Пектиновые вещества в продуктах питания и их роль в

Всероссийский фестиваль педагогического творчества
2015/2016 учебный год
Номинация : Проектная и творческая деятельность учащихся.
Здоровье и медицина.
Название работы:
Пектиновые вещества в продуктах
питания
их роль в биохимических процессах
организма
ЯНАО, Надымский район,
п. Правохеттинский
ул Школьная, 8
Автор:
Полякова Софья Николаевена
ученица 11 класса
МОУ «Правохеттинская СОШ»
Руководитель:
Лучинская Вера Максимовна
учитель биологии и химии
МОУ
«Правохеттинская средняя
общеобразовательная школа»
Пектиновые вещества в продуктах питания,
их роль в биохимических процессах организма
Полякова Софья
ЯНАО, Надымский район
п. Правохеттинский
МОУ «Правохеттинская средняя
общеобразовательная школа»
11 класс
Краткая аннотация
Автор исследовательской работы изучила строение и свойства пектиновых веществ,
их роль и влияние на организм человека, выявила способность пектина снижать острую
токсичность,
а также
гипотоксичность некоторых лекарственных препаратов.
Пектиновые вещества защищают клетки живых организмов от разрушительной
деятельности, их можно определить, выделить в продуктах питания и употреблять для
профилактики заболеваний пищеварительной системы, регуляции уровня холестерина в
организме. Они
способствуют снижению содержания в организме холестерина,
регулируют обменные процессы , связанные с ожирением, сахарным диабетом.
Эти заболевания вступили в фазу « молодого поколения», являются общебиологической
проблемой в условиях увеличения канцерогенных продуктов питания.
Author research examined the structure and properties of pectin, their role and influence on the
human body, revealed the ability of pectin to reduce acute toxicity, as well as certain medications
hypotoxcity pectin protect the cells of living organisms from destructive activities, they can be
identified, isolated in food and use for the prevention of diseases of the digestive system,
regulating the level of cholesterol in the body. They help to reduce the content of cholesterol in
the body, regulate metabolism, obesity-related diabetes. These diseases have entered a phase of
the "young generation" is a general biological problem under increased carcinogenic foods.
Пектиновые вещества в продуктах питания,
их роль в биохимических процессах организма
Полякова Софья
ЯНАО, Надымский район
п. Правохеттинский
МОУ «Правохеттинская средняя
общеобразовательная школа»
11 класс
Аннотация
Цель работы – изучить состав, строение пектиновых веществ на клеточном уровне у
растений и обосновать их роль в биохимических процессах в организме человека, влияние
на эпителиальную ткань в частности на желудочно- кишечный тракт; экспериментально
выявить содержание веществ в продуктах питания. Для решения поставленной цели
были определенны следующие задачи:
1. Определить качественный и количественный состав пектиновых веществ в
фруктах, ягодах, в некоторых продуктах питания;
2. Изучить влияние пектиновых веществ на организм человек;
3. Определить наличие пектиновых веществ в продуктах питания используя
качественный анализ;
4. Выделить пектиновые вещества из фруктов (ягод, овощей);
5. Рекомендовать употребление фруктов, овощей содержащие пектиновые вещества в
целях укрепления здоровья, регулирование содержания холестерина и в целях
профилактики заболеваний пищеварительной системы.
При написании работы применялись методы: а) анализ литературных источников; б)
метод наблюдений; в) метод эксперимента; г) метод причинно- следственного анализа.
Объект исследования: пектиновые вещества и продукты питания .
Предмет исследования: определение пектиновых веществ в продуктах питания и
выявление их роли в биохимических процессах в организме.
Гипотеза: пектиновые вещества защищают клетки живых организмов от разрушительной
деятельности; их можно определить и выделить в продуктах питания и употреблять для
профилактики заболеваний пищеварительной системы, регуляции уровня холестерина в
организме.
Пектиновые вещества защищают эпителиальные ткани от разрушения при употреблении
лекарственных препаратов. В рационе питания обязательно должны быть продукты,
содержащие пектиновые вещества: бананы, яблоки, киви, дыня, цитрусовые, йогурт.
При действии на продукты питания раствора йода можно определить наличие этих
веществ, которые не дают сине- фиолетовой окраски.
Пектиновые вещества в продуктах питания,
их роль в биохимических процессах организма
Полякова Софья
ЯНАО, Надымский район
п. Правохеттинский
МОУ «Правохеттинская средняя
общеобразовательная школа»
11 класс
Оглавление
I. Введение.
……………………………………………………………………..1
II. Научная статья ……………………………………………………………… 2-4
2.1. Химическая характеристика пектиновых веществ…………………………. 2
2.2. Содержание пектиновых веществ в продуктах.
Природные и натуральные источники. ……………………………………… 2
2.3. Значение пектиновых веществ для организма……………………………… 2-3
2.4. Области применение пектиновых веществ………………………………… 3-4
III. Экспериментальная часть ………………………………………………… 5-7
3.1. Сущность эксперимента……………………………………………………… 5
3.2. Результат эксперимента :………………………………………………………5-7
А.Действие лекарственных препаратов в кислой среде
Б. Определение пектиновых веществ в продуктах питания.
3.3.. Получение пектиновых веществ. …………………………………………… 7
IV. Выводы. …………………………………………………………………………..8
V. Литература…………………………………………………………………9
VI. Приложение………………………………………………………………….1-5
1
Пектиновые вещества в продуктах питания,
их роль в биохимических процессах организма
Полякова Софья
ЯНАО, Надымский район
п. Правохеттинский
МОУ «Правохеттинская средняя
общеобразовательная школа»
11 класс
В основе любого открытия лежит элементарная
человеческая эмоция, именуемая изумлением
Альберт Эйнштейн
I. Введение.
Современный мир - это мир, постоянных изменений в различных областях
науки, промышленности, медицины. Современный мир -это мир человека, в котором
он занимает важную нишу, где биотические и абиотические факторы тесно связаны
между собой. Особое внимание уделяется здоровью человека, как со стороны самого
человека, так и со стороны государства. По статистике, больше всего людей страдают
заболеваниями,
связанными с кровеносной, пищеварительной системами.
Весь
организм состоит из клеток, в оболочках клеток и их содержимом содержатся
пектиновые
вещества,
которые
создают
упругость
клеткам,
выполняют
адсорбирующее свойство, выводят из организма токсичные вещества.
Изучение содержания пектиновых веществ в некоторых продуктах питания дает
возможность
регулировать поступление «нежелательных» углеводов в организм
человека, которые могут вызвать нарушение системы обмена веществ, а сами
пектиновые вещества способствуют снижению содержания в организме холестерина
и регулируют обменные процессы, связанные с ожирением, сахарным диабетом. В
современном обществе
количество людей
с ожирением и сахарным диабетом
увеличивается с каждым годом. Эти заболевания вступили в фазу «молодого
поколения» и
являются общебиологической проблемой в условиях участившихся
экологических катастроф и в условиях увеличения канцерогенных продуктов питания.
Знание о роли пектиновых веществ для клеток даст возможность снизить процент
заболеваемости людей, связанной с кровеносной, пищеварительной системой.
2
II Научная статья.
2.1. Химическая характеристика пектиновых веществ.
Пектиновые вещества, пектины (от греч. Pektos
- сплоченный, свернувшийся,
замерзший), высокомолекулярные полисахариды, присутствующие в растворимой или
нерастворимой (протопектин) форме во всех наземных растениях и в ряде водорослей.
[1,5]
В основе молекул лежит главная цепь из 14 – связанных остатков а-D- галактуроновой
кислоты, содержащей некоторое количество остатков 2-О- замещенной L- равнопиранозы.
Пектины это сложные соединения углеводной природы, главным образом арабана и
пектиновой кислоты.( полимеры галактуроновой кислоты, в которой часть карбоксильных
групп этерифицирована метиловым спиртом) :
2.2. Содержание пектиновых веществ в продуктах.
Природные и натуральные источники пектина.
Овощи, фрукты -это кладезь пектиновых веществ. Процент содержания их разный,
но все они содержат это удивительное вещество. Производство пектина из цитрусовых
составляет – 70%; ягоды и фрукты- 30%; свекловичный жмых, корзинки подсолнуха- от
10% до 35%. Наиболее характерным свойствам его можно отметить мягкое, без серьезных
последствий для организма, связывание вредных веществ (ионов тяжелых металлов,
пестицидов). Кроме того, нельзя забывать о профилактических и протекторных свойствах
пектина. Много пектиновых веществ во фруктах, ягодах, стеблях (лен), корнеплодах
(сахарная и столовая свекла). [2]
В качестве сырья для получения пектина служат
яблочные выжимки, корка
цитрусовых плодов, кормовой арбуз, жжем сахарной свеклы, корзинки подсолнуха, плоды
многих
ягодных
кустов
(крыжовник,
смородина,
малина,
черника,
клюква)
(Приложение 1 фото)
2.3. Значение пектиновых веществ для организма.
Растворимый пектин входит в состав клеточного сока, нерастворимые пектины
составляют большую часть первичных клеточных стенок и межклеточного вещества
3
растений.
Они способствуют удержанию тканей
засухоустойчивость
в состоянии тургора, повышают
растений и устойчивость плодов и овощей при хранении. В
организме человека укрепляет стенки клеток, участвует в обменных процессах,
регулирует содержание холестерина в крови, блокируют и удаляют тяжелые металлы и
токсичные вещества. [3]. Размягчение плодов при созревании происходит вследствие
изменения количества и качества пектиновых веществ под действием пектологических
ферментов. Важное в практическом отношении свойство пектина – способность его
растворов к образованию прочных гелей, или студней.
Пектиновые вещества входят в состав клеточных стенок практически всех высших
наземных
и
водных
растений
и
выполняют
важные
биологические
функции:
обеспечивают ионный транспорт и водный режим, влияют на прорастание семян, рост и
развитие растения, обеспечивают их засухоустойчивость и морозостойкость, выполняют
защитную функцию во взаимоотношениях растения с фитопатогенами [3, 4].
Все эти функции определяются особенностью строения пектиновых веществ.
2.4. Области применения пектиновых веществ.
В пищевой промышленности пектин используют в производстве начинок конфет,
кондитерских желейных и пастильных изделий ( например зефир, пастила, мармелад),
молочных продуктов, десертов, мороженого, майонеза, кетчупа, сокосодержащих
напитков.
Пектиновые вещества применяют в медицине для лечения желудочных
заболеваний и в качестве профилактических средств [2,3].
В фармакологической и медицинской промышленности пектин используют для
капсулирования
лекарств,
а
также
для
изготовления
специальных
лечебно-
профилактических средств. Во влажной атмосфере пектины могут сорбировать до 20%
воды. В избытке воды они растворяются. В отличии от сахарного песка, который сразу же
после попадания в воду начинает растворяться, частица пектинового порошка, попав в
воду, всасывает ее, словно губка, увеличиваясь в размерах в несколько раз, и только после
достижения определенного размера начинает растворяться. Это и определяет их защитные
свойства [4]. Суточная потребность пектина составляет 5-8 г, а в условиях радиоактивного
загрязнения – не менее 15-16 г.
4
Таблица 1. Область применения пектиновых веществ
Пищевая
промышленность
Конфеты
Пастила,
Зефир
Мармелад
Желе
Молочные десерты
Йогурты
Мороженое
Майонез
Кетчуп
Сокосодержащие напитки
(Приложение 2. )
Косметическая
промышленность
Маски
Крема
Гели
Фармацевтика и медицина
Капсулирование лекарства
Лечебно- профилактические
средства.
5
III. Экспериментальная часть
3.1. Сущность эксперимента.
Почему пектиновые вещества вызвали у меня интерес.
Здоровье человека всегда было в центре внимания государства и самого человека. В
последние годы возросло число
заболеваний,
связанных с продуктами питания (их
качественный состав, условия хранения, выращивания и получения) . Возросло число
людей с заболеванием пищеварительной и кровеносной систем.
В результате личных наблюдений за собой и своими сверстниками, членами своей
семьи, я сделала вывод,
что
причиной
боли или дискомфорта в пищеварительной
системе могут быть продукты питания: канцерогенные напитки, сухарики, чипсы, а так же
несовместимость некоторых продуктов, которые могут вызвать накопление токсичных
веществ в клетках организма. Значит, в организм поступает недостаточное количество
пектиновых веществ, которые могут адсорбировать токсичные вещества и блокировать
их поступление в клетки тела.
Но все ли выше перечисленные продукты содержат природные пектины? Почему
после рекомендации врача употреблять кисломолочные продукты не наблюдается
быстрый
положительный
эффект?
Почему
некоторые
лекарственные
препараты
необходимо применять после приема пищи?
Изучив химическую структуру пектиновых веществ, а также их использование в
различных областях, я решила выделить пектиновые вещества в домашних условиях, а
также определить пектиновые вещества в готовых продуктах (варенье, джемы, йогурт,
майонез, соки) и провести эксперимент, доказывающий защитные функции веществ.
3.2. Результат эксперимента
А). Действие лекарственных препаратов в кислой среде.
Действие лекарственных препаратов на эпителиальную ткань пищеварительной и
кровеносной системы.
В три стаканчика с подкисленным раствором лимонной кислоты (искусственно создавая
кислотную среду желудка), поместила
анальгин, парацетамол в капсуле, капсулу
витамина Е (токоферола ацетат). Наблюдаю, что происходит в течении 2- 5 минут.
6
Результат опыта. Таблица 2. Действие пектиновых веществ.
1
2
Анальгин
+
раствор Парацетамол в капсуле +
лимонной кислоты
раствор
лимонной
кислоты
Первая минута – изменений Первая минута – появилась
нет
светло-желтая
окраска
раствора
Через три минуты - раствор Раствор
стает
мутнеет
коричневым
Через 5 минут –
белая эмульсия
3
Витамин Е (токоферола
ацетат)
+
раствор
лимонной кислоты.
Первая минута – изменений
нет
желто- Оболочка набухла
Через 5 минут- раствор- Через 5 минут – капсула
коричневый
разбухла
(Приложение 3; фото действие лекарств)
Вывод: пектиновые вещества
мгновенно реагируют на повышение кислотности
раствора, переходят в раствор,
защищают эпителиальную ткань от действия
лекарственных препаратов. Опыт доказал, что лучше всего употреблять ЛП в оболочках ,
или перед принятиям ЛП съесть продукт, содержащий пектиновые вещества.
3.2. Б) Определение пектиновых веществ.
В домашних условиях можно определять наличие пектиновых веществ в продуктах
питания, чтобы знать, что мы едим, какому продукту уделить больше внимания в случае
возникшей проблемы в пищеварительной системе или повышения холестерина. Для
определения
веществ я взяла продукты: майонез, зефир, кетчуп, мармелад. Зефир и
мармелад были по два экземпляра разных производителей.
Свой опыт разделила на две части:
В первой порции определила вещества одних производителей, во второй – других.
Опыт №1. 1- зефир(а), 2- (4) майонез, 3- (2б) желтый мармелад.
Капаем на каждый продукт раствором йода и наблюдаем за изменением окраски. (раствор
йода является качественной реакцией на крахмал) . Цвет не изменяется. Это значит, что в
данных продуктах содержится натуральный пектин, а не картофельный крахмал.
Опыт № 2. Продукты 1- зефир(б); 2- кетчуп (3); 3- (2а) мармелад белый. Действуем
раствором йода. Цвет не изменился только у мармелада под номером 3 (2а).
Следовательно, в нем крахмал не содержится. Зефир и кетчуп дали реакцию – оттенок
синий. Содержат вместо пектина – крахмал. Следует отметить, что на упаковке было
7
указано содержание пектина, а не крахмала. Таким образом, производители используют
вместо натурального пектина картофельный крахмал. Результат опыта показан в таблице.
( Приложение 4. Фото 1, 2)
Таблица 3. Определение пектиновых веществ в некоторых продуктах питания
Продукты
Производитель
1.а. зефир
Определение вещества
( действием крахмала)
ОАО РОТ ФРОНТ, Россия г.
Москва
1.б.зефир
ОАО РОТ ФРОНТ, Россия г.
С. Петербург.
2.а. мармелад (белый)
ОАО РОТ ФРОНТ, Россия г.
Москва
2.б.мармелад (желтый)
ОАО РОТ ФРОНТ, Россия г.
С. Петербург
3.кетчуп.
ЗАО Эссен Продакшен АГ,
Россия, Самарская обл
4. майонез классический ТОВ, г. Москва
«Calve»
Цвет не изменился –
содержит пектин
Цвет изменился -стал
темно- синий
Цвет
не
изменилсясодержит пектин
Цвет
не
изменилсясодержит пектин
Цвет
изменился
-стал
темно- синий
Цвет
не
изменилсясодержит пектин
3.3. Получение пектиновых веществ в домашних условиях .
Зная полезные свойства пектина, задалась целью получить эти вещества в домашних
условиях. Существует самый простой рецепт приготовления домашнего пектина.
Этапы: 1)Яблоко очищаем от кожуры,
вырезаем сердцевину. Именно в яблочных
перегородках и кожуре содержится больше всего целебного пектина.
2)Помещаем эти «отходы» в небольшую эмалированную кастрюльку, наливаем немного
воды (40-60 мл) и ставим на плиту.
3) Доводим до кипения и убавляем огонь. Далее кипятим содержимое 30-40 минут. Через
15 минут кипячения из яблочных очисток стал выделяться пектин, вода приобрела светлорозовый цвет и ее консистенция изменилась, увеличилась плотность.
4) Полученный отвар процедила, перелила в стакан и поставила в холодильник. Это и
есть отвар с большим содержанием пектина.
Прошло 5 часов, его консистенция стала
более густой, как у киселя. На следующий день мой пектин напомнил желе. Поместила
массу на блюдце – она не растекается.
Это подтверждает гелеобразующие и желирующие свойства пектина. Такой яблочный
пектин можно применять
по столовой ложке за 30 минут до еды,
в
качестве
профилактического и протекторного средства людям для поддержания своего здоровья и
вывода из организма токсичных и тяжелых металлов ( Приложение 5. Фото)
8
IV. Выводы.
а) По литературным источникам я еще раз убедилась о роли пектиновых веществ в
живых клетках, в каких продуктах содержатся и как действуют на организм. В рационе
питания человека должны в обязательном порядке
быть
продукты, содержащие
пектиновые вещества: бананы, яблоки, киви, дыня, цитрусовые, йогурты.
б) Результаты опыта доказали, что пектиновые вещества содержатся в продуктах
питания, их можно определить простейшим опытом действием раствора йода, который не
дает темно-синюю окраску на пектин, в отличие от действия йода на крахмал.
в) Пектиновые вещества защищают эпителиальные ткани от разрушения при
употреблении
лекарственных препаратов.
препаратов, не содержащих
Перед
употреблением
лекарственных
желирующей оболочки, необходимо съесть продукты,
содержащие пектиновые вещества.
г) Пектиновые вещества можно получить в домашних условиях и употреблять их
для щадящего лечения и профилактики заболеваний пищеварительной системы и
регулирования холестерина в крови.
Выдвинутая гипотеза о том,
что
пектиновые вещества защищают клетки живых
организмов от разрушительной деятельности; что их можно определить и выделить в
продуктах питания; применять для профилактики заболеваний пищеварительной
системы, - подтвердилась. Рекомендую всем употреблять продукты с пектиновыми
веществами, чтобы сохранить свое здоровье. Будьте здоровы !!!
9
V. Литература.
1. Бабаев А.А., Винберг Г.Г. «Биологический энциклопедический словарь»
2. Горшкова А.М. Влияние внешних факторов на состояние клеточной стенки. СанкПетербург. Науч. Центр. 2005г.
3. Донченко Л.В, Фирсов Г.Г «Пектины: основные свойства, производство и применение.
Издат. ДеЛи принг: 2007.
4. Попов В.В. Физиологическая активность пектиновых веществ. Изд Москва: 2007г.
5. Энциклопедия Кольера.
ПРИЛОЖЕНИЕ
I
Приложение 1.
2.1Продукты, содержащие пектиновые вещества
II
Приложение 2
2.4 Применение пектиновых веществ
А) в пищевой промышленности
III
Б) Косметическая промышленность: (маски, крема, гели)
В) Фармацевтика и медицина (капсулирование
лекарства)
IV
Приложение 3.
3.2.Действие желирующих лекарств в кислой среде
1.
2.
3.
4.
V
Приложение 4.
3.2 А) Определение пектиновых веществ в продуктах питания
эксперимент)
VI
Приложение 5.
3.3 Б) Получение пектиновых веществ в домашних условиях.
1.
2.
3.
4.