Transcript Proiect pentru seminar ştiinţific

STUDIUL
COMPOZIŢIEI
UNOR ALIMENTE
Autori elevii participanti la ”Cercul de inovare si creativitate MAST ”
de la COLEGIUL NATIONAL ”MIHAI EMINESCU ” IASI
reprezentati prin:
Palimaru Iolanda, clasa a XIIA,
Dîm Andreea, clasa a XIIC,
Discipline MAST:
CHIMIE coordonator prof. Cecilia Foia
BIOLOGIE prof. Nița Nedea
MATEMATICA & INFORMATICA prof. Ana Apetrii
FIZICA prof. Belei Cristian
Acest proiect de cercetare a fost realizat în cadrul Proiectului ”MaST
Networking, calitate în dezvoltarea competențelor cheie de matematică, științe
și tehnologii”
Motto:
„Sănătatea nu este totul, dar
fără sănătate, totul este nimic”
Schopenhauer
Argument
 Datorită proprietăților sale nutritive, pâinea este un produs
deosebit de important în alimentatie, dar foarte multe persoane nu
știu cât și ce fel de pâine să consume, au idei preconcepute legate de
consumul de pâine gen ”pâinea este nesănătoasă pentru că îngrașă”
,”pâinea neagră este pâinea consumată de săraci”, ”pâinea albă este
mai bună decât pâinea neagră”.
 Funcționarea unei societăti depinde de starea de sanatate a
membrilor ei.
Iată de ce considerăm ca fiind foarte important studiul
compoziției chimice a pâinii și a altor alimente.
Scopul lucrării
Scopul prezentei lucrări este acela de a
evidenția compoziția complexă a alimentelor, de a
sublinia diferențele ce apar în compoziția diferitelor
alimente precum și acela de a atrage semnale de alarmă
cu privire la nerespectarea principiilor unei alimentații
sănătoase.
Obiective propuse:
 dezvoltarea capacității de explorare și investigare a realității prin utilizarea de
instrumente și proceduri specifice știintelor naturii (chimiei in special);
 utilizarea cunoștintelor teoretice despre glucide, proteine, lipide, în formarea de
noi cunoştinţe despre proprietăţile şi caracteristicile alimentelor;
 dezvoltarea abilitătilor experimentale prin însusirea de noi metode de analize
fizico-chimice
 asigurarea caracterului aplicativ cunoştinţelor dobandite prin studiul Chimiei,
 realizarea de corelatii interdisciplinare Chimie-Biologie si cross-curriculare
Stiinte-Educatia consumatorului-Educatia pentru sanatate,
 dezvoltarea competentelor de documentare si cercetare stiintifică (dezvoltarea
capacitatii de a problematiza, de a formula ipoteze, de a verifica ipotezele
emise)
 dezvoltarea competentelor de a utiliza documente (scheme, grafice, sinteze)
pentru evidenţierea şi formularea unor concluzii.
Direcții de cercetare
 determinarea compoziției pâinii și a unor produse
alimentare ce pot fi considerate substitute (înlocuitori)
pentru aceasta;
 stabilirea influenței unor substanțe existente în pâine
asupra sănătății oamenilor;
 stabilirea valorii calorice și nutritive a unor produse de
pâine;
 identificarea unor falsuri în produsele de pâine;
Expunerea intrebărilor problemă
 Care este compoziția pâinii?
 Este pâinea un aliment complet, ce fel de pâine ar
trebui să consumăm?
 Ce alimente pot înlocui pâinea în cazul unor afecțiuni
în care nu se recomandă consumul de pâine?
 Ce cantitate de pâine ar trebui să consumăm?
 Ce se întâmplă cu pâinea în organismul nostru?
Prezentarea generală a proiectului
În compozitia alimentelor intră un numar mare de
substante: glucide, protide, proteine, aminoacizi, lipide,
vitamine, fibre alimentare, săruri minerale, adausuri, aditivi si
apa.
În vederea stabilirii compozitiei chimice a pâinii s-au
realizat analize chimice calitative și cantitative pe diferite
sorturi de pâine și pentru fiecare probă analizată s-au efectuat
4-5 determinări.
Determinările au fost realizate în laboratorul de Chimie de
la Colegiul National ”Mihai Eminescu ” Iasi.
Procedură (planul de lucru)



stabilirea problematicii, a directiilor de cercetare
realizarea activitatii de documentare;
realizarea activitătilor experimentale:





identificarea glucidelor
identificarea proteinelor
determinarea aciditătii
deteminarea continutului de sare
determinarea 5-oximetilfurfurolului din pâine
 interpretarea datelor experimentale
 formularea concluziilor, identificarea altor directii de
cercetare
Date experimentale:
1. Identificarea glucidelor
A) Identificarea glucozei și a altor zaharuri reducătoare din pâine
Materiale: eprubete, cleme, spirtieră, apă distilată, pâine, Reactiv Tollens,
Reactiv Fehling (proaspăt preparat prin amestecarea de volume egale de
soluție Fehling I și Fehling II).
Mod de lucru:
 Pentru început s-au preparat două amestecuri: un amestec (1) de pâine și
apă distilată si un amestec (2) din pâine, apă și 2-3 ml sol de HCl 0,1 M . După
cca 5 minute de amestecare continuă s-au filtrat amestecurile. Acidul clorhidric
a fost îndepărtat prin precipitare cu Ag NO3,urmată de filtrare. Reacțiile de
identificare s-au realizat utilizând probe din aceste filtrate.
A) Identificarea glucozei și a altor zaharuri
reducătoare din pâine
a. În alte două eprubete (3, 4)
s-au intrudus câte 5 mL filtrat
din amestecul 2 si la fel ca în
experienţele anterioare, s-au
adaugat Reactiv Fehling și
Tollens, amestecurile obtinute
s-au încălzit pe baie de apă.
b. În două eprubete (1, 2) s-au
intrudus câte 5 mL filtrat din
amestecul 1, într-o eprubetă sa adaugat Reactiv Fehling, în
cealaltă eprubetă s-a adaugat
Reactiv Tollens, amestecurile
obtinute s-au încălzit pe baie
de apă .
Concluzii:
1
3
2, 4
a. În eprubeta 1, ca urmare a reacţiei
dintre filtrat si Reactivul Fehling, se
formează un precipitat roşu de Cu2O, iar
în eprubeta 2 datorită actiunii Reactivului
Tollens se obține oglinda de Argint,
ambele reacții dovedesc că proba de
pâine conține glucoză și alte zaharuri
reducătoare.
b. În eprubetele 3 si 4 se obțin
aceleași schimbări, dar acestea sunt mult
mai intense si dovedesc ca prin hidroliza
acida a probei de pâine cantitatea de
glucoză si zaharuri reducătoare crește.
B) Identificarea amidonului
Materiale: eprubetă, pipetă, spirtieră, chibrit, apă distilată, pudră de amidon,
Reactiv Lugol - soluţie de iod în iodură de potasiu (I2 + KI)
Mod de lucru:
Peste filtratul de pâine, cu ajutorul unei pipete s-au adaugat câteva picături de
soluţie de iod în iodură de potasiu.
Concluzie:
Filtratul de pâine a căpătat o coloraţie albastră-violacee datorită prezenței
amidonului. Culoarea albastră este dată de amiloză iar cea roz de amilopectină.
La încălzire, colorația albastră virează spre o colorație roz.
Ce alimente mai conţin glucide
(glucoză si amidon)?
Materiale: eprubete, stativ, pipetă, solutie Lugol (soluţie de
iod în iodură de potasiu), apă, cartof fiert, orez fiert, soia si albuș
de ou nefiert.
Mod de lucru: În pahare Berzelius s-au preparat amestecuri
de cartof fiert, orez fiert, paste, soia si albus de ou nefiert cu apa
distilată. După cca 5 minute de amestecare continuă s-au filtrat
amestecurile. Reacțiile de identificare s-au realizat utilizând probe
din acest filtrat. În fiecare eprubetă s-au adăugat cu pipeta, câte 5
picături de soluţie Lugol.
Concluzii:
 La adăugarea soluţiei Lugol, filtratele de cartof, orez si paste s-au
colorat in albastru, dovedind prezența amidonului. Soluția de albuș,
respectiv filtratul de soia nu au dat reacția de culoare, ceea ce
dovedește ca aceste produse nu conțin amidon.
 La adăugarea Reactivului Fehling peste filtratul de soia, respectiv
peste soluția de albuș, acestea nu formează precipitatul de Cu2O
caracteristic glucidelor reducătoare. Această comportare dovedește
că cele două alimente nu contin zaharuri simple, deci soia este un
aliment ce poate fi utilizat în alimentația diabeticilor.
2. Identificarea proteinelor si aminoacizilor
A. Reacţia biuretului Proteinele interacţionează cu ionii de Cu2+.
Mod de lucru: Peste probe de cca 5 ml soluţie proteică s-au adăugat volume
egale de NaOH 1M. Apoi s-au adăugat 1-2ml solutie de CuSO4 0,1%, până la
schimbarea colorației.
Observatii experimentale:
În cazul filtratului de pâine s-a obținut o colorație violacee mai puțin intensă
decât in cazul probelor de lapte respectiv de albuș. Schimbarea de culoare din
filtratul de pâine se datorează glutenului. In cazul filtratelor de cartof si orez nu se
obtine o schimbare a culorii. Intensitatea culorii compuşilor formaţi cu ionii de
cupru este proporţională cu cantitatea de proteină din probă şi deci poate fi
folosită la dozarea proteinelor prin metode spectrofotometrice.
B. Identificarea sulfului
Mod de lucru: In prezenta ninhidrinei, proteinele care conţin tioaminoacizi
dau o coloratie albastră, iar prin fierbere cu NaOH 20%, urmată de tratare cu
soluţie de acetat de plumb 1% se formează un precipitat de culoare neagră de
PbS.
Observatii experimentale:
În eprubetele cu filtrat de pâine si solutie de albus s-a adăugat soluţie de
NaOH 20%, continutul acestora a fost încălzit pe baie de apă până la fierbere,
timp de 10-15 minute. Peste continutul din eprubete s-au adăugat câte 5 cm3
soluţie de acetat de plumb 1%. La adăugarea acestuia s-a constatat formarea
unui precipitat de culoare neagră de PbS.
Concluzie: Atat filtratul de pâine cat si solutia de albuș de ou au dat
aceaste reactii de culoare, dovedind ca aceste produse contin proteine cu grupe
SH (grupe tiolice)
C. Reactia xantoproteică
Mod de lucru: Peste proba de analizat se adaugă câteva picături de
acid azotic (HN03) 10% dacă proba contine proteină se obtine o
coloratie galbenă care la o usoară incălzire se intensifică. La
adaugarea a câteva picături de amoniac, culoarea devine portocalie.
Observatii experimentale:
La adăugarea de acid azotic peste probele: filtrat de
pâine, solutie de albumină, lapte se obtine o coloratie
galbenă care se intensifică la incălzire în galbenportocaliu.
In cazul orezului și cartofului nu s-au observat
schimbări de culoare.
Interpretarea rezultatelor
In concluzie cartoful, orezul au un continut foarte
scăzut în proteine, in principal nu contin gluteină si ar
putea fi utilizate in alimentatia persoanelor care
prezintă intolerantă la gluten.
3. Determinarea aciditătii
Mod de lucru:
 Din proba de analizat s-au cantărit 25g miez si s-au introdus
într-un vas de sticla de 500cm3 cu dop.
 S-au adaugat 75cm3 apă distilată. S-a amestecat proba cu o
bagheta de sticla pana la obtinerea unei paste omogene.
 Dupa omogenizare s-a adaugat apa pana la 500cm3, s-a agitat
totul timp de 3-5 min, apoi s-a lasat în repaus 5 min.
3. Determinarea aciditătii
 Din solutia decantata s-au luat probe de 50cm3 solutie, s-au
introdus în vase Erlenmeyer peste care s-au adaugat 3 picaturi
solutie fenoftaleina.
 Amestecul obtinut s-a titrat cu solutie NaOH 0,1N pana la
coloratie roz (persistentă 30 secunde).
4. Determinarea continutului de NaCl
Modul de lucru
 S-au cantărit câte 25g probă de pâine si s-au mojarat adaugând o cantitate mică
de apă, până la omogenizare. Pasta obținută s-a trecut cantitativ într-un balon cotat
de 250 cm3. Pentru a evita pierderile s-au spalat cu apă mojarul și pâlnia. Apoi
continutul balonului s-a adus la semn cu apa, s-a agitat energic timp de 1 min si s-a
lasat în repaus pentru decantare.
 Din solutia decantată s-au luat probe a câte 50cm3 solutie si s-au trecut în vase
Erlenmeyer. S-au adăugat câte 0,5 cm3 solutie K2CrO4 (cromat de potasiu) si s-au
titrat cu solutie AgNO3 0,1N pana la virarea culorii de la galben-verzui la galbencărămiziu.
Rezultate obtinute:
Sorturi de pâine
Paine alba
Grade de aciditate
(grade Thörner)
Continutul de NaCl
(%masa)
3
2,4
4,3
2,3
6
1,5
3,6
0,4
(conform SR 878/1996 aciditatea
max. este 3,5)
Paine integrală
Paine neagră
(conform SR 878/1996 aciditatea
max. este 6,5)
Pâine fară sare
Determinarea
5-oximetilfurfurolului din pâine
5- oximetilfurfurolul (5O.M.F.) reflectă activitatea
mutagenică ce o prezintă
produsele alimentare supuse
unor tratamente termice.
5-O.M.F. se formează în
procesele de caramelizare prin
mecanismul reacţiei Maillard.
Concentraţia sa în produse
reflectă nivelul de tratare
termică, modificarea culorii şi
valoarea nutritivă a
alimentelor. Dacă concentraţia
O.M.F. nu depăşeşte limitele
1,0 -5,0 mg/kg, calitatea
produselor este considerată
corespunzătoare.
Determinarea
5-oximetilfurfurolului din pâine
Principiul metodei
Determinarea O.M.F. se bazează pe metoda lui Winkler. O.M.F. în prezenţa
acidului barbituric şi a p-toluidinei formează prin condensare o substanţă roşie.
Pentru calcularea concentraţiei O.M.F se determină densitatea optică a
complexului colorat, printr-o metoda colorimetrică. Măsurarea se realizeza imediat
pentru că după 3-4 minute complexul roşu al O.M.F. se descompune şi densitatea
optică scade brusc.
Tabel nr.3
În tabel
sunt prezentate
rezultatele obţinute
prin testarea activităţii mutagenice,
în cazul unor
produse supuse
unor tratamente
termice.
Din datele
prezentate în tabel,
reiese că activitatea mutagenică
tinde să crească
cu creşterea temperaturii şi a timpului de expunere.
Concluzii
Din datele prezentate reiese că:
 Ce? Cât? şi Când mâncăm? Sunt întrebări la care ar trebui să
răspundem cât mai des. Credem că este clar că trebuie să
asigurăm organismului un aport cantitativ (necesar caloric) şi
calitativ (principii nutritive) adecvat fiecărei persoane.
 Trebuie asigurat întotdeauna un echilibru între glucide, lipide,
proteine (denumiţi şi macronutrienţi), vitamine, săruri minerale
(micronutrienţi).
 Ca motivaţie interioară pentru a menţine un stil de viaţă
sănătos trebuie să ne amintim cuvintele lui Schopenhauer:
„Sănătatea nu este totul, dar fără sănătate, totul este
nimic”.
Bibliografie
 R. Ciucureanu, M. Voitcu “Chimie Sanitara” curs litografiat, Univ.
“Gr. T. Popa”, Fac. De Farmacie, Iasi, 1996
 R. Ciucureanu, M. Voitcu “Chimie Sanitara” lucrari practice, Univ.
“Gr. T. Popa”, Fac. De Farmacie, Iasi, 1996
 C. Banu ”Tratat de chimia alimentară”, Ed. AGIR, Bucureşti, 2002.
 M. Şerban ş.a. ”Îndrumar de lucrări practice pentru biochimia
produselor alimentare”, Editura Universităţii “Dunărea de Jos”, Galaţi,
2000.
 C.Banu, ş.a. ”Aditivi şi ingrediente pentru industria alimentară”,
Editura Tehnică, Bucureşti, 2000.
 http://ro.wikipedia.org/wiki/Proteine
 http://ro.wikipedia.org/wiki/Glucide