Муниципального района Аургазинский район Республики Башкортостан

 

Исследовательская работа

 

 

ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЧИПСОВ

 

Автор: ученица 11 класса

МБОУ СОШ №3 с.Толбазы

Чукурова Вера Олеговна.

Руководитель: учитель химии биологии

Габитов Фанзиль Рамилович

Т олбазы 2015-2016

 

Оглавление

Стр.

Введение__________________________________________________2

Обзор литературы__________________________________________ 5

Методика исследования _____________________________________12

Результаты исследования ____________________________________16

Выводы и рекомендации ____________________________________ 30

 

Заключение________________________________________________33

Литература ________________________________________________34

Приложение ______________________________________________ 36

 

Введение

Твоя пища должна быть твоим лекарством.

Гиппократ

 

Каждый человек хочет быть здоровым. Здоровье – это то богатство, которое нельзя купить за деньги или получить в подарок. Всем хорошо известно мудрое изречение Г.Гейне: "Человек есть то, что он ест". Стремление людей вести здоровый образ жизни предполагает правильное отношение к питанию. Многие определяют питание как потребление здоровой пищи. Но что считать «здоровой пищей»? Марк Твен как-то сказал: “Секрет жизненного успеха отчасти состоит в том, что следует есть все, что хочется, а потом предоставлять пище возможность доводить борьбу в желудке до победного конца”. Сегодня мы приходим к выводу, что подобная философия сопряжена с таким риском для здоровья, о котором во времена Марка Твена и не подозревали. Наш выбор тех или иных продуктов с пищевыми добавками может зависеть от преходящих увлечений, рекламы или удобств. Применение пищевых добавок допустимо только в том случае, если они даже при длительном использовании не угрожают здоровью человека. Проблема здорового питания довольно распространена в современном обществе, что определяет актуальность темы исследования, и частичку этой проблемы я попытаюсь раскрыть в своей работе.

Актуальность данного исследования заключается в том, что проблема загрязнения чипсов чужеродными веществами является одной из самых злободневных. Большинство учащихся лишены полноценного режима питания. Министерство здравоохранения запретило продавать чипсы в школьных столовых и буфетах. Однако, ребятишки из нашей школы продолжают бегать на большой перемене в магазин, покупают чипсы и вновь, очень довольные, перекусывают ими. По нормам СанПина предоставлен перечень продуктов, запрещённых для питания детей в детских учреждениях. Среди них оказались кока – кола и чипсы по следующим причинам: многие из них изготавливаются из порошков, они содержат ароматзаторы, красители искусственного происхождения, эмульгаторы, специи или пищевые добавки и, кроме того, они очень калорийные.

Таким образом, можно ли считать чипсы частью здорового рациона питания? Такой вопрос я поставила в качестве проблемы своего исследования. Данная проблема послужила основой для моего исследования.

Учащимся нашей школы была предложена группа различных продуктов питания. Ученики указывали предпочитаемый продукт питания и причины его предпочтения. Провели соцопрос среди учащихся 5-11 классов, в опросе участвовало 63 учащихся.

· Употребляете ли Вы чипсы?

· Употребляете ли Вы фаст–фуд?

· Употребляете ли Вы картофель–фри?

· Употребляете ли Вы поп–корн?

Соцопрос показал: 13 % учеников нашей школы употребляют поп-корн; 0 % употребляют поп-корн и картофель-фри; 87% школьников любимым пищевым продуктом назвали чипсы, поэтому дальнейший поиск информации был ориентирован на чипсы. Тема исследования очень актуальна в настоящее время, так как чипсы являются наиболее популярным продуктом питания у школьников. Однако знают ли они, что чипсы загрязнены химическими искусственными веществами или пищевыми добавками? Догадываются ли родители, что чипсы могут привести к различным заболеваниям? Еще Гиппократ говорил: «Человек рождается здоровым, а многие болезни к нему приходят через рот с пищей».

В поисковой системе Google я ознакомилась с работой учащихся других школ, и убедилась в том, что мало исследовательских работ, где провели наиболее полный химический анализ чипсов и результаты опытов наиболее полно обосновываются уравнениями химических реакций. Практическая значимость данной работы велика. Основные положения данной исследовательской работы можно использовать на уроках химии, биологии, на элективном курсе «Химия пищевых продуктов», на классных часах, на занятиях кружка, при беседах с учениками и родителями о здоровом образе жизни, составной частью которого является здоровое питание. Каждый человек с малых лет знаком с чипсами. Однако из каких пищевых добавок он состоит и как влияет на организм человека эти добавки, мы не знаем. Так же нельзя забывать и о том, что множество людей, в том числе и дети, страдают заболеваниями пищеварительного тракта. По данным медицинского осмотра детей, хронический гастрит обнаружен у 3% учащихся. Они часто обращаются в поликлинику с различными расстройствами желудка. В ходе экспресс опроса учащихся выяснилось, что они каждый день употребляют в пищу чипсы. Актуальность данного исследования заключается еще и в том, что множество людей, в том числе и дети, страдают заболеваниями пищеварительной системы. Можно предположить, что химические вещества в составе чипсов вызывают расстройства желудка. В чем причина? Отсутствие полноценного, сбалансированного питания, частое употребление чипсов является причиной различных заболеваний. Встала необходимость ознакомиться с составом чипсов, изучить информацию о биологической роли веществ, находящихся в чипсах, определить калорийность данного продукта и наличие химических веществ, причиняющих вред здоровью человека.

Предмет исследования: качественный состав чипсов.

Объект исследования: чипсы.

Гипотеза исследования: если в составе чипсов входят вещества, которые негативно влияют на организм человека, то их регулярное употребление может привести к ухудшению состояния здоровья.

Цель исследования:

1. Изучить химический состав чипсов и влияние её компонентов на здоровье человека;

2. Способствовать приобщению учащихся и их родителей к здоровому образу жизни, к правильному питанию;

3. Расширять представление учащихся о химическом составе пищи, о полезных и вредных её компонентах;

4. Показать значение химических знаний для правильного выбора продуктов питания;

5. Выявить популярность различных пищевых продуктов среди учащихся МБОУ СОШ №3 с.Толбазы на основе анкетирования.

Для выполнения цели мною были поставлены следующие задачи:

1. Ознакомиться с литературой по данной проблеме;

2. Изучить влияние ингредиентов, входящие в состав чипсов, на организм человека;

3. Провести анкетирование среди учащихся и выяснить отношение школьников к чипсам;

4. Провести химические опыты с чипсами, химический анализ чипсов на содержание веществ, на калорийность;

5. Изучить влияние чипсов на живой организм на примере живого объекта;

6. Сделать выводы по результатам анализа теоретического материала, анкетирования, экспериментов и ознакомить учащихся и родителей с результатами исследования;

7. Разработать рекомендации по употреблению пищевых продуктов на основе картофеля.

В процессе выполнения исследовательской работы были использованы следующие методы исследования:

1. Теоретические (анализ фактов из литературных и Интернет-источников, обобщение материала);

2. Эмпирические (сравнение, сопоставление, проведение соцопроса);

3. Экспериментальные (химический анализ состава чипсов, качественный состав);

 

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

 

Обзор литературы

 

1.1. Краткая историческая справка о приготовлении чипсов

На самом деле, откуда взялся такой заморский продукт, похожий на русскую жареную картошку? Под термином «чипсы» (от англ. «chips» - ломтик, кусочек) следует понимать плоские по форме продукты, полученные отрезанием от целого. Впервые чипсы были приготовлены 24 августа1853 г. в США для американского мультимиллионера К. Вандербильта его изобретательным шеф- поваром Д. Крумом. Он нарезал картошку так тонко, как мог. После чего зажарил её в масле до хруста. К недоумению повара, новое блюдо настолько понравилось миллионеру, что он только его и употреблял. В 1926 году была изобретена упаковка, позволявшая разделить место продаж. Началась экспансия этого продукта в кинотеатры, на стадионы и в магазины.

При изготовлении хрустящего картофеля очень важно учесть химический состав картофеля и отобрать нужный сорт. Большое значение здесь имеет правило, которое уже приводилось применительно к производству сушеного картофеля, - низкое содержание сахара. Содержание глюкозы не должно превышать 0,4%, в противном случае при обжаривании картофеля обязательно образуются темноокрашенные меланоидины, которые отрицательно скажутся на внешнем виде готового продукта.

Нужно помнить, что в конце периода хранения содержание глюкозы и других редуцирующих сахаров в картофеле, как правило, бывает выше 1%. Поэтому до обжаривания картофель подвергают так называемому кондиционированию. Оно заключается в том, что клубни выдерживают в течение 3-4 дней при 20-25°С. В этих условиях в клетках картофеля протекает процесс, аналогичный тому, который имел место при накоплении в клубнях крахмала: глюкоза полимеризуется и превращается в крахмал. Из многочисленных сортов картофеля для производства хрустящего картофеля рекомендуются Лорх, Передовик, Октябренок, Кореневский.

Приготовление хрустящего картофеля складывается из таких операций: очистка и мойка картофеля, резка на ломтики, обсушка ломтиков, обжаривание, охлаждение и расфасовка.

Главной операцией в этой технологии является обжаривание ломтиков. Для этой цели годится любое растительное масло - кукурузное, хлопковое, арахисовое и др. - нагретое до 160-200°С.

Необходимо помнить, что в процессе обжаривания масло подвергается ряду нежелательных изменений. Оно гидролизуется и при этом образуются горькие жирные кислоты; оно окисляется (при этом образуются альдегиды и кетоны), полимеризуется и т.д. Следовательно, масло надо защищать от внешних воздействий и периодически его менять. Рекомендуется добавлять к маслу антиоксиданты, чтобы предупредить его окисление.

Готовый продукт - тонкие хрустящие ломтики золотисто-желтого цвета. Не допускаются салистый, прогорклый, щиплющий привкусы.

Влажность чипсов колеблется от 4 до 7%. Содержание жира - не менее 32% и не более 36%.

По химическому составу хрустящий картофель представляет собой довольно питательный продукт: в нем содержится 40-45% крахмала, около 35% жира, 2-3,5% белков, 1,8-2% хлористого натрия (поваренной соли). Калорийность этого продукта высокая - 450-500 ккал в 100 г.

Совершенно другой продукт - картофельные крекеры. Это похожие на монетки кружочки диаметром 30-35 мм, толщиной 1 мм. Перед употреблением в пищу их поджаривают в растительном масле или в животном жире. При опускании в кипящее масло (температура масла 180-190°С) крекеры быстро вспучиваются и увеличиваются в объеме в 2-3 раза. При этом они приобретают белую, слегка розоватую окраску. Поджаренные в масле крекеры употребляются в качестве гренок, гарнира или самостоятельного блюда.

Технология картофельных крекеров такова: клубни картофеля после обычных подготовительных операций (мойки, калибровки и очистки) подвергают варке и измельчению; полученное пюре смешивают с крахмалом и поваренной солью (на 100 кг пюре - 50 кг крахмала и 2,5 кг соли). Смесь формуют в жгуты, которые вслед за этим обрабатывают острым паром под давлением 0,12-0,15 Па в течение 15-20 мин; обваренные жгуты охлаждают, нарезают на кружки толщиной 1 мм; кружки просушивают в течение примерно 2 ч при 65-70°С.

Крекеры также выпускают с добавлением сушеного мяса, протертого творога и других белковых компонентов.

В обычных крекерах содержится от 48,5 до 55% углеводов (главным образом, крахмала), 35-38% жира, 3,5-4% белков. Калорийность 100 г крекеров 560-570 ккал. В обжаренном виде крекеры можно хранить 10-12 дней.

Сегодня для приготовления картофельных чипсов используют специальные сорта картофеля с низким содержанием сахара и диаметром клубней 3-4 см. Отобранный картофель моют, чистят и нагревают до 800С (при этом в нём экстрагируются восстанавливающие сахара и разрушаются ферменты). Затем картофель нарезают ломтиками и после удаления выделившегося на их поверхности крахмала обжаривают в растительном масле.

Сорт масла может быть различным и зависит от региональных предпочтений. В США, например, распространены чипсы, жаренные на соевом масле; в Европе применяется пальмовое масло, которое не придаёт запаха конечному продукту; в Беларуси используют подсолнечное масло. Растительные масла полезны тем, что триглицериды растительных масел содержат полезные для организма ненасыщенные основные жирные кислоты: олеиновая, линолевая, линоленовая. [23]

Основные жирные кислоты представлены в таблице 1(приложение 3)

Статистика

Существует статистика, что:

· каждый россиянин в среднем съедает 0,5 кг чипсов в год;

· европеец: 1–5 кг/год;

· американец: 10 кг/год.

·

Состав чипсов

2.1. Изучение состава чипсов на упаковках

Используя лупу, выпишем ингредиенты чипсов в таблицу 2 (приложение 4). Для исследования мы взяли чипсы следующих марок:

1. «Lаys»

2. «Estrella»

3. «Русская картошка»

4. «Московский картофель»

5. «Золотая картошка»( новинка)

2.2. Влияние ингредиентов, входящие в состав чипсов, на организм человека

Как видно из таблицы кроме натуральных продуктов (картофеля и растительного масла), сахара, соли в состав чипсов входят различные синтетические вещества: углеводы, пищевые добавки, обозначенные большой буквой «Е» с соответствующим номером. Благодаря синтетическим пищевым добавкам, чипсы имеют разные вкусы и ароматы, «хрустят» и долго хранятся. Рассмотрим более подробно основные синтетические составляющие чипсов:

1. Лактоза.

 

Лактоза - молочный сахар, состоит из молекул глюкозы и галактозы, очень сладкий. Лактоза относится к углеводам, которые увеличивают усвоение кальция в организме. Однако, есть люди, которые не переносят лактозу. У таких людей недостаток фермента лактазы, который расщепляет лактозу. В результате в кишечнике происходит брожение молочного сахара, а следствием этого может быть тошнота, вздутие, газы, диарея.[12]

2. Усилитель вкуса и аромата – глутамат натрия – Е 621.

 

Глутамат(глутаминат) натрия - натриевая соль глутаминовой кислоты. Глутамат натрия получают в промышленности из тростникового и свекловичного сахара или из пшеничной клейковины. Он придает растительным блюдам привкус и аромат мяса, однако избыток этого вещества в пище приводит к размягчению костной ткани организма, образованию хрящевых участков, нарушает функцию щитовидной железы. Употребление глутамата натрия в пределах рекомендуемых норм обычно безопасно. Но у некоторых людей возможны аллергические реакции, головокружение, тошнота. С одной стороны он делает чипсы вкусными, с другой стороны этот порошок может вызывать истончение сетчатки при его содержании в ежедневном рационе не менее 20%. Такое негативное влияние глутамата натрия было изучено японским ученым Хироси Огур в университете Хиросаки. В течение 6 месяцев он кормил крыс большим количеством глутаматом натрия и в результате обнаружил, что грызуны ослепли. Причиной потери зрения стало истончение сетчатки глаз. Китайские ученые выяснили, что злоупотребление глутаматом натрия может привести к ожирению, избыточному весу, привыканию. Именно он заставляет есть чипсы снова и снова. [3] - [5]

3) Усилитель вкуса и аромата- гуанилат натрия – E 627

Гуанилат натрия - натриевая соль гуаниловой кислоты, природной кислоты, которая является частью РНК, одного из носителей генетического кода в клетке. Таким образом, он входит в состав всех клеток во всех живых организмах. В производстве гуанилат натрияполучают из дрожжевого экстракта или сардины. Гуанилат натрия может вызвать побочные проявления. Опасен для новорожденных малышей (в том числе в составе детского питания), поэтому полностью запрещен к использованию в детском питании. Не рекомендуется людям, страдающим астмой и подагрой. Астматики должны избегать гуаниловой кислоты и гуанилатов. Люди страдающие от подагры должны избегать гуанилатов, так как последние метаболизируется в пурины. [6] [7]

4)Усилитель вкуса и аромата- инозинат натрия- E 631

 

 

Способен скрывать неприятный естественный вкус продуктов питания. Применяется вместе с глутаматом натрия. Эта смесь позволяет ощутить более мягкий вкус пищевого продукта. Инозинат натрия не рекомендован для употребления гипертоникам, т.к. он может вызвать резкие скачки артериального давления. Надо проявить осторожность людям аллергикам, людям страдающим астмой так как может спровоцировать обострение заболеваний.[10]

3. Мальтодекстрин (патока)

 

Мальтодекстрин (патока) – это углевод, который образуется при неполном кислотном или ферментативном расщеплении крахмала. Используется в пищевой промышленности очень широко: в производстве напитков, мороженого, в молочной промышленности, в кондитерских изделиях. Мальтодекстрин является усилителем вкуса, способствует сохранению и усилению свойств ароматических добавок.[16]

 

4) Лимонная кислота - Е 330.

 

 

 

3-гидрокси-3-карбоксипентадиовая кислота

 

Применяется в пищевой промышленности как вкусовая добавка, регулятор кислотности и консервант. Не рекомендуется людям с повышенной кислотностью желудка. Лимонная кислота в больших дозах может иметь канцерогенный эффект. Встречается индивидуальную непереносимость лимонной кислоты. При нагревании выше 175 °C разлагается на углекислый газ и воду. Антиоксидант. [13]

 

5. Ортофосфат кальция(смесь солей) – Е 341. Ca(H₂PO₄)₂, С aHPO_4, Ca₃(PO4)₂

 

Пищевая добавка Е341 мало изучена. По некоторым данным фосфаты кальция обладают канцерогенным воздействием и повышают уровень содержания вредного холестерина в крови. Может вызвать заболевания желудочно-кишечного тракта. Регулятор кислотности: Вещества, устанавливающие и поддерживающие в пищевом продукте определенное значение pH. Добавление кислот снижает pH продукта, добавка щелочей увеличивает его, а добавка буферных веществ поддерживает pH на определенном уровне.[18]

6 ) Ортофосфат натрия(смесь солей) – Е 339. Na₃PO_4, NaH₂PO₄, Na₂PO₄

При употреблении E339 в больших количествах наблюдаются расстройства желудочно-кишечного тракта, так как антиоксидант обладает слабительным эффектом. Поэтому не стоит увлекаться продуктами питания с содержанием фосфатов натрия. Существует мнение, что частое употребление в пищу продуктов, содержащих ортофосфат натрия Е 339, приводит к изменению метаболизма минеральных солей в организме человека. Помимо этого Е339 провоцирует вымывание кальция из костей и зубов, что также негативно отражается на общем состоянии здоровья человека. Угнетающе влияет на пищеварительную систему, становится причиной частых расстройств желудка, нарушений стула. [20] [24]

 

7) Ацетат натрия – Е 262. СН₃СOONa

Применяется в качестве консерванта. Также добавка E262 в качестве ароматизатора при производстве чипсов, придавая продукции слегка уксусный вкус и аромат. В допустимых дозах безопасен, но в больших концентрациях может вызывать расстройство желудочно-кишечного тракта, раздражение кожи и глаз.[2]

Крахмал

Крахмал в организме подвергается гидролизу, конечным продуктом является глюкоза, избыток ее откладывается в печени в виде высокомолекулярного углевода – гликогена. Но малоподвижный образ жизни не требует большого количества энергии, нарушается баланс между поступлением в организм и расходом энергоемких веществ, а это приводит к ожирению.

 

Акриламид или амид акриловой кислоты:

O

CH₂=CH – C NH₂

В настоящее время учёные всего мира обеспокоены содержанием во многих продуктах питания: картофельных чипсах, картофеле фри, гамбургерах и в остальных продуктах под общим названием «фаст – фуд» очень опасного канцерогена и мутагена – акриламида (амида акриловой кислоты). Это вещество используется в промышленности для изготовления пластмасс и очистки воды. А также акриламид образуется, когда углеводы – один из компонентов таких продуктов как рис, картофель, мучные изделия - нагревают до высокой температуры (120 С). Это вещество, накапливаясь в организме, вызывает у человека онкологические заболевания. Предельный уровень акриламида составляет 1 микрограмм в день - это полграмма чипсов. Даже в самой маленькой пачке (28 г) безопасная доза превышает в 56 раз. Кроме того учёные установили, что высокие температуры плохо влияют на все жиры, особенно на растительные. Так как растительные масла разлагаются с образованием вредных для организма соединений: низкомолекулярных жирных кислот, гидроперекисей, эпоксидов, которые также являются канцерогенными веществами. Поэтому рекомендуют растительные масла использовать в качестве заправок к салатом, а жарить гораздо безопаснее на топлёном сливочном масле или на специальных животных жирах. [1], [2]*

Результаты изучения информации о влиянии пищевых добавок на организм человека я представила в виде таблицы 3(приложение 5).

Методика исследования

Анкетирование

Провела анкетирование. Для этого в МБОУ СОШ №3 с.Толбазы в октябре 2015-2016 учебного года провела анкетирование 63 учащихся разного возраста. Цель анкетирования заключалась в том, чтобы выяснить отношение школьников к интересующейся нашей проблеме. Можно ли читать чипсы частью здорового рациона питания? Отношение учащихся к предпочитаемым пищевым продуктам можно посмотреть на стр.2. Они выбрали чипсы. Далее я разработала анкету для выяснения отношения школьников к чипсам и попросила ответить на поставленные вопросы в школе и в социальной сети интернет «В контакте» (приложение 2) Ниже привожу содержание анкеты.

1. Покупая продукты, обращаете ли вы внимание на их состав?

А) Да Б) Нет

2. Знаете ли вы, как расшифровываются пищевые добавки, обозначаемые с помощью индекса Е?

А) Да Б) Нет

3. Знаете ли вы, как они влияют на ваше здоровье?

А) Да Б) Нет

4. Как часто чипсы присутствуют в вашем рационе питания?

А) Ежедневно Б) 2-3 раза в неделю В) 1-2 раза в месяц

5. Кто покупает вам чипсы?

А) Родители Б) Старший брат

В) Бабушка (дедушка) Г) Сам

6. Как вы считаете, чипсы полезны или вредны для здоровья?

А) Конечно полезны

Б) Конечно вредны

В) Никогда не задумывался об этом

Г) Скорее полезны, чем вредны

Д) Скорее вредны, чем полезны

7. Что вас привлекает при выборе чипсов?

А) Красивая упаковка

Б) Запах, вкус

В) Удобно есть

Г) Стоят дешево

8. Часто ли вас беспокоят боли в животе, тошнота, рвота, головные боли?

А) Часто Б) Иногда В) Никогда

9. Можно ли читать чипсы частью здорового рациона питания?

А) Да Б) Нет

 

3.2. Экспериментальная часть. Химические опыты с чипсами (методика) [1]*[4]*[5]* [6]*

В химической лаборатории МБОУ СОШ №3 с.Толбазы исследовали качественный состав различных видов чипсов. Исследования проводились в октябре-ноябре 2015 году по намеченному плану:

1. Анализ литературы

2. Подготовка вопросов для анкетирования

3. Анкетирование

4. Работа над введением

5. Подбор реактивов и оборудования

6. Экспериментальная работа

7. Работа над выводами

8. Как написать заключение

9. Оформление исследовательского проекта в виде презентации

10. Как это было. Рефлексия

Цель: исследовать качественный состав различных видов чипсов и показать влияние её ингредиентов на здоровье человека

Задача: провести качественные реакции, доказывающие наличие химических веществ в чипсах различных марок(марки представлены на стр.8)

Реактивы и оборудование: 5% раствор нитрата серебра, 3% спиртовой раствор йода, 7% раствор сульфата меди(II), 10% раствор щелочи, раствор гидрокарбоната натрия, раствор марганцовки, фосфат натрия (соль), фосфат кальция (соль), универсальная индикаторная бумага, дистиллированная вода, лабораторный штатив, штатив с пробирками, фильтровальная бумага, воронки, образцы чипсов, ступки, пестики, предметные стекла, весы, конические колбы, пробирки, медная петля (проволока), мерный цилиндр, спиртовка, пинцет, спички, стеклянные трубки, термометр, слив.

1. Приготовление водной вытяжки для качественного определения растворимых компонентов

Раскрошить 1-3 чипсов (~1 г) и перенести крошки в плоскодонную колбу. Добавили 15-20 мл дистиллированной воды и нагреть пробир­ку в пламени спиртовки. Профильтровать об­разовавшуюся смесь. Фильтрат собрать и использовать для проведения испытаний 2-10.