Муниципальное бюджетное образовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа 18 им. братьев Могилевцевых» г. Брянска ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА Научно-практическая конференция учащихся и педагогов «Первые шаги в науку» Работу выполнила Малашенко Анастасия Юрьевна ученица 10 класса Научный руководитель Орлова Елена Юрьевна учитель химии ВЫДЕЛЕНИЕ КОФЕИНА ИЗ ЧАЯ

В России чай является одним из самых распространённых напитков. Чай хорошо воздействует на организм человека, снимает утомление и головную боль, повышает физическую активность и жизненную энергию, стимулирует работу головного мозга и сердца, сосудистой системы. Чай хорошо действует на пищеварительную и нервную системы, повышает тонус всего организма. В России чай является одним из самых распространённых напитков. Чай хорошо воздействует на организм человека, снимает утомление и головную боль, повышает физическую активность и жизненную энергию, стимулирует работу головного мозга и сердца, сосудистой системы. Чай хорошо действует на пищеварительную и нервную системы, повышает тонус всего организма.

В работе рассмотрены История чая Состав и свойства чая Влияние чая на организм человека

Исследование химического состава чая Изменение окраски чая в зависимости от среды Экспериментальное выделение из чая кофеина

Целью исследовательской работы является изучение состава и свойств чая, определение наличия в нем кофеина и возможности его выделения. Достижение поставленной цели предполагает решение в процессе исследования следующих задач: 1. Изучить состав чая. 2. Изучить влияние чая на организм человека. 3. Сравнить виды чая по составу и свойствам. 4. Определить наличие кофеина в чае. 5. Выделить кофеин из чая. Объектом исследования в работе является чай, его состав и свойства. Предметом исследования выступает анализ чая различных сортов. Гипотеза: из чая можно выделить кофеин, различные сорта чая содержат кофеин в разных концентрациях. Актуальность и новизна исследования: в литературе и интернете недостаточно информации об исследованиях, помогающих определить количество кофеина в различных сортах чая. На упаковке с чаем не присутствует показатель содержания кофеина, а это может навредить людям гипертоникам или гипотоникам.

Этапы работы: 1. Работа с литературными источниками, обзор информации по вопросу исследования в справочной, химико-биологической и медицинской литературе, использование электронных ресурсов Интернета. 1. Работа с литературными источниками, обзор информации по вопросу исследования в справочной, химико-биологической и медицинской литературе, использование электронных ресурсов Интернета. 2. Создание модели проведения эксперимента. 2. Создание модели проведения эксперимента. 3. Проведение эксперимента. 3. Проведение эксперимента. 4. Обработка результатов исследования. 4. Обработка результатов исследования. 5. Отчёт по работе. 5. Отчёт по работе. Методы исследования: 1. Теоретические: анализ, синтез, классификация. 1. Теоретические: анализ, синтез, классификация. 2. Эмпирические: сравнение, наблюдение, моделирование, эксперимент. 2. Эмпирические: сравнение, наблюдение, моделирование, эксперимент. 3. Математические: счет, измерение. 3. Математические: счет, измерение.

Формула кофеина

В результате изучения собранной информации было выяснено, что история появления чая точно неизвестна, существуют лишь легенды. Хотя родиной чайного куста считают Индию, но по одной из легенд первыми стали употреблять настой листьев чая пастухи на юге Китая обратив внимание на животных, которые, поев листьев с определенных кустов, становились бодрее и активнее. В результате изучения собранной информации было выяснено, что история появления чая точно неизвестна, существуют лишь легенды. Хотя родиной чайного куста считают Индию, но по одной из легенд первыми стали употреблять настой листьев чая пастухи на юге Китая обратив внимание на животных, которые, поев листьев с определенных кустов, становились бодрее и активнее.

Чай классифицируется: · По цвету – черный, зеленый, желтый, красный. · По месту произрастания – Индийский, Китайский, Грузинский, Цейлонский и т.д. · По качеству – букет, в/с, 1/с, 2/с, 3/с. · По технологии изготовления – байховый, плиточ­ный, кирпичный, разовой заварки, гранулированный, ароматизированный. По физико-химическим показателям качества чая: массовая доля влаги; массовая доля водорастворимых экстрактивных веществ; массовая доля металломагнитной примеси; массовая доля общей золы; массовая доля водорастворимой золы; массовая доля сырой клетчатки; массовая доля мелочи. По показателям безопасности: наличию в чае токсичных элементов – свинца, мышьяка, кадия, меди, радионуклидов – цезия-137 и стронция-90, а также по микробиологическим показателям – плесени. При определении внешнего вида сухого чая обращают внимание на цвет, ровность, однородность и скрученность чаинок, а также на дефекты чая.

Химический состав чёрного чая Вещества Среднее содержание в % Дубильные вещества 30 Белки 16 Сахара До 2 Кофеин 5 Теофиллин Менее 1 Клетчатка Менее 1 Крахмал Менее 1 Витамин СМенее 1 Витамин В1Менее 1 Витамин В2Менее 1 Витамин КМенее 1 Витамин КМенее 1 Витамин РМенее 1 Витамин РРМенее 1 Каротин (провитамин А)Менее 1 Калий Менее 1 Кальций Менее 1 Магний Менее 1 Железо Менее 1 Марганец Менее 1 Медь Менее 1

ВЫДЕЛЕНИЕ КОФЕИНА ИЗ ЧАЯ Сорта чая, используемые в эксперименте: 1.Зелёный чай Чжу Ча (Ганпаудэр Храм Неба) 2.Чёрный чай «Беседа» 3.Чёрный чай «Greenfield» 4. Пуэр 5.Каркаде

Кофеин можно выделить из чая с помощью оксида магния. Для этого в фарфоровый тигель поместим измельченный в ступке черный чай и оксид магния. Смешаем оба вещества и поставим тигель на умеренный огонь, накрыв стеклянной пластиной. Сверху на тигель ставим фарфоровую чашку с холодной водой. Кофеин возгоняется и, попав на холодную поверхность, оседает на стеклянной пластине в виде бесцветных кристаллов.

Возможно выделение кофеина экстракцией с ацетоном. Нальем в выпарительные чашки ацетон так, чтобы он закрывал чай. Спустя 10 минут ацетон был процежен в чистые тигли и перемешан с горячей водой. Затем тигель был поставлен на огонь и накрыт стеклянной пластинкой.

Структура кристаллов кофеина

На стеклянную пластинку с кристаллами капнули две капли концентрированной азотной кислоты и нагрели пластинку до тех пор, пока смесь не стала сухой. Кофеин при этом окислился и превратился в заметную, оранжевого цвета, амалиновую кислоту (фото 1). Для ее нейтрализации, были добавлены десять капель концентрированного раствора аммиака - образовалась соль красного, переходящего в пурпурный, цвета (фото 2). Такая соль носит название мурексида, или пурпура та аммония, а реакция называется – мурексидной. Этими реакциями мы подтвердили, что полученное нами вещество – кофеин. Фото 1Фото 2

Необходимо отметить, что количество возгоняемого кофеина в зеленом чае больше, чем в его черных сортах так как он не подвергается ферментативной обработке.

Реактив Сорт чая Черный Зеленый Щелочь Потемнение раствора Кислота Раствор посветлел Действие кислот и щелочей на окраску чая р НЦвет раствора 3,0Ярко-красный 5,0Красный 6,0Красно-коричневый 7,0Коричнево-черный 8,0Коричнево-зеленый 10,5Болотный 12Ярко-зеленый Изменение окраски чая « Каркаде » в зависимости от рН среды

Во время опытов к напитку по каплям добавляли небольшое количество щелочи и кислоты и наблюдали изменение окраски от ярко-красного до ярко-зеленого.

Выводы исследования чай «Каркаде» можно использовать в качестве индикатора кислотно-щелочного состояния используемой для чая воды; экспериментально возможно в обычной лаборатории выделить кристаллы кофеина из чая методом возгонки; кристаллы, полученные при возгонке чая, – кофеин, что подтверждает опыт с азотной кислотой и превращением кофеина в амалиновую кислоту.

Выводы исследования цель и задачи работы, которые были поставлены выполнены, проведенные опыты можно признать успешными; было открыто много интересного и полезного, что пригодится в дальнейшей жизни; гипотеза о том, что разные сорта чая обладают различным содержанием кофеина, подтвердилась, наибольшее количество кофеина содержится в зеленом чае; Моё предложение – производителям чая обязательно указывать на упаковках количество содержащегося кофеина.

Спасибо за внимание