чай, при получении которого применяется совместное скручивание фиксированного и завяленного сортового чайного листа. Для получения желтого чая используется самое высококачественное сырье — молодые побеги, преимущественно почки чайного листа, поэтому все сорта желтого чая — только высококачественные.

Сущность традиционной технологии производства желтого чая состоит в завяливании или даже высушивании сырья в тени либо на солнце. В зависимости от этого чай делят на теневой или солнечный.

По внешнему виду желтый чай почти не отличается от черного, только чаинки имеют едва различимый оливковый цвет. Тонизирующее действие сильнее, чем у черных чаев.

Ароматизированный чай получают из любых типов байховых чаев — черного, зеленого, желтого и красного. Ароматизированный красный чай называют «Пушонг».

Применяют несколько способов ароматизации чая. Наиболее древний способ состоит в перемешивании свежеприготовленного, еще теплого, чая с душистыми цветами (жасмин, душистая маслина, роза, флоридская гардения и др.) и другими частями растений, выдержке чая с ароматным сырьем от нескольких часов до суток, изъятии его из чая и подсушивании чая. В зависимости от вида ароматного сырья аромат в чае сохраняется от 1 до 6 лет.

Второй способ заключается в добавлении к чаю ароматических эссенций (в основном синтетических). Качество чая, как правило, ниже, особенно при использовании синтетических ароматизаторов.

По третьему способу чай ароматизируют, добавляя сухие цветы жасмина, листья мяты, герани, эвгенольного базилика и др. в количестве от 3 до 13%.

Фруктовый и травяной чаи нельзя считать настоящим чаем, поскольку чайного листа в них нет. Фруктовые чаи (заваренные сухие кусочки фрук­тов), хороши тем, что не содержат кофеина и их можно пить на ночь.

Наконец, чайные напитки — это напитки, изготовленные из цветов, плодов, ягод, почек, листьев и других компонентов, разрешенных к примене­нию в качестве пищевого сырья.

1. Химический состав чая

В научной литературе существует много версий химического состава чая. Наиболее точная версия представлена в таблице №1.

Таблица №1

Химический состав чая

В чайном листе содержится воды 72-82%, сухих веществ – 18-28%.

В состав сухих веществ листьев чайного растения и готового чая входят:

• дубильные (танин, полифенолы, катехины и их производные)

• азотистые (аминокислоты)

• мине­ральные вещества,

• алкалоиды (кофеин, теобромин, теофелин),

• эфирные масла,

• углеводы (сахара, полисахариды, пектиновые вещества, целлюлоза и др.),

• витамины,

• ферменты,

• красящие ве­щества,

• органические кислоты и др.

Сухие вещества, входящие в состав чайного листа, подразде­ляют на растворимые и нерастворимые в горячей воде. Первая группа веществ называется экстрактом. Чем больше экстрактив­ных веществ, тем выше качество чая.

Важнейшими компонентами чайного экстракта являются: ду­бильные вещества (8—19% — в черном и 10—30% — в зеленом), кофеин (1,8-3,5%), эфирные масла (0,006-0,021%).

Дубильные вещества играют существенную роль в образовании цвета настоя, терпкого вкуса, аромата и других свойств готового чая. Танин чая (танино-катехиновый комплекс) — смесь кристаллических веществ, называемых катехинами, сконцентрированных в соке клеток паренхимной ткани листа и являющихся биохимической основой производства чая. Дубильные вещества и продукцию их окисления при технологической переработке чайного сырья, взаимодействуя с аминокислотами, образуют ароматические вещества.

Кофеин тонизирует центральную нервную систему организма человека и при этом облегчает восприятие ощущений, повышая работоспособность скелетных мышц, сердца и оказывает мочегонное действие. В организме не задерживается и не накапливается.

В процессе переработки чайного листа количество свободного кофеина уменьшается, так как он образует с танином окситеатаниат кофеина. Наличие этого соединения наблюдается при охлаждении прозрачного горячего чайного настоя. При этом выпадает муть, что считается признаком хорошего качества чая.

Больше всего танина и кофеина накапливается в листовой почке, первом и втором листьях флеши, а в стебле и черенках их мало.

Аромат чая (букет) слагается из эфирных масел зеленого чайного листа и специфического аромата, образующегося при переработке сырья, в процессе которой количество эфирных масел примерно удваивается и в готовом продукте достигает 0,02%.

В чае обнаружены витамины С, В₁ (тиамин), В₂ (рибофлавин), РР (никотиновая кислота), В₅ (пантотеновая кислота), Е (токоферол), К (филлохинон) и др. В процессе переработки сырья, особенно при получении черного чая, в результате окислительных реакций при ферментации значительная часть витамина С разрушается.

Таблица 2

Витамины, входящие в состав чая

Количество зольных веществ в зеленом листе и готовом чае колеблется от 4 до 7%. Среди них наиболее важное значение имеет калий, фосфор, натрий, кальций, магний. Чай высокого качества содержит больше калия и фосфора, с ухудшением качества увели­чивается содержание натрия, кальция, частично магния.

В чае низкого качества общей золы больше, чем в чае высокого качества, а процент содержания растворимой золы, соответствен­но, наоборот.

Пигменты, входящие в состав чая, придают чайному настою самую различную окраску и оттенки. Цвет чайного настоя определяют две группы красящих веществ – теарубигены и теафлавины. В готовом сухом чае теарубигены составляют около 10% и придают чаю при заваривании красно-коричневые тона, а теофлавины около 1-2% и дают золотисто-желтую гамму.

1. Биологические свойства и воздействие чая на организм человека.

Чай представляет собой уникальный концентрат ценнейших вкусовых, диетических и лекарственных веществ. Поэтому, потребление чая оказывает благотворное воздействие на самые различные системы органов человека, что позволяет говорить о нём не только как о повседневном напитке, но и как о профилактическом и даже лечебном медицинском средстве.

Чайный лист как раз и привлек внимание ученых кругов многофункциональным воздействием алкалоидов (кофеин, теобромин и теофиллин).

Кофеин в соединении с танинами (теин), а также теакахеины оказывают капилляроукрепляющее и гипотензивное действие, стабилизируют коллаген сосудистых стенок, способствуют лучшей активности витамина С. Благодаря танину, чай для человека является основным поставщиком витамина Р.

Теин ускоряет метаболизм, способствует укреплению сухожилий, костей, образованию крови, поддерживает функцию щитовидной железы. Он не накапливается в организме, что снижает риск отравления кофеином при частом употреблении чая.

Теобромин и теофиллин обладают сосудорасширяющим и мочегонным действием.

Наряду с алкалоидами, в листьях чая содержатся биологически ценные вещества — танин, разнообразные витамины, микроэлементы, эфирные масла, растворимые азотистые соединения и все незаменимые аминокислоты. В чае обнаружено около 17 аминокислот, среди них глютаминовая, которая необходима для жизнедеятельности человеческого организма и способствует восстановлению нервной системы после напряженной работы.

В нем много различных фенольных соединений, которые придают напитку уникальные целебные свойства. В большей или меньшей степени все они сохраняются в готовом чае и вместе с другими полезными соединениями при правильной заварке переходят в настой, тогда как балластные и вредные вещества чая остаются нерастворенными.

Современной наукой полностью подтверждается высказывание древних китайцев, что чай положительно действует на пищеварительную, кровеносную и нервную системы. Классическими работами И. П. Павлова было доказано, что вещества, содержащиеся в чае, тонизируют центральную нервную систему, усиливают сердечную деятельность, возбуждают желудочную секрецию. Ни один напиток не имеет такого богатого комплекса биологически ценных, целебных качеств. Лечебное и профилактическое действие чая делает его одним из важных средств современной медицины.

Сок свежих листьев, отвар, настой или экстракт различных сортов и видов чая применяются при различных патологиях. Чай является прекрасным средством для укрепления капилляров, из-за содержания в нем разных витаминов и комплекса катехинов, обладающих витаминными свойствами. Чай усиливает деятельность нервной системы и рассеивает сонливость, полезен как при дневной, так и при ночной работе, улучшает зрение, помогает человеку сосредоточить внимание, оказывает мочегонное, антитоксическое действие, повышает общий тонус организма.

В целом можно сказать, что, на уровне нынешних знаний о действии чайного напитка на человеческий организм, явных отрицательных последствий потребления нормального чая не было выявлено. Под «нормальным» здесь понимается, независимо от типа, достаточно высокого качества чай, который правильно хранился, был правильно заварен и употреблён в не чрезмерном количестве.

Реальную опасность может представлять только некачественный чай, изготовленный с нарушениями технологии, либо хранившийся рядом с вредными веществами. Чай чрезвычайно легко впитывает пары посторонних веществ, и в случае хранения совместно с ядохимикатами, моющими средствами или другими вредными веществами может стать просто ядовитым. Отравление таким чаем особо опасно из-за чрезвычайно затруднительной диагностики.

Также может нанести вред здоровью грубое нарушение технологии заваривания чая. При вываривании чая, его кипячении, длительном прогревании заварки многие полезные вещества чая разрушаются, а в настой выделяются нерастворимые обычно алкалоиды, которые могут оказать вредное воздействие.

1. Практическая часть

2.1. Социологический опрос

В ходе работы мы провели социологический опрос. Нами были опрошены 58 учащихся МОУ «Большеижорской школы» разного пола и возрастов. Им предлагалось ответить на вопросы анкеты (Приложение №1). По результатам опроса была составлена таблица (Приложение №2).

1. Анализ состава чая, представленного в торговой сети

пгт. Большая Ижора

По результатам опроса были выявлены популярные сорта чая, с которыми мы продолжили дальнейшую работу. Были отобраны 5, наиболее популярных, торговых марок чая: 4 вида черного сорта и 1 вид зеленого сорта. Практическую работу начали с изучения информации на упаковках (Приложение №3). Нас интересовали: наименование и местонахождение изготовителя, место фасовки, масса нетто, срок хранения, способ приготовления, сорт, состав, время сбора чайного листа.

Вывод: ни на одной из упаковок не было указано время сбора чайного листа. Производитель «Акбара» не указал местонахождение изготовителя.

1. Экспериментальное выделение из чая компонентов

2.3.1. Выделение кофеина

1. В фарфоровый или металлический тигель положить измельченный в ступке черный чай(2г) и 2г оксида магния.

2. Смешать оба вещества и поставить тигель на огонь.

3. Нагрев должен быть умеренным, не слишком энергичным.

4. Сверху на тигель поставить фарфоровую чашку и налить в нее холодную воду.

5. Через некоторое время прекратить нагрев, осторожно снять чашку с тигля и соскрести кристаллы в чистую чашку.

Вывод: ни из одного сорта чая мы не смогли выделить кофеин, но выделили его из ампул «Кофеин – бензоат натрия».

2.3.2. Извлечение танина из чая

1. К 1 мл раствора чая добавить 1-2 капли хлорида железа (III).

2. При наличии танина чай окраситься в темно-фиолетовый цвет.

Таблица № 3

Вывод: наименьшее количество танина содержится в чае «Принцесса Нури».

2.3.3. Определение витамина С в чае

1. Поместить в колбу 2 мл чая и добавить воду до объема 10 мл, а затем немного раствора крахмала.

2. Добавлять по каплям раствор йода до появления устойчивого синего окрашивания, не исчезающего 10-15с.

Таблица № 4

Для определения количества витамина С мы использовали следующие вычисления:

1мл йода – 28капель йода

Х мл йода— число капель (Смотри второй столбик).

1 мл йода—35 мг витамина С

Объём йода—Х мг витамина С

Вывод: витамина С больше всего содержится в зеленом чае (см. Greenfield) , а меньше в черном чае (см. Lipton).

2.4. Определение кислотно-щелочного баланса (pH)

1. В пробирку с настоем чая опустить датчик для определения pH.

2. Измерять значение в течение 1 минуты.

Таблица № 5

На основании эксперимента мы сделали вывод о среде в 5 настоях чая: она оказалась нейтральной.

2.5. Определение удельной электропроводимости

1. В пробирку с настоем чая опустить датчик для определения удельной электропроводимости.

2. Измерить значение электропроводимости.

Таблица № 6

Вывод: наименьшая электропроводимость в чае Riston, а наибольшая - в Акбар.

Заключение

В результате проведенного исследования мы изучили химический состав чая. Убедились, что он очень сложен. Определили наиболее тианиносодержащие сорта чая, также сорта с большим содержанием витамина С.

Часто производители умалчивают о времени сбора чайного листа.

Рекомендуем для чаепития зеленый чай «Greenfield», который показал наилучшие результаты.

Результаты данной работы могут быть использованы для проведения бесед о пользе чая, а также в качестве дополнительных материалов на уроках химии и биологии.

Итак, из результатов проведённого исследования на содержание витамина С, мы пришли к заключению: все исследуемые образцы чаёв содержат витамины С, следовательно наряду с овощами, соками и фруктами они являются источниками витаминов круглый год. Особенно приятно согреться горячим чаем зимой. Содержание витамина С больше всех в марке зелёного чая. Мы исследовали только одну марку зелёного чая «Greenfield» (чай зелёный коллекционный пакетированный).

Среди других исследуемых образцов лидируют по содержанию витамина С марки «АКБАР» и чай «Lipton».

Наименьшее количество танина содержится в чае «Принцесса Нури». Кофеин мы не смогли выделить ни из одного сорта чая.

Рекомендуем ежедневно пить не газированные напитки, а чай, он снабдит ваш организм витаминами, так необходимыми для вашего здоровья.

Список использованной литературы

1. Анисимов А. А. Основы биохимии. / Анисимов А. А. М: Высшая школа,1986 , 551 с.

2. З. Гауптман, Ю. Грефе - «Органическая химия» пер. с нем. Под редакцией пр. В.М. Потапова. Издательство «Химия», 1979год.

3. Коллектив авторов Санкт-Петербургского торгово-экономического института (А.А. Вытовтов) – «Товароведение и экспертиза потребительских товаров». Учебник, 2-ое издание; переработанное, дополненное. Издательство «Инфра - М», 2009год.

4. Кустова Т. П., Кочетова Л. Б. Методическое пособие “Биологическая химия и молекулярная биология” (на базе ИвГУ) / Кустова Т. П., Кочетова Л. Б. Иваново: 2007, 123-124с.

5. Лайтинен Г. А., Харрис В. E. Объемный анализ, пер. с англ., т. 3,/ Лайтинен Г. А., Харрис В. E. - M.: 1961, с. 41-72

6. О. Ольгин - «Опыты без взрывов». Издательство второе, переработанное. - М.: изд-во «Химия», 1986 год.

7. Челнокова В. Н.. Похлебкин В. В. Чай для Вас. [Электронный ресурс]//[Персональная страница В.Н. Челнокова, В.В. Похлебкин]/URL http://www.tea4you.ru/properties2.html

Приложение 1

Социологический опрос

Анкета

1. Как часто употребляете чай?
2. В какое время суток чаще пьете чай?
3. Какой(-ие) вид(-ы) чая предпочитаете?
   a) Зеленый
   б) Черный
   в) Красный
   г) Белый
4. Какую марку чая предпочитаете?
5. Какой крепости чай завариваете?
   a) Крепкий
   б) Средней крепости
   в) Слабо заваренный
6. Хотите ли узнать о химическом составе чая?
   a) Да
   б) Все равно какой состав
   в) Знаю

Приложение 2

Результаты социологического опроса

Приложение 3

Анализ состава чая представленного в торговой сети пгт. Большая Ижора