20 Septembrie 2017

STUDIUL COMPOZIŢIEI UNOR ALIMENTE

  vezi slideshow

Autori

  • Ungureanu Paula, clasa a XIIA, Colegiul Naţional "Mihai Eminescu" Iaşi
  • Mădălina Loghin, clasa a XIIA, Colegiul Naţional "Mihai Eminescu" Iaşi

Coordonator

  • prof. Cecilia Foia, Colegiul Naţional "Mihai Eminescu" Iaşi

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 chimică 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 chimice a 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 chimică a 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 chimica a 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 probã analizatã s-au efectuat 4-5 determinãri.

Determinările au fost realizate în laboratorul de Chimie de la Colegiul National "Mihai Eminescu" Iaşi.

Procedură (planulde 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 s-a adaugat Reactiv Fehling, în cealaltă eprubetă s-a adaugat Reactiv Tollens, amestecurile obtinute s-au încălzit pe baie de apă.

Concluzii:

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 o 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 şi 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: În 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 adaugarea de acid azotic peste probele: filtrat de pâine, solutie de albumina, lapte se obtine o coloratie galbena care se intensifica la incalzire în galben-portocaliu.
In cazul orezului şi cartofului nu s-au observat schimbari de culoare.

Interpretarea rezultatelor
In concluzie cartoful, orezul au un continut foarte scazut în proteine, in principal nu contin gluteina si ar putea fi utilizate in alimentatia persoanelor care prezinta intoleranta 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.
  • 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

Mod 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 galben-cărămiziu.

Rezultate obtinute:

Sorturi de pâine Grade de aciditate
(grade Thörner)
Con&%355;inutul de NaCl
(%masa)
Pâine albă
(conform SR 878/1996 aciditatea max. este 3,5)
32,4
Pâine integrală4,32,3
Pâine neagră
(conform SR 878/1996 aciditatea max. este 6,5)
61,5
Pâine fără sare3,60,4


Determinarea 5-oximetilfurfurolului din pâine

5- oximetilfurfurolul (5-O.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 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

În tabelul următor sunt prezentate rezultatele obţinute prin testarea acti-vităţii mutagenice, în cazul unor produse supuse unor tratamente termice. Din datele prezentate în tabel, reiese că activi-tatea mutagenică tinde să crească cu creşterea tem-peraturii şi a timpu-lui 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