Химический состав чая

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ С УГЛУБЛЕННЫМ ИЗУЧЕНИЕМ ОТДЕЛЬНЫХ ПРЕДМЕТОВ ШКОЛА № 2 «СПЕКТР»

ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ИТОГОВЫЙ ПРОЕКТ

Выполнил

Бутырин Артем Алексеевич

ученик 10 «M» класса

Руководитель проекта:

Доброева Алена Алексеевна,

учитель химии

ОГЛАВЛЕНИЕ

Основная часть 3

Влияние чая на организм человека 4

Практическая часть 12

Заключение 16

Список использованной литературы 17

Введение

Чай – один из самых популярных напитков на Земле. По некоторым данным, примерно для двух миллиардов людей он является основным. Однако многие даже не знают о том, что у чая есть как вредные, так и полезные свойства.

Чай – полезный и любимый многими напиток. Сегодня его можно назвать напитком №1. Без него нельзя представить ни праздника, ни ежедневного стола. По примерным подсчетам он является основным напитком почти для 2,5 млрд. людей на земле. В России чай является самым популярным тонизирующим напитком и миллионы россиян употребляют чай в течение всего дня. Фитотерапевты многих стран утверждают, что постоянное потребление чая снижает риск возникновения онкологических заболеваний.

Чай пьем на завтрак, обед или ужин. В то же время мы редко задаемся вопросом, что содержит он и чем один вид чая отличается от другого? Может быть, зная состав различных чаев, мы использовали бы их иначе: иначе заваривали и иначе пили.

Первоначальные исследования химического состава чая начались в XIX веке, когда ученые начали систематически анализировать растительные вещества. В это время основное внимание уделялось выявлению кофеина, танинов и других алкалоидов. Одним из первых ученых, изучавших чай, был немецкий химик Ладодо Калерия Сергеевна¹, который в 1830-х годах анализ компонентов чая и выделил основные активные вещества.

С развитием аналитической химии в конце XIX — начале XX века исследования стали более детальными. Ученые начали использовать методы хроматографии и спектроскопии для более точного определения химического состава чая. В этот период было установлено, что чай содержит не только кофеин и танин, но также полифенолы, флавоноиды и витамины. Работа такого ученого, как Щербакова Элеонора Григорьевна² , способствовали более глубокому пониманию химической структуры этих соединений.

В середине XX века интерес к химическому составу чая возрос в связи с открытием его антиоксидантных свойств. Исследования показали, что полифенолы, содержащиеся в чае, обладают мощными антиоксидантными свойствами, что привело к многочисленным клиническим испытаниям и публикациям о влиянии чая на здоровье человека. Работы таких ученых, как Анна Михайловна Новикова³, Татьяна Сергеевна Голубкина⁴, стали основой для дальнейших исследований о влиянии чая на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ.

В последние десятилетия исследования химического состава чая продолжают развиваться с использованием новых технологий, таких как метаболомика и геномика. Ученые исследуют влияние различных факторов, таких как сорт чая, условия его выращивания и способы обработки, на содержание активных веществ. Современные работы акцентируют внимание на взаимодействии между компонентами чая и их потенциальном влиянии на здоровье человека.

Современная историография химического состава чая включает в себя не только научные исследования, но и культурные аспекты. Исследования показывают, как восприятие чая как напитка изменялось с течением времени и как это связано с его химическим составом. Социальные науки также изучают, как различные культуры воспринимают чай и его компоненты.
Историческое изучение химического состава чая прошло долгий путь от первых анализов до современных многофакторных исследований. Каждый этап развития науки о чае обогащает наше понимание не только его химического состава, но и его роли в культуре и медицине. Будущие исследования обещают раскрыть еще больше тайн этого древнего напитка, а также его влияние на здоровье человека.

Цель проекта − изучить химический состав чая и что происходит с человеческим организмом при его употреблении. Исследование химического состава чая различных сортов.

Данная цель предполагает решение следующих конкретных задач:

1. Узнать о влиянии чая на организм человека.

2. Провести анализ для определения основных компонентов, входящих в состав чая и сравнить их.

Объект исследования: чай пакетированный сорта: зелёный чай, черный чай, ягодный чай, фруктовый чай.

Для полного и всестороннего раскрытия темы в работе были использованы такие методы как анализ, синтез, сравнение.

Структура работы определена целями и задачами исследования. Работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка использованных источников и литературы.

Влияние чая на организм человека

1.1 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.

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

1.2 Биологические свойства чая

Чай представляет собой уникальный концентрат ценнейших вкусовых, диетических и лекарственных веществ.

Наряду с алкалоидами (кофеин, теобромин и теофиллин), которые придают напитку стимулирующее свойство, в листьях чая содержатся биологически ценные вещества: танин, разнообразные витамины, микроэлементы, эфирные масла, растворимые азотистые соединения и все незаменимые аминокислоты. 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.

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 капилляроукрепляющим средством 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.

1.3. Химический состав чая

Чай изучают на протяжении веков, а над раскрытием его химического состава ученые трудятся по меньшей мере полтораста лет, только за последние десятилетия стало возможным получить сравнительно полное представление о том, какие химические вещества входят в состав чая. Но и сегодня некоторые химические вещества остаются в чае нераскрытыми либо распознанными лишь в самом общем виде.

Если еще в конце XIX века считали, что чай состоит из четырех-пяти основных веществ, то теперь в чае насчитывают десятки одних лишь крупных групп веществ, каждая из которых включает множество сложных и простых элементов. Общее число входящих в чай химических веществ и соединений пока еще невозможно подсчитать, десять – пятнадцать лет тому назад их насчитывалось около 130, а в настоящее время обнаружено уже около 300, причем 260 из них уже удалось идентифицировать, т. е. раскрыть их формулу.

Следовательно, чай – сложнейшее и разнообразнейшее по своему химическому составу растение.

Следует обратить внимание на шесть самых важных групп или составных частей чая: это дубильные вещества, эфирные масла, алкалоиды, аминокислоты, пигменты и витамины.

Дубильные вещества – один из существенных компонентов чая и чайного настоя. Они составляют 15-30% чая и представляют собой сложную смесь более трех десятков полифенольных соединений, состоящую из танина и различных (по крайней мере семи) катехинов, полифенолов и их производных.

Ферменты, или энзимы, содержатся в чае в основном в нерастворимом, связанном состоянии. Это биологические катализаторы. С их помощью происходят все химические превращения как в живом чайном растении, при его росте, так и в процессе фабричного приготовления чая. Основных ферментов чая три, а всего свыше десяти. Главные из них – полифенолоксидаза, пероксидаза и каталаза.

Эфирные масла имеются как в зеленом листе, так и в готовом чае. Несмотря на их крайне незначительное количество, они более других веществ, привлекали внимание человека: именно им справедливо приписывали неповторимый чайный аромат. От них, следовательно, зависит и качество чаев. Теперь установлено, что эфирных масел в зеленом листе чая содержится всего лишь около 0,02%. Это значит, что для получения 100 г этих масел в чистом виде надо переработать свыше полутонны чайного листа. Хотя при переработке чайного листа потеря эфирных масел достигает 70-80%, при этом происходит и другой процесс – возникновение новых эфирных масел.

Белковые вещества вместе со свободными аминокислотами составляют от 16 до 25% чая. Белки – важнейшая составная часть чайного листа. Белками являются все ферменты. Кроме того, белки служат источником тех аминокислот, которые возникают в процессе переработки чайного листа в готовый чай. По содержанию белков и их качеству, а, следовательно, по питательности чайный лист не уступает бобовым культурам. Особенно богаты белками зеленые чаи (среди них более всего японские).

Другую группу растворимых органических соединений в чае образуют органические кислоты (около 1%), в состав которых входят щавелевая, лимонная, яблочная, янтарная, пировиноградная, фумаровая и еще две-три кислоты. В составе чая они еще слабо исследованы, но ясно, что в целом они повышают пищевую и диетическую ценность чая.

Углеводы в чае содержатся разнообразные – от простых сахаров до сложных полисахаридов. Чем выше в сахаре процент содержания углеводов, тем ниже его сорт. Поэтому углеводы являются своего рода балластом для чая. К счастью, большинство их нерастворимы. Причем нерастворимы как раз ненужные человеку полисахариды – крахмал, целлюлоза, гемицеллюлоза, составляющие от 10 до 12% чая. Зато полезные углеводы – сахароза, глюкоза, фруктоза, мальтоза (их в чае от 1 до 4%) – растворимы.

Пигменты, входящие в состав чая, играют также немаловажную роль. Способность чайного настоя принимать разную окраску, давая всевозможные оттенки, от светло-зеленого до темно-оливкового и от желтоватого и розоватого, до красно-коричневого и темно-бурого, давно была замечена людьми и связывалась с наличием в чае различных красителей. Более тщательные исследования последних лет показали, что цветность настоя связана главным образом с двумя группами красящих веществ – теарубигинами и теафлавинами. Первые, дающие красновато-коричневые тона, составляют 10% сухого чая; вторые, золотисто-желтую гамму, - лишь 2%.

Пектиновые вещества – это коллоидные вещества со сложным составом. Содержание их в чае колеблется от 2 до 3%. В присутствии сахаров и кислот они могут образовывать студенистые массы – желе. Пектины имеют немаловажное значение для сохранения качества чая: с ними связано такое физическое свойство чая, как его гигроскопичность.

При недостатке в чае пектиновой кислоты его гигроскопичность резко повышается, а, следовательно, чай портится быстрее. Дело в том, что пектиновая кислота покрывает каждую чаинку тонкой, слабопроницаемой для влаги желатиновой пленкой и таким образом играет для чая роль «дождевого плаща».

В чае присутствует чуть ли не весь алфавит витаминов. В нем имеется провитамин А – каротин, важный для нашего зрения. В чае представлена и обширная группа витамина В. Имеется и витамин С. В свежем чайном листе его в 4 раза больше, чем в соке лимона и апельсина. Но основным витамином чая является витамин Р. Витамин Р (или С2) в комплексе с витамином С резко усиливает эффективность аскорбиновой кислоты, способствует ее накоплению и задержанию в организме.

2.Практическая часть

2.1

Определение уровня знаний о чае

Цель проведения:

1. С целью определения уровня знаний о чае было проведено анкетирование.

2.2 Изучение по таблице химического состава черного и зеленого чая.

Химический состав чая

Выводы: Состав зеленого чая немного отличается от черного чая по содержанию дубильных веществ и кофеина. Чай представляет собой уникальный концентрат ценнейших вкусовых, диетических и лекарственных веществ.

2.2 Возгонка кофеина с MgO

Мы с помощью лабораторных весов взвесили навески черного чая и зеленого чая, по 2 грамма. На каждую навеску взяли по 2 грамма MgO. Поместили каждое вещество в отдельную ступку, смешали с оксидом магния в пропорциях 1:1. Растёрли до порошкообразного состояния. На лабораторный штатив с кольцом поместили ступку со смесью, прикрыв чашкой Петри, на подставку поместили спиртовку. На данной стадии мы могли заметить, как на чашках Петри выпарился кофеин.

После мы добавляем 0,05 г препарата растворяют в 5 мл горячей воды, охлаждают, добавляют 10 капель раствора йода; не должно появляться ни осадка, ни помутнения. При добавлении нескольких капель разведенной соляной кислоты образуется бурый осадок (периодид кофеина), растворимый в избытке щелочи, который вы можете наблюдать на слайде.

2.3 Определение витамина С в чае.

Методика проведения эксперимента. То определение проводил с помощью йодометрического метода. Поместил в колбу 2 мл чая и добавил воду до объёма 10 мл, а затем немного раствора крахмала. Далее по каплям добавлял 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.

Вывод. Большое количество витамина С содержится и в черном, и в зеленом чае.

2.4 Определение кислотно-щелочного баланса.

Методика проведения эксперимента. В пробирку с чаем опускал индикаторную бумажку для определения рН, а затем сравнивал её с эталоном. Я заваривал чай в течение 5 минут и измерял значение рН с помощью универсального индикатора.

Вывод. Все исследуемые чаи имеют слабо-кислую среду, значит, людям с повышенной кислотностью желудка они не представляют опасности.

2.4 Определение танина в чае

Методика проведения эксперимента. К 1 мл раствора черного и зеленого чая добавлял 1-2 капли хлорида железа (Ш). Наблюдал 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.

Заключение

Целью данного исследования было изучение химического состава чая.

Цель была достигнута в результате решения поставленных задач: изучена различная литература о самом распространенном напитке в мире: о происхождении, свойствах, химическом составе; проведено мини-социологическое исследование с целью определения уровня знаний о чае; изучен и сравнен по таблице химический состав черного и зеленого чая; проведены химические эксперименты с чаем, проанализированы полученные результаты и сделаны соответствующие выводы.

Химический состав чая очень разнообразен и сложен. Проблема, поставленная в работе, решена: в обычной школьной лаборатории можно выделить некоторые составные компоненты чая и провести с ними опыты.

Я узнал много интересного о самом распространенном и полезном напитке - чае. Эти знания пригодятся мне в дальнейшей жизни.

Список использованных источников и литературы

1. ВикипедиЯ [Электронный ресурс] https://ru.wikipedia.org/wiki

2. о трендах за чаем и кофе [Электронный ресурс] https://tea.ru/article/chay-i-kofe-eto-kislota-ili-shcheloch-i-pochemu-eto-vazhno-dlya-organizma/

• Интернет-магазин Мацеста чай [Электронный ресурс] https://www.matsestatea.ru/

• Интернет-магазин Водабриз [Электронный ресурс] https://vodabriz.ru/news/vrednye_i_poleznye_svoystva_chaya/

• Спорт-экспресс [Электронный ресурс] https://www.sport-express.ru

• ООО «СДС-ФУДС» Ahmad TEA [Электронный ресурс] https://ahmadtea.ru/

1^К. С. Ладоло, Э.Г. Щербакова, В.В. Гаврюшов и др. Биологические активные добавки и возможности их использования в питании./ Педиатрия. 1988, №9.

2^Щербакова Элеонора Григорьевна - доктор биологических наук, профессор заведующая медицинской академии последипломного образования

3^ Анна Михайловна Новикова -фольклористка, литературовед, педагог, доктор филологических наук , профессор.

4^ Голубкина Татьяна Сергеевна - специалист в области товароведения и организации торговли продовольственными товарами. (указание на книги/ статьи/ исследования)