В готовой индивидуальной исследовательской работе по химии на тему «Витамин С в продуктах питания» была проанализирована информация из истории витамина С, приведена подробная характеристика аскорбиновой кислоты и определено место витамина С в современной классификации витаминов.

Подробнее о проекте:

В ходе работы над ученическим исследовательским проектом по химии на тему «Витамин С в продуктах питания» была изучена справочная литература по теме, проведено исследование физических свойств аскорбиновой кислоты, рассмотрена фармакология аскорбиновой кислоты, определены области применения витамина С и источники получения витамина С.

В рамках научно-исследовательской работы о составе крема «Витамин С в продуктах питания» автором проекта была изучена биологическая роль аскорбиновой кислоты, рассмотрены продукты питания на наличие в них витамина С в продуктах питания, осуществлена практическая работа по получению аскорбиновой кислоты из пищи.

Оглавление

Введение
1. Характеристика витамина С.
2. Место витамина С в современной классификации витаминов.
3. Физические свойства аскорбиновой кислоты.
4. Фармакология аскорбиновой кислоты.
5. Применение витамина С.
6. Получение витамина С.
7. Биологическая роль витамина С.
8. Витамин С в продуктах питания.
9. Практическое получение аскорбиновой кислоты из пищи.
Заключение
Список литературы

Витамины (лат. vita жизнь + амины) – низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, абсолютно необходимые для нормальной жизнедеятельности организмов. Являются незаменимыми пищевыми веществами, т.к. многие не синтезируются организмом человека и поступают главным образом в составе продуктов питания. Витамины повышают жизненный тонус, выносливость и сопротивляемость организма к инфекционным и другим заболеваниям, регулируют обмен веществ. И если их недостаточно в пищевом рационе человек заболевает так называемым гиповитаминозом. Известно несколько десятков витаминов, но чаще всего не хватает организму таких, как С, В1, В2, А, Д, Р, РР.

Витамины – это биологические активные вещества, действующие в очень незначительных количествах.

Известно 13 незаменимых пищевых веществ, которые безусловно являются витаминами. Их принято делить на водорастворимые и жирорастворимые.

Водорастворимые витамины – это все витамины группы В и витамин С.

Жирорастворимые – А, D, E и K.

Суточная потребность организма в витаминах разная – от 1 до 5 мг (витамин А, В1; В2) и до 70 мг (витамин С). Она зависит от возраста, состояния здоровья человека, характера его работы, климатических условий. При тяжелой физической и усиленной умственной работе, а также для беременных и кормящих женщин доза витамина С повышается до 100-120 мг. Каждому из нас необходимы витаминные и минеральные добавки каждый день для поддержания нормальной жизнедеятельности организма. Поступление в организм витамина С должно происходить постоянно по целому ряду причин.

Во-первых, витамин С является одним из важнейших природных антиоксидантов который, кроме того, принимает участие в целом ряде биохимических процессов.

Во-вторых, человеческий организм самостоятельно вырабатывает лишь очень немногие из витаминов, к тому же в малых количествах. А витамин С мы можем получать только с пищей или в качестве специальных препаратов.

В-третьих, сложно получать витамин С в натуральном виде. Как отмечают специалисты, даже в самой здоровой и сбалансированной диете легко обнаружить дефицит витаминов - приблизительно 20-30% от рекомендуемой нормы. Лишь немногие люди и особенно дети едят достаточно фруктов и овощей, которые являются главными пищевыми источниками витамина С. Тепловая обработка, хранение и биохимическая переработка, нервные стрессы, прием лекарственных препаратов приводят к разрушению большей части витамина С.

В-четвертых, в России только 20% населения принимают витаминные препараты, а по данным Института питания РАМН у 60-80% населения наблюдается недостаток витаминов.

В- пятых, важна роль витамина в организме человека: разносторонне влияет на организм. Он стимулирует рост, участвует в окислительно-восстановительных процессах, тканевом дыхании, обмене аминокислот, улучшает использование углеводов и нормализует обмен холестерина. Витамин С необходим для образования белка коллагена, скрепляющего клетки сосудов, костной ткани, кожи, нужного для заживления ран.

Витамин С действует на функцию центральной нервной системы, стимулирует деятельность эндокринных желез, особенно надпочечников, улучшает функцию печени. Он способствует усвоению железа и нормальному кроветворению, влияет на обмен многих витаминов. Витамин С повышает сопротивляемость организма инфекциям, интоксикациям химическими веществами, перегреванию, охлаждению, кислородному голоданию.

В связи с выше сказанным считаем, что исследования по определению витамина С в продуктах питания являются актуальными в настоящее время, т.к. ухудшение экологической обстановки сказывается на иммунной системе, в связи с чем растет необходимость в поддержки организма от вирусных заболеваний.

Цель работы: изучить биохимическую природу витамина С и определить его количественное содержание в некоторых пищевых продуктах.

Объект исследования - химическое строение и свойства витамина С, его биологическая и валеологическая роли.

Предмет исследования – пищевые продукты, содержащие витамин С.

Задачи:

• Провести анализ научно-популярной и учебной литературы по выбранной теме;
• Рассмотреть общую характеристику, химическое строение и свойства витамина С;
• Изучить биологическую и валеологическую роли витамина С;
• Овладеть методами качественного и количественного определения витамина С и экспериментально определить его содержание в некоторых пищевых продуктах;
• Обобщить результаты исследования и сформулировать выводы по работе.

Практическая значимость: проведен количественный анализ (йодометрии) содержания витамина С в свежеприготовленных и консервированных соках; возможность использования собранного материала и полученных данных при изучении биологических и химических дисциплин в школе, а так же полученные данные можно использовать в повседневной жизни для создания меню в школе и дома для проведения мероприятий по С-витаминизации школьников.

Учение о витаминах начало развиваться сравнительно недавно и относится к концу XIX века и началу XX столетия. Однако заболевания, впоследствии названные авитаминозами, были известны давно. Первые сведения о цинге (авитаминоз С) относят к XIII столетию. Когда римские легионы вторглись во владения своих северных соседей и надолго задержались за Рейном, им пришлось познакомиться с заболеванием, поразившим многих воинов и, судя по описанию древнеримского историка Плиния, весьма похожим на цингу.

Интересно, что врачи, не имея истинного представления о природе бедствия, постигшего подопечное им воинство, быстро нашли спасительное средство. Им оказалось какое-то растение, названное римлянами «британская трава». К сожалению, более определенных сведений об этом целебном растении история не сохранила, и мы не можем сейчас точно указать, какой именно представитель европейской флоры оказал столь ценную услугу древнему Риму.

Так римляне, возможно впервые, познакомились с авитаминозом. Картье в 1553 году очень живо описал эту болезнь, поразившую его спутников во время путешествия по реке Св. Лаврентия: «Они лишились всех своих сил и не могли стоять на ногах...Да к тому же появились на коже багровые пятна крови, которые покрывали голени, колени, бедра, ягодицы, плечи, руки, изо рта стал идти зловонный запах, десны так загнили, что было видно всё мясо до корней зубов, а сами зубы почти все выпали».

В дальнейшем цинга, или скорбут, стала довольно частым гостем в странах Европы. Так, например, по подсчетам некоторых историков, с 1556 по 1856 г. в Европе имело место 114 эпидемий, унесших в могилу многие тысячи человеческих жизней. В России было зарегистрировано 101 тыс. случаев цинги. Большой вред цинга наносила экипажам флотов европейских стран, особенно в период открытия морских путей в Индию и Америку. В 1497 году Васко да Гама, прокладывая путь в страну душистого перца и корицы, потерял от цинги 100 из 160 членов своей команды.

О причинах цинги высказывались самые различные предположения. Ясность в этот вопрос внесли работы норвежских ученых Хольста и Фрелиха. Ученые пришли к выводу, что цинга у морских свинок вызывается особым фактором, который почти отсутствует в зернах злаков, солонине, но в большом количестве содержится в свежих овощах, фруктах и лимонном соке.

Работы Хольста и Фрелиха были опубликованы в 1912 году, они оказали большое влияние на формирование теории Функа о витаминах и позволили ему причислить цингу к авитаминозным заболеваниям. Начались поиски способов выделения противоцинготного витамина, которые с переменным успехом продолжались до 1932 года. В 1932 г. витамин, предотвращающий цингу, был выделен из лимонного сока американскими исследователями С.Гленом, а также венгерским биохимиком Сент-Дьерди. В 1933 году двумя учеными Хирстом и Эйлером независимо друг от друга была установлена структурная формула аскорбиновой кислоты.

В зависимости от растворимости все витамины делятся на две большие группы: водорастворимые (энзимовитамины) и жирорастворимые (гормоновитамины). Это позволяет выявить в каждой из этих групп свои особенности и определить присущие им индивидуальные свойства. Водорастворимые витамины участвуют в структуре и функции ферментов, жирорастворимые витамины входят в структуру мембранных систем, обеспечивая их функциональное состояние.

Помимо этих двух главных групп витаминов, различают группу разнообразных химических веществ, частично синтезирующихся в организме и обладающих витаминными свойствами. Для человека и ряда животных эти вещества принято объединять в группу – витаминоподобных (см. табл. 1).

Таблица 1. Общая классификация витаминов и витаминоподобных веществ

Жирорастворимые витамины	Водорастворимые витамины	Витаминоподобные вещества
Витамин А (ретинол)	Витамин B1 (тиамин)	Пангамовая кислота (витамин В12)
Провитамины А (каротины)	Витамин В2 (рибофлавин)	Парааминобензойная кислота (витамин H1)
Витамин Д (кальциферолы)	Витамин РР (никотиновая кислота)	Оротовая кислота (витамин В13)
Витамин Е (токоферолы)	Витамин В6 (пиридоксин)	Холин (витамин В4)
Витамин К (филлохиноны)	Витамин В12 (цианкобаламин)	Инозит (витамин В8)
	Фолиевая кислота, фолацин (витамин Вс)	Карнитин (витамин Вт)
	Пантотеновая кислота, (витамин В3)	Полиненасыщенные жирные кислоты (витамин F)
	Биотин (витамин Н)	S - метилметионин- сульфоний-хлорид (витамин U)
	Липоевая кислота, (витамин N)
	Витамин С, (аскорбиновая кислота)

По физическим свойствам аскорбиновая кислота представляет собой белый кристаллический порошок кислого вкуса. Растворим в воде (1: 3,5), медленно растворим в этаноле (1:30), абсолютном спирте (1:50), глицерине (1:100), пропиленгликоле (1:20). Растворимость в воде: 80,0% при 100 °C; 40,0% при 45 °C. Практически нерастворим в эфире, бензоле, хлороформе, петролейном эфире, маслах, жирах. Под воздействием воздуха и света постепенно темнеет. В сухом виде стабилен на воздухе, водные растворы на воздухе быстро окисляются. Молекулярная масса 176,13.

Натрия аскорбат — мелкие кристаллы, свободно растворимые в воде: 62 г/100 мл при 25 °C, 78 г/100 мл при 75 °C.

Большинство приматов (включая человека), морские свинки, некоторые птицы, рыбы не могут синтезировать витамин С. В организме человека необходимый запас восполняется путем поступления с пищей.

Температура плавления L- аскорбиновой кислоты — 190—192 °C(с разложением).

Из-за наличия двух асимметрических атомов существуют четыре диастереомера аскорбиновой кислоты. Две условно именуемые L- и D- формы хиральны относительно атома углерода в фурановом кольце, аизо- форма является D-изомером по атому углерода в боковой этиловой цепи.

L- изоаскорбиновая, или эриторбовая, кислота используется в качестве пищевой добавки E315.

Структурная формула

Брутто-формула: C6H8O6

Фармакология аскорбиновой кислоты

Аскорбиновая кислота вводится при отравлении угарным газом, является мощным антиоксидантом, нормализует окислительно-восстановительные процессы. Также применяется при гиповитаминозе C, геморрагическом диатезе, капилляротоксикозе, геморрагическом инсульте, кровотечении (в т.ч. носовом, легочном, маточном), инфекционных заболеваниях, идиопатической метгемоглобинемии, интоксикации, алкогольном и инфекционном делирии, острой лучевой болезни, посттрансфузионных осложнениях, заболеваниях печени (болезнь Боткина, хронический гепатит и цирроз), заболеваниях ЖКТ (ахилия, язвенная болезнь, особенно после кровотечения, энтерит, колит), гельминтозах, холецистите, вяло заживающих ранах, язвах, ожогах, физических и умственных перегрузках, беременности.

Пищевая промышленность . Аскорбиновая кислота и её натриевая (аскорбат натрия), кальциевая и калийная соли применяются в пищевой промышленности в качестве антиоксидантов Е300 — E305, предотвращающих окисление продукта.

Косметология. Витамин С используется в косметических препаратах для замедления старения, для заживления и восстановления защитных функций кожи, в частности, восстановления увлажненности и упругости кожи после воздействия солнечных лучей. В состав кремов его также вводят для осветления кожи и борьбы с пигментными пятнами.

Фотография . Одним из непищевых применений аскорбиновой кислоты является её использование в качестве проявляющего вещества в фотографии, как в промышленных, так и в самодельных проявителях. В настоящее время большинство производителей фотохимии имеют в своих линейках продукции проявители для фотоплёнок и фотобумаг, в состав которых входят аскорбиновая кислота или аскорбат натрия. Основное достоинство таких проявителей — отсутствие каких-либо вредных воздействий на здоровье человека при контакте с раствором, поскольку многие синтетические проявляющие вещества в той или иной степени токсичны.

Для фотографических целей аскорбиновую кислоту используют вместе с другими проявляющими веществами, наиболее часто с пирогаллолом, гидрохиноном и метолом. Окисленная форма вещества в проявителе не реагирует с сульфитом натрия и, тем самым, не оказывает замедляющего эффекта на процесс проявления. Более активной в фотографических проявителях является не аскорбиновая, а изоаскорбиновая кислота.

Синтетически получают из глюкозы с применением ферментации на некоторых этапах (бактериями Gluconobacter oxydans по методу Hoffmann-La Roche или бактериями Erwinia herbicola и Corynebacterium по методу Genentech).

Синтезируется растениями из различных гексоз (глюкозы, галактозы) и большинством животных (из галактозы), за исключением приматов и некоторых других животных (например, морских свинок), которые получают её с пищей

Образование коллагена, серотонина из триптофана, образование катехоламинов, синтез кортикостероидов. Аскорбиновая кислота также участвует в превращении холестерина в желчные кислоты.

Витамин С необходим для детоксикации в гепатоцитах при участии цитохрома P450. Витамин С сам нейтрализует супероксидный радикал до перекиси водорода.

Восстанавливает убихинон и витамин E. Стимулирует синтез интерферона, следовательно, участвует в иммуномодулировании. Наряду с винной, яблочной, лимонной, молочной кислотами, и, вероятно, гемовым железом, которые по крайней мере восстанавливают {\displaystyle Fe^{3+}} в {\displaystyle Fe^{2+}} или же, — в случае двухвалентного железа в составе гема, — действуют также по невыясненному пока механизму, — аскорбиновая кислота улучшает всасывание железа, происходящее в основном в тонком кишечнике, переносчиком двухвалентных ионов (DMT1), находящимся на апикальной мембране энтероцитов, в обмен на два протона. Тормозит гликозилирование гемоглобина, тормозит превращение глюкозы в сорбит.

Существуют данные о нейропротекторном действии аскорбиновой кислоты, в частности, о ее положительном действии при преждевременном старении, профилактике возрастного снижения когнитивных способностей и болезни Альцгеймера. При этом, по всей видимости, избегание дефицита витамина оказывает более положительное влияние, чем употребление больших доз в качестве добавок к здоровому рациону

Йодометрическое определение аскорбиновой кислоты представляет собой характерный пример способа прямого титрования анализируемого вещества стандартным раствором йода в иодиде калия.Титрование проводят методом отдельных навесок, сущность которого заключается в следующем. Несколько (3-5) приблизительно равных навесок анализируемого вещества, взятых на аналитических весах, растворяют в произвольном минимальном (приблизительно 10 мл) объеме растворителя и полностью титруют.

Несколько навесок анализируемого материала помещают в пронумерованные конические колбы для титрования, в которые предварительно налито около 10 мл дистиллированной воды. Затем добавляют 1-2мл 6% раствора серной кислоты и титруют при комнатной температуре 0,1% раствором йода в иодиде калия в присутствии индикатора крахмала до появления синей окраски раствора.

Расчет содержания аскорбиновой кислоты в мг/% производят по формуле:

С(мг/%) = *100%

где Сэ – нормальная концентрация рабочего раствора, моль/л;

V – объем рабочего раствора, пошедшего на титрование, мл;

МЭ – эквивалентная масса аскорбиновой кислоты, г/моль;

m – масса навески исследуемого материала, г.

Йодометрическое определение содержания витамина С во фруктовых соках.

Свежие фрукты и овощи как источники витаминов не всегда доступны. Поэтому большой популярностью пользуются соки, которые допущены к использованию даже в детских учреждениях. Наиболее полезны свежевыжатые соки. Они содержат все витамины и микроэлементы, а также клетчатку и другие биологически активные вещества, которые содержит и свежий фрукт или овощ. Соки нашему организму усвоить проще, чем фрукт или овощ. К сожалению, возможность пить свежеприготовленные соки есть не у всех.

Тогда стоить обратить внимание на консервированные соки. В процессе промышленной обработки соков часть витаминов, и прежде всего аскорбиновая кислота, разрушаются. Но в большинство соков промышленного производства все утерянные витамины вводятся дополнительно. Если продолжить разговор о полезных веществах, то в соках есть и калий, и железо. В них содержатся и такие важные вещества, как органические кислоты. Все это и составляет всем известную пользу соков.

К тому же, он достаточно питателен, в нем много углеводов, в основном сахаров фруктов и ягод. В соки, предназначенные специально для детского питания, запрещено добавлять какие-либо консерванты, кроме лимонной кислоты. Наиболее полезны соки с мякотью. Они содержат больше полезных веществ.

В связи с этим, нами было исследовано содержание витамина С в некоторых свежеприготовленных и консервированных соках. Результаты представлены в таблице 2, и рис. 1,2 .

Таблица 2. Количественное содержание витамина С (мг/%) в свежеприготовленных и консервированных соках

Содержание витамина С (мг%) в свежеприготовленных соках и отварах:

1. сок "Тонус"(мультифрукт.)
2. сок "Тонус" (яблочн.)
3. сок J - 7 100% (мультифрукт.)
4. мультифрукт. сок "Моя семья"
5. персиковый нектар "Моя семья"
6. яблочный сок "Моя семья"
7. яблочный сок – нектар
8. сок - нектар яблоко – мультифрукт.
9. сок - нектар яблоко - персик

Анализируя полученные данные, можно констатировать, что в свежеприготовленных соках содержание витамина С значительно больше, чем в консервированных. Наибольшее количество аскорбиновой кислоты (мг%) выявлено - из исследуемых - в смородиновом соке. Низкое содержание витамина С в отваре шиповника, по сравнению с литературными данными, указывает на разрушение его в ходе термической обработки.

В ходе проведенного исследования можно сделать следующие выводы:

1. Витамин С является водорастворимым витамином, относящимся к группе производных лактонов ненасыщенных полиоксикарбоновых кислот. По химической природе является легко окисляющейся слабой кислотой.
2. Аскорбиновая кислота - необходимый компонент в ежедневном рационе человека, так как выполняет целый ряд незаменимых биохимических функций, но при этом не способна синтезироваться самим организмом. Ее дефицит может быть восполнен за счет целого ряда пищевых источников и витаминных препаратов.
3. В ходе йодометрического определения в соках установлено, что содержание аскорбиновой кислоты в свежеприготовленных соках значительно выше, чем в консервированных. Однако и консервированные соки могут служить хорошим источником витамина в рационе в условиях их дефицита.
4. Наибольшее количество аскорбиновой кислоты (мг%) выявлено - из исследуемых - в смородиновом соке.
5. Низкое содержание витамина С в отваре шиповника, по сравнению с литературными данными, указывает на разрушение его в ходе термической обработки.
6. Среди консервированных соков большее количество витамина С было обнаружено в мультифруктовом соке «Тонус».

1. Романовский В.Е., Синькова Е.А., Витамины и витаминотерапия. Серия "Медицина для вас". - Ростов н/д: "Феникс", 2000, 320 с.
2. Конь И.Я. Дефицит витаминов у детей: основные причины, формы и пути профилактики у детей раннего и дошкольного возраста. Вопросы современной педиатрии, 2002, т.1, №2. - с. 62-66.
3. Конь И.Я. Рациональное питание в сохранении здоровья. В кн.: Физиология роста и развития детей и подростков. Под ред. Баранова А.А., Щеплягиной Л.А.. М., 2000, с. 515-545.
4. Ребров В.Г., Громова О.А. Витамины и микроэлементы. М., 2003, с. 647.
5. Спиричев В.Б. Сколько витаминов человеку надо? М., 2000.
6. Спиричев В.Б., Коденцова В.М., Вржесинская О.А. и др. Методы оценки витаминной обеспеченности населения. М., 2001.
7. Спиричев В.Б., Шатнюк Л.Н., Позняковский В.М. Обогащение пищевых продуктов витаминами и минеральными веществами. Новосибирск, 2004.