Определение содержания витамина Р и кофеина в разных видах и сортах чая  

Многообразие чайной продукции
Чай пьют все, умеют пить немногие!
Каков состав чая?
Чай – это богатейший природный комплекс, в котором содержится целый спектр биологически активных веществ, среди них наиболее важными компонентами чайного листа , из витаминов чая – витамин Р, из алкалоидов – кофеин.

Объект исследования: разные виды и сорта чая.
Предмет исследования: содержание витамина Р, кофеина.
Цель исследования: теоретически изучить состав листьев чая и его значение для здоровья человека; практически определить количественное содержание витамина Р, кофеина, в разных видах и сортах чая.
Задачи исследования:
Изучить литературу по данной проблеме.
Подобрать оптимальную методику количественного определения витамина Р и кофеина в школьных условиях.
Количественно определить содержание витамина Р и кофеина в разных сортах и видах чая.
Сравнить содержание витамина Р и кофеина в разных сортах и видах чая.
Определить содержание витамина Р и кофеина в чайном продукте разных торговых марок.
Выявить влияние срока хранения на содержание витамина Р и кофеина в чайном продукте.
Рекомендовать рядовому потребителю определенные сорта и виды чая к употреблению в качестве тонизирующего и профилактического напитка.

Виды чая:
Белый – не ферментированный;
Зеленый – не ферментированный;
Зеленый (Улун) – частично ферментированный;
Красный – полу – ферментированный;
Черный – полностью ферментированный;
Черный (ПУ ЭР) – пост-ферментированный.
Биохимия ферментации сложна, но в ,кратце , это может быть писано как процесс окисления смеси чайных полифенолов и чайных ферментов (инзимов), которые активируют данный процесс. Результатом этого процесса является образование пигментов теафлавинов и теарубинов придающих настою черного чая его характерный красно-коричневый цвет.

Химический состав листового чая.
Дубильные
вещества
Эфирные
масла
Алкалоиды
Белковые
вещества
Пигменты
Витамины
Углеводы

Биологически активные вещества чайного листа
Витамин Р
Основным витамином чая является витамин Р. Термин «витамин Р» является собирательным понятием. Этим термином объединяется целая группа веществ, обладающих сходным биологическим действием– биофлавоноиды, обладающие свойством витамина Р. В основе строения веществ Р-витаминного действия лежит ядро флавона. К ним относятся рутин, эриодиктин, гесперидин, кверцетин и другие. Одним из наиболее активных соединений является рутингликозид флавона – кверцетина и дисахарида рутинозы. Витамин Р (англ. – penetrate -проникать, проницаемость) нормализирует состояние капилляров повышает их прочность, снижает проницаемость стенок сосудов . Биофлавоноиды помогают сохранить структуру капилляров, обладают антибактериальным эффектом и улучшают кровообращение, способны бороться с аллергией и астмой. Основная роль витамина Р – участие в обмене белков, он в частичности, необходим для синтеза коллагена.

Кофеин
Алкалоиды
Алкалоиды – это группа азотсодержащих органических соединений, обладающих свойствами слабого основания. Среди алкалоидов чая самым известным является кофеин. Кофеин относится к группе пуриновых алкалоидов. Кофеин в чае выступает не изолированно, а в комплексе с танином образуя соединения таннат кофеина, который действует мягче чем чистый кофеин, действует более опосредованно, более смягченно на сердечно-сосудистую и центральную нервную систему, нежели кофейный кофеин. Чайный кофеин не задерживается, не накапливается в организме человека, что исключает опасность отравления кофеином при самом частом употреблении чая, стимулирует деятельность почек, действуя как диуретик, увеличивает интенсивность обмена веществ в клетках и поглощение кислорода тканями, расширяет сосуды головного мозга, повышает умственную активность.
1, 3, 7 – триметилксантин

Чай и здоровье

Органолептические показатели
Внешний вид чайного листа
Прозрачность
чайного настоя
Цвет разваренного
листа
Пенообразование при заваривании
Аромат
Вкус
Цвет
Показатели качества чая.

Содержание экстрактивных веществ
Фенольные соединения
Кофеин
Витамины

Практическая часть
Эксперимент по количественному определению витамина Р и кофеина в чае проводили в школьной лаборатории. Для проведения эксперимента по количественному определению содержания витамина Р (рутина), кофеина в чайном продукте, нужна была методика. Методы количественного определения витаминов и алкалоидов могут быть различными: весовыми, объемным. В школьных условиях необходимо учитывать простоту эксперимента, наличие оборудования и приборов и доступность реактивов. В условиях школы для количественного определения витамина Р подходит объемный титриметрический метод анализа, а для определения кофеина- весовой гравиметрический метод анализа.

Методика определения количественного содержания витамина Р в чайном продукте.
Принцип метода
Титрование – это процедура, используемая для определения концентрации растворов. Точный объем раствора известной концентрации (титрант) добавляют небольшими порциями из бюретки. Неизвестную концентрацию можно определить по конечной точке титрования. То есть моменту окончания реакции (точка эквивалентности). Точка эквивалентности фиксируется по изменению окраски титруемого раствора.
Из методов титриметрического анализа был выбран метод окисления-восстановления (редоксиметрия). Данный метод основан на окислительно-восстановительных реакциях, которые протекают между рабочим раствором и определяемым веществом. Из методов редоксиметрии выбран метод перманганатометрии. В основе перманганатометрии лежит реакция окисления ионом перманганата МnO4- .
Рутин способен окислятся раствором перманганата калия (КМnO4). Следовательно, определить количество рутина в экстракте чая можно методом перманганатометрии, то есть измерением объема раствора перманганата калия известной концентрации, затраченного на реакцию с рутинном. Данный метод лежит в основе метода Левенталя, которым определяют легко окисляющиеся вещества. Метод Левенталя описан в учебном пособии автора Н.Е.Кучеренко «Биохимический практикум», Киев, 1982г.

Материал и реактивы: Чай разных сортов и видов, 0,05 Н раствора КМnO4, индикатор индигокармин, дистиллированная вода.
Оборудование: Весы технические, штатив лабораторный, бюретка для титрования на 25 мл, мерный стакан на 50 мл, пробирка на 10 мл, пипетка.
Навеску чая 100 мг заливали 50 мл горячей дистиллированной водой и кипятили 5 минут; охладили. Отобрали 10 мл настоя и перенесли в стаканчик, добавили 10 мл дистиллированной воды и 10 капель индигокармина (появилось синее окрашивание) оттитровали 0,05 Н раствором КМnO4 до появления устойчивой желтой окраски. Фиксировали объем КМnO4 , пошедший на титрование, после 3 повторов опыта (находили среднее арифметическое).

Вычисление результатов эксперимента
Количественное содержание (мг%) витамина Р (рутина) проводится по формуле:
Q(мг%)=(k*A*V1/V2)*(100/(mнавески*1000))
Q(мг%)- количественное содержание витамина Р (рутина);
А(мл)- объем раствора КМnO4, затраченного на титрование;
V1(мл)- объем, в котором растворена навеска, взятая для анализа;
V2(мл)- объем раствора, взятого для титрования;
К- стандартный пересчетный коэффициент титрования; 1 мл 0,05 Н раствора КМnO4 окисляет 3,2 мкг рутина.

Определения количественного содержания кофеина в чайной продукции.

Результаты исследования
Опыт 1. Определение содержания витамина Р и кофеина в листовом чае разный видов. Определение влияния ферментации на содержание витамина Р и кофеина в разных видах чая.

Таблица №1. Содержание витамина Р и кофеина в разных видах чая.

Диаграмма к таблице№1. Содержание кофеина в чаях различной ферментации.

Диаграмма к таблице№1. Содержание витамина Р в чаях различной ферментации.
Вывод: Наибольшей Р - витаминной активностью обладает зеленый не ферментированный чай. Процесс ферментации уменьшает содержание витамина Р в чайном листе, чем более ферментированный чай тем меньше содержание витамина Р. Кофеина содержится больше в чае, который длительнее подвергался процессу ферментации. Зеленый чай кофеина содержит меньше, чем черный.

Опыт 2. Определение содержания витамина Р и кофеина в чайном продукте с разным размером листьев.
Таблица № 2. Содержания витамина Р и кофеина в чайном продукте с разным размером листьев.

Диаграмма к таблице№2. Содержания кофеина в чайном продукте с разным размером листьев.

Диаграмма к таблице№2. Содержания витамина Р в чайном продукте с разным размером листьев.
Вывод: Чем крупнее размер чайных листьев тем менее содержание витамина Р и кофеина в чайном листе. Из более измельченного чая происходит более полная экстракция рутина и кофеина.

Опыт 3. Определение содержание витамина Р и кофеина в разных сортах чая.
Таблица № 3. Содержание витамина Р и кофеина в разных сортах чая.
Вывод: Чем ниже сорт чая, тем меньшей Р - витаминной активностью обладает. Низший сорт чая содержит кофеина меньше, чем высший.

Опыт 4. Определения содержания витамина Р и кофеина в чае первой, второй и третьей заварки.
Таблица № 4. Содержания витамина Р и кофеина в чае первой, второй и третьей заварки.
Вывод: С каждой последующей заваркой содержание витамина Р и кофеина в чайном листе уменьшается.

Опыт 5. Определение содержание витамина Р в чае с растительными добавками.
Таблица № 5. Содержание витамина Р в чае с растительными добавками.
Вывод: Растительные добавки содержащие витамин Р значительно увеличивают количество витамина Р в чайном настое (в среднем в 2 раза). Лучшими по содержанию витамина Р добавками являются шиповник и цитрусовые.

Опыт 6. Определение содержание витамина Р и кофеина в чайной продукции разных торговый марок.
Таблица № 6. Содержание витамина Р и кофеина в чайной продукции разных торговый марок.

Диаграмма по таблице№6. Содержание кофеина в чайной продукции разных торговый марок.

Диаграмма по таблице№6. Содержание витамина Р в чайной продукции разных торговый марок
Вывод: Среди исследованных чаев наибольшей Р - витаминной активностью обладает зеленый чай по сравнению с черным. Кофеина больше содержится в черном чае. Лучшей способностью к экстрагированию обладает пакетированный чай.

Опыт 7. Влияние сроков хранения на содержание витамина Р и кофеина в чайном продукте.
Таблица № 7. Влияние сроков хранения на содержание витамина Р и кофеина в чайном продукте.
Вывод: Длительность хранения сухого чайного продукта влияет на содержание рутина и кофеина. При длительном хранении чая происходит частичная ферментация под действием кислорода воздуха, влаги, это приводит к уменьшению содержания витамина Р и увеличению содержания кофеина в чайном продукте.

Выводы.
Из более измельченного чая проходит более полная экстракция витамина Р.
Наибольшей Р – витаминной активностью обладает зеленый чай по сравнению с черным. В зеленом чае витамина Р содержится почти в 2 раза больше чем в черном. Но в черном чае больше содержится кофеина, чем в зеленом.
С каждой последующей заваркой содержание витамина Р и кофеина в чае уменьшается в среднем в 1.5 раза. Недостаток витамина Р можно компенсировать за счет растительных добавок (шиповник, цедра лимона и апельсина, ягоды калины и смородины).
Кофеин содержащийся в чайной чашке чайного настоя (из расчета 2 г чайного продукта на 200 мл воды 0.02 – 0.06 г кофеина) не может оказать серьезное воздействие на центральную нервную систему, т.к. допустимая медицинская норма кофеина 0.03 – 0.05 г. Безопасная суточная доза 100 – 200 мг кофеина.
Среди тестируемых чаев наибольшей Р – витаминной активностью обладает черный и зеленый чай торговой марки Lipton.
Из тестируемых образцов черного чая наибольшим содержанием кофеина обладают торговые марки: Jumbo, Ahmad, Riston, Lipton.
Длительность хранения сухого чайного продукта влияет на содержание рутина и кофеина. При длительном хранении содержания рутина уменьшается, а содержание кофеина увеличивается, но не значительно.