Витамин С – источник здоровья человека

Слова «витамины - источник здоровья» знакомы нам с детства, и мы настолько привыкли к ним, что перестаем придавать им значение. А напрасно! Ведь на самом деле без витаминов обеспечить полноценное здоровье совершенно невозможно. Кто весной не испытывал быструю утомляемость и сонливость? Наверное, многие замечали, что в этот период люди чаще страдают от головных болей, головокружений, простудных заболеваний, болезней желудочно-кишечного тракта. Все это в значительной мере обусловлено недостатком весной некоторых витаминов, особенно витамина С, который в значительных количествах содержится в свежих овощах и фруктах.

За лето и осень организм в определенной степени насыщается витаминами (например, запас витамина С в печени может сохраняться и расходоваться в течение 6 месяцев). За зимние месяцы, если не было необходимого дополнительного поступления, эти запасы истощаются, и наступает так называемый гипотаминоз, т. е. недостаточность одного или нескольких витаминов в организме человека.

Витаминами называют поступающие с пищей органические вещества, необходимые для регуляции обмена веществ и нормального течения процессов жизнедеятельности.

За редким исключением витамины не вырабатываются в организме человека, а синтезируются растениями и животными, которые служат ему пищей.

Науке в настоящее время известно более 20 витаминов. Их обозначаю буквами латинского алфавита: А, В, С, D и т. д.

Наибольшей интерес вызывает витамин С (аскорбиновая кислота) - именно в нем чаще всего наш организм испытывает недостаток. При отсутствии витамина С в пище развивается тяжелый авитаминоз - цинга. При этом человек слабеет, его устойчивость к инфекциям и неблагоприятным факторам окружающей среды снижается. При длительном лишении витамина С человек погибает.

Витамин С благоприятно действует на функции центральной нервной системы, стимулирует деятельность эндокринных желез, способствует усвоению железа и нормальному кроветворению, повышает сопротивляемость человека к экстремальным воздействиям.

Человек, в отличие от подавляющего большинства животных, не способен синтезировать витамин С и все необходимое его количество получает с пищей, главным образом, с овощами, фруктами и ягодами. В условиях Крайнего севера вопрос качества поступающих в продажу продуктов наиболее актуален.

Цель исследования:

Определить содержание витамина С в соках и фруктах, поступающих в продажу.

Задачи исследования:

1. Изучить теоретический материал о пользе витамина С для здоровья человека.

2. Отобрать для исследования фрукты и овощи, поступающие в продажу.

3. Провести химический анализ содержания витамина С в фруктах и соках, поступающих в продажу.

4. Определить соки и фрукты, содержащие наибольшее количество витамина С.

Предмет исследования:

Содержание витамина С в соках и фруктах, поступающих в продажу в торговую сеть.

Объект исследования:

Соки и фрукты, поступающие в торговую сеть.

Методы исследования:

1. Поисковый /поиск и изучение научной литературы по данной теме/.

2. Экспериментальный:

• /лабораторное исследование содержания витамина С в соках и фруктах;

• практическое применение знаний химии при проведении лабораторных исследований/.

3. Аналитический /обработка и анализ полученных данных/.

Практическая ценность полученных результатов:

Определение содержания количества витамина С в соках и фруктах, поступающих в магазины, позволит рекомендовать для использования те соки и фрукты, которые действительно содержат достаточное его количество.

Глава 1. ВИТАМИН С – ИСТОЧНИК ЗДОРОВЬЯ ЧЕЛОВЕКА

§ 1. История открытия витаминов

Ко второй половине XIX в. было выяснено, что пищевая ценность продуктов питания определяется содержанием в них в основном следующих веществ: белков, жиров, углеводов, минеральных солей и воды. Считалось общепризнанным, что если в пищу человека входят в определенных количествах все эти питательные вещества, то она полностью отвечает биологическим потребностям организма. Это мнение прочно укрепилось в науке и поддерживалось такими авторитетными физиологами того времени, как Петтенкофер, Фойт и Рубнер. Однако практика далеко не всегда подтверждала правильность укоренившихся представлений о биологической полноценности пищи. Практический опыт врачей и клинические наблюдения издавна с несомненностью указывали на существование ряда специфических заболеваний, непосредственно связанных с дефектами питания, хотя последнее полностью отвечало указанным выше требованиям. Об этом свидетельствовал также многовековой практический опыт участников длительных путешествий.

Экспериментальное обоснование и научно-теоретическое обобщение этого опыта стали возможны, благодаря открывшем новую главу в науке, исследованием русского ученого Николая Ивановича Лунина, изучавшего в лаборатории Г. А. Бунге роль минеральных веществ в питании. Он провел эксперимент с мышами, разделив их на 2 группы. Одну группу он кормил натуральным цельным молоком, а другую держал на искусственной диете, состоящей из белка-казеина, сахара, жира, минеральный солей и воды. Через 3 мес. мыши второй группы погибли, а первой остались здоровыми. На основании этих работ Н. И. Лунин в 1880 г. пришел к следующему заключению: «Если, как вышеупомянутые опыты учат, невозможно обеспечить жизнь белками, жирами, сахаром, солями и водой, то из этого следует, что в молоке, помимо казеина, жира, молочного сахара и солей, содержатся еще другие вещества, незаменимые для питания. Представляет большой интерес исследовать эти вещества и изучить их значение для питания" .

Это было важное научное открытие, опровергавшее установившееся положения в науке о питании. Результаты работ Н. И. Лунина стали оспариваться; их пытались объяснить, например, тем, что искусственно приготовленная пища, которой он в своих опытах кормил животных, была якобы невкусной. В 1890 г. К. А. Сосин повторил опыты Н. И. Лунина с иным вариантом искусственной диеты и полностью подтвердил выводы Н. И. Лунина. Все же и после этого безупречный вывод не сразу получил всеобщее признание. Несмотря на то, что эти особые вещества присутствуют в пище, как подчеркнул ещё Н. И. Лунин, в малых количествах, они являются жизненно необходимыми. Так как первое вещество этой группы, содержало аминогруппу и обладало некоторыми свойствами аминов, то Ф. Функ (1912) предложил назвать весь этот класс витаминами (лат. Vita-жизнь, vitamin-амин жизни) /3. с. 89/. Впоследствии, однако, оказалось, что многие вещества этого класса не содержат аминогруппы. Тем не менее, термин "витамины" настолько прочно вошел в обиход, что менять его не имело уже смысла.

Витамины - это активные низкомолекулярные биологические вещества, обеспечивающие нормальное течение биохимических и физиологических процессов в организме . Они является необходимой составной пищи и, оказывают действие на обмен веществ в очень малых количествах. Суточная потребность в витаминах измеряется в миллиграммах, микро граммах. Некоторые витамины могут вообще не синтезироваться в организме или синтезироваться в недостаточных количествах и должны поступать извне. Витамины содержатся в продуктах растительного и животного происхождения, поэтому важно знать содержание витаминов в продукте. В настоящее время известно около 20 различных витаминов. Установлена и их химическая структура; это дало возможность организовать промышленное производство витаминов не только путем переработки продуктов, в которых они содержатся в готовом виде, но и искусственно, путем их химического синтеза.

§ 2. Витамин С (аскорбиновая кислота)

К числу наиболее известных с давних времён заболеваний, возникающих на почве дефектов в питании, относится цинга, или скорбут. В средине века в Европе цинга была одной из страшных болезней, принимавший иногда характер повального мора. Наибольшее число жертв цинга уносила в могилу в зимнее и весеннее время года, когда население европейских стран было лишено возможности получать в достаточном количестве свежие овощи и фрукты.

Окончательно вопрос о причинах возникновения и способов лечения цинги был разрешен экспериментально лишь в 1907-1912 гг. в опытах на морских свинках. Оказалось, что морские свинки, подобно людям, подвержены заболеванию цингой, которая развивается на почве недостатков в питании. Стало очевидным, что цинга возникает при отсутствии в пище особого фактора. Этот фактор, предохраняющий от цинги, получил название витамина С - антицинготного, или антискорбутного, витамина

2. 1. Роль витамина С в обменных процессах организма человека

По-видимому, физиологическое значение витамина С теснейшим образом связано с его окислительно-восстановительными свойствами. Возможно, что этим следует объяснить и изменения в углеводном обмене при скорбуте, заключающиеся в постепенном исчезновением гликогена из печени и вначале повышенном, а затем пониженном содержании сахара в крови. По-видимому, в результате расстройства углеводного обмена при экспериментальном скорбуте наблюдается усиление процесса распада мышечного белка и появление креатина в моче (А. В. Палладин). Большое значение имеет витамин С для образования коллагенов и функции соединительной ткани. Витамин С играет роль в гидроксилировании и окисления гормонов коры надпочечников. Нарушение в превращениях тирозина, наблюдаемое при цинге, также указывает на важную роль витамина С в окислительных процессах. В моче человека обнаруживается аскорбиновая, дегидроаскорбиновая, дикетогулоновая и щавелевая кислоты, причём две последние являются продуктами необратимого превращения витамина С организме человека.

2. 2. Содержание витамина С в некоторых продуктах и потребность организма человека в нём

Важно отметить, что большинство животных, за исключением морских свинок и обезьян, не нуждается в получении витамина С извне, так как аскорбиновая кислота синтезируется у них в печени из сахаров. Человек не обладает способностью к синтезу витамина С и должен обязательно получать его с пищей.

Потребность взрослого человека в витамине С соответствует 50-100 мг аскорбиновой кислоты в день. В организме человека нет сколько-нибудь значительных резервов витамина С, поэтому необходимо систематическое, ежедневное поступление этого витамина с пищей .

Основными источниками витамина С являются растения. Особенно много аскорбиновой кислоты в перце, хрене, ягодах рябины, чёрной смородины, земляники, клубники, в апельсинах, лимонах, мандаринах, капусте (как свежей, так и квашенной), в шпинате. Картофель хотя и содержит значительно меньше витамина С, чем вышеперечисленные продукты, но, принимая во внимание значение его в нашем питании, его следует признать наряду с капустой основным источником снабжения витамином С.

Здесь можно напомнить, что эпидемии цинги, свирепствовавшие в средние века в Европе в зимние и весенние месяцы года, исчезли после введения в сельское хозяйство европейских стран культуры картофеля.

Необходимо обратить внимание на важнейшие источники витамина С непищевого характера - шиповник, хвою (сосны, ели и лиственницы) и листья черной смородины. Водные вытяжки из них представляют собой почти всегда доступное средство для предупреждения и лечения цинги.

§ 3. Витаминная недостаточность

Витаминная недостаточность - патологическое состояние, вызванное дефицитом витаминов в организме. Патологические состояния, наступающие при полной недостаточности каких-либо витаминов в организме, называются авитаминозами. Для спецификации видов полной витаминной недостаточности к термину « авитаминоз» добавляют обозначение витаминов (например, авитаминозы А, В, С и др. ).

При частичной недостаточности витаминов наступают преимущественно нарушения функционального характера, называемые гиповитаминозами.

Недостаточность аскорбиновой кислоты в ее начальных стадиях распространена широко и регистрируется во всех климатических районах земного шара. Крайняя степень авитаминоза С встречается редко и главным образом как осложнение других заболеваний. Аскорбиновая кислота играет важную роль в поддержании сопротивляемости организма к инфекционным заболеваниям. При его недостаточности наблюдается снижение ряда иммунобиологических реакций. Нарушение обмена аскорбиновой кислоты ведет к развитию С - гиповитаминоза, который наступает задолго до появления характерных клинических симптомов и может существовать годами.

Авитаминозы у детей встречаются редко, но гиповитаминозы возникают чаще, чем у взрослых, особенно в раннем возрасте. Особую значимость для растущего организма имеют ретинол, тиамин, аскорбиновая кислота, пиридоксин и др.

Характерные особенности присущи недостаточности аскорбиновой кислоты. Дети становятся малоподвижными, на коже обнаруживаются мельчайшие высыпания, особенно легко появляющиеся на лице, шее и верхней части туловища после продолжительного плача или кашля. При травме, уколе также возникают кровоизлияния. Если причина гиповитаминоза С не устраняется, развивается анемия вследствие недостатка фолиевой кислоты и др. витаминов, связанных с кроветворением. При затяжных формах выявляется замедление нарастания веса, задержка роста и даже истощение.

С - гиповитаминоз ведёт к значительной восприимчивости детей к инфекции, поэтому его течение нередко осложняется отитом, пневмонией и другими заболеваниями.

Таким образом, витамины необходимы для жизни человека. Они издавна окружали человека, входили в привычный рацион его пищи, в виде разнообразных трав, овощей и фруктов. Большинство витаминов быстро разрушается в организме, и поэтому необходимо постоянное их поступление извне. Для нормального развития организма и предупреждения гипо- и авитаминозов, необходим ежедневный прием витаминов вообще и витамина С в том числе - как основного источника здоровья человека.

Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

§ 1. Химическая природа витамина С

Химическая природа аскорбиновой кислоты была выяснена после выделения её в кристаллической форме из ряда животных и растительных продуктов. Особенно большое значение в ряду этих исследований имели работы А. Сент-Дьердьи и Хэворта. Строение витамина С было окончательно установлено синтезом его из L-ксилозы. Витамин С получил название L-аскорбиновой кислоты.

С-С-СООН

НОС -Н О== С +НО О==С окисление Щавелевая кислота

О ==== О - -

НОС +Н О== С О ССООН

НС-НС -НСОННСОН

НОСННОСННОСННОСН

СНОНСНОНСНОНСНОН

L-Аскорбиновая кислота представляет собой кристаллическое соединение, легко растворимое в воде с образованием кислых растворов. Наиболее замечательной особенностью этого соединения является его способность к обратимому окислению (дегидрированию) с образованием дегидроаскорбиновой кислоты.

Таким образом, L-Аскорбиновая кислота и её дегидроформа образуют окислительно-восстановительную систему, которая может, как отдавать, так и принимать водородные атомы, точнее электроны и протоны. Обе эти формы обладают антискорбутным действием. В присутствии широко распространённого в растительных тканях фермента-аскорбиноксидазы, или аскорбиназы, аскорбиновая кислота окисляется кислородом воздуха с образованием дегидроаскорбиновой кислоты и перекиси водорода.

Аскорбиновая кислота, особенно её дегидроформа, является весьма неустойчивым соединением. Превращение в дикетоулоновую кислоту, не обладающую витаминной активностью, является необратимым процессом, который заканчивается обычно окислительным распадом. Наиболее быстро витамин С разрушается в присутствии окислителей, в нейтральной или щёлочной среде, при нагревании.

Поэтому при различных видах кулинарной обработки пищи часть витамина С обычно теряется. Аскорбиновая кислота обычно разрушается также и при изготовлении овощных и фруктовых консервов. Особенно быстро витамин С разрушается в присутствии следов солей тяжелых металлов (железо, медь). В настоящее время, однако, разработаны способы приготовления консервированных фруктов и овощей с сохранением их полной витаминной активности .

§ 2. Определение содержания витамина С в соках и фруктах, поступающих в торговую сеть НПР

Анализ витаминов в продуктах питания дело сложное, но как раз витамин С можно проанализировать и в школьной химической лаборатории. Поскольку витамин С является самым важным для жизнедеятельности организма человека, мы решили его определить в фруктах и соках, находящихся в розничной продаже и магазинах НПР. У аскорбиновой кислоты есть свойство - быстрая реакция с йодом: 1 моль аскорбиновой кислоты реагирует с 1 молем йода.

Для анализа взяли 5%-ную аптечную йодную настойку, что соответствует концентрации йода примерно 0,2 моль/ л.

Для анализа фруктовых соков удобно к 1 мл йодной настойки добавить прокипяченной воды до общего объема 50 мл, т. е. разбавить настойку в 50 раз. Концентрация такого раствора будет около 0,004 моль/л 1 мл его соответствует 0,704 мл аскорбиновой кислоты.

Мы определили объем одной капли. Сделали это с помощью шприца - отмерили 1 мл разбавленного раствора йода и посчитали сколько капель из одной пипетки содержится в этом объеме. Это составляет 19 капель. Для опыта использовали крахмальный клейстер. В 10 мл холодной воды растворили 1 г крахмала и добавили 90 мл горячей воды, довели до кипения и кипятили 2 минуты.

Прежде чем приступить к анализу сока, потренировались на растворе, в котором содержание витамина С уже было известно. Лучше для этой цели подошла аскорбиновая кислота в таблетках. Одна таблетка содержит 0,25 г чистого витамина. Мы растворили ее в 0,5 л кипяченой воды (воду отмерили мерной колбой), тщательно перемешали раствор и отобрали из него с помощью пипетки 25 мл в коническую плоскодонную колбу. Долили к нему 1 мл раствора крахмала и осторожно, по каплям, добавили из пипетки разбавленный раствор йода, постоянно взбалтывая содержимое. Внимательно считали капли и следили за цветом раствора. Как только вся аскорбиновая кислота прореагирует с йодом, следующая же его капля окрасит раствор в синий цвет. Титрование проводили до появления устойчивого синего окрашивания. Определив число капель и, следовательно, объем израсходованного раствора йода, мы легко рассчитали, сколько аскорбиновой кислоты было с самого начала.

Например, если на титрование ушло 71 капля раствора йода, то аскорбиновой кислоты в растворе мы обнаружили 2,66 мг.

Для основного анализа отжали из лимона и апельсина по 25 мл сока

Титровали сок, как в опыте с таблеткой.

Сделали расчет:

По лимону:

19 к. - 0,704 мг

454 к. - х мг

Х = 16,82 мг

По апельсину:

19 к. - 0,704 мг

794 к. - х мг

Х = 29,41 мг

Для анализа также использовали соки фирм:

«Добрый»- апельсин;

«Rich»- экзотик сок;

«Добрый»- апельсин и лимон;

«Nico»- мультифрут.

Результаты получились следующие:

«Rich»- 3,63 мг,

«Nico»- 1,48 мг,

«Добрый» апельсин- 14,18 мг,

«Добрый» апельсин и лимон- 9,44 мг.

Лабораторным путём доказано, что наибольшее количество витамина С содержат фрукты - апельсин и лимон, а среди соков - сок «Добрый».

Если данные эксперимента не совпадают со сведениями, указанными на упаковке (например, на соке «Niko» написано, что в 100 г содержится 3 мг витамина С, а у нас получилось 1 мг) то значит, что либо на упаковке неверные сведения, либо из-за неправильного или слишком долгого хранения сока, витамин С в нем частично разрушился - возможно, еще до того, как сок разлили в пакеты. Ведь витамин С очень неустойчивый и легко разрушается в присутствии кислорода воздуха, особенно на свету, а также от следов железа, повышенной температуры и т. д.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований, мы сделали следующие выводы:

1) Самое высокое содержание витамина С находится в натуральных фруктах, поэтому в первую очередь их и необходимо употреблять в пищу;

2) Наиболее богатым на содержание витамина С является сок «Добрый», именно его мы и рекомендуем употреблять;

3) В организме человека аскорбиновая кислота не синтезируется, поэтому мы должны получать ее с пищей (в среднем около 70 мг (в сутки).

Витамин С необходим для нормальной жизнедеятельности: он положительно действует на центральную нервную систему, повышает сопротивляемость организма к неблагоприятным факторам. Полезно знать, в каких продуктах много этого витамина. В основном им богаты овощи, фрукты, ягоды.

Вот сколько мг аскорбиновой кислоты содержится в 100 г свежих продуктов: морковь, виноград - 5, салат, зимние яблоки - 15, картофель- 20, зеленый лук, крыжовник - 30, лимон - 40, укроп - 100, петрушка - 150,черная смородина, облепиха - 200, шиповник свежий - 650, шиповник сушеный - 1200.

Конечно, эти данные приблизительны хотя бы потому, что содержание витамина С зависит от сорта растения, условий его роста, хранении и т. д. Тем не менее, с их помощью мы можем ориентировочно определить, сколько аскорбиновой кислоты получаем в сутки из разных продуктов.

ГЛОССАРИЙ

БЕРИ-БЕРИ (от сингальского beri - слабость), заболевание, обусловленное, главным образом, недостатком в пище витамина В1. Проявления: полиневрит, сердечно-сосудистые расстройства, отеки. Распространено преимущественно на юге и востоке Азии.

КАЗИМЕЖ ФУНК (1884-1867), ученый биохимик, польский еврей (с 1920 г. американский гражданин), учившийся в Швейцарии и работавший в Германии, Франции, Англии, США и Польше, в 1912 г. , проводя исследования в лондонском Институте профилактической медицины, впервые получил вещество, которое назвал «витамином» (от латинского «vita», что значит «жизнь», и «амины» - класс органических соединений, содержащих определенную азото-водородную атомную группу).

Это был витамин B1, который Функ выделил из рисовых отрубей в качестве профилактического средства против бери-бери, которой болели (в странах Азии) те, кто питался лишь очищенным рисом. В 1897 г. голландский военный врач Христиан Эйкман, служивший на острове Ява, установил, что переход на неочищенный рис исцеляет эту болезнь. Однако выделить вещество, оказывающее целительное действие, пришлось на долю Функа, который также «узаконил» высказывавшееся задолго до него многими врачами и физиологами мнение о том, что такие болезни как цинга, рахит, пеллагра и др. вызываются отсутствием в потребляемой пище определенных веществ - в его терминологии, авитаминозом (среди этих ученых первенство принадлежит Н. И. Лунину). В 1929 г. , когда за вклад в открытие витаминов Нобелевская премия была присуждена Х. Эйкману и английскому биохимику Фредерику Гоуленду Хопкинсу, многие ученые не сомневались в том, что Функ был обойден совершенно несправедливо.

ЛУНИН Николай Иванович (1853-1937), российский врач-педиатр. Впервые (1880) показал необходимость для организма особых веществ, названных позднее витаминами.

ЦИНГА (скорбут), заболевание, обусловленное недостатком в организме человека витаминов С (аскорбиновая кислота) и Р: слабость, мышечно-суставные боли, кровоточивость, выпадение зубов и др. Профилактика - включение в пищу богатых витамином С продуктов (смородина, шиповник и др. ).