О содержании кофеина в растворимом кофе



Дата21.09.2017
Размер2.11 Mb.
Просмотров31
Скачиваний1
ТипРеферат

Региональная научно-практическая конференция обучающихся

«К вершинам знаний - 2013»


Секция: химия
Тема: О содержании кофеина в растворимом кофе

Автор: Ушков Владимир Викторович,9 класс
Научный руководитель: Корабельникова Татьяна Анатольевна, учитель химии
Место выполнения работы: МАОУ лицей № 44 г.Липецк


2013

Оглавление


1Введение 4

2Основная часть 6

2.1Теоретические аспекты исследовательской работы 6



2.1.1Из истории кофе 6

2.1.2История растворимого кофе 6

2.1.3Виды кофе 7

2.1.4Кофеин 8

2.1.5Растворимый кофе 9

2.2Экспериментальная часть 10



2.2.1Экспериментальная часть исследования 10

2.2.2Общие выводы 12

3Заключение 14

4Список литературы 15

5Приложения 16


1Введение


Невозможно представить, нашу жизнь без кофе. В Россию кофе поступает более чем из 50 стран. Потребление кофе в России растет с каждым годом. Растет и потребление натурального кофе, но это не сравнится с потреблением растворимого кофе. Что может быть лучше начать день с чашечки великолепного, ароматного и бодрящего кофе. Настоящий любитель кофе, не ограничится одной чашечкой с утра, он может позволить себе пропустить чашечку другую. Как и в любых напитках есть плюсы и минусы их употребления. К безусловным плюсам можно отнести тот факт, что кофе, значительно снижает риск развития цирроза печени. Приводятся сведения, что умеренное употребление кофе снижает общую смертность. Кофе кратковременно улучшает внимание, улучшает способность концентрироваться, особенно когда человек утомлён. Сегодня говорят о том, что употребление кофе в малом количестве (не более одной чашки в сутки) даже в период беременности не наносит вреда будущему ребенку. Но чрезмерное употребление кофе с содержанием кофеина – это стимулятор, который может повысить сердцебиение у плода, проникая через плаценту. Также употребление кофе может уменьшить приток крови к плаценте, что может увеличить риск развития анемии. Исследования доказали, что потребление кофеина в большом количестве во время беременности (7 и более чашек за сутки) увеличивают риск преждевременных родов, рождение детей с низкой массой тела, выкидышей и рождение мертвых детей.

К безусловным минусам можно отнести привыкание к кофе. Пуриновые алкалоиды (кофеин, теобромин и теофиллин) при систематическом употреблении их на уровне 1000 мг в день вызывают у человека постоянную потребность в них, напоминающую алкогольную зависимость.

Стоит отметить, что в большем количестве употребляется растворимый кофе, так как его проще и быстрее приготовить. Растворимый кофе представляет собой высушенный до порошкообразного состояния водный экстракт, полученный из натурального жареного кофе. Данный продукт обладает приятными, но менее выраженными, чем у свежеобжаренных зерен кофе, вкусом и ароматом, повышенным тонизирующим действием и способностью растворяться в воде без осадка.

В связи с большим количеством времени приготовления натурального кофе, растет потребление растворимого кофе, приготовление которого не занимает много времени. Растворимый кофе, вопреки рекламам и надписям на баночках, не может являться «100% натуральным кофе», потому что основными компонентами растворимого кофе, являются красители и ароматизаторы, которые наносят существенный вред организму. К сожалению, эти факты не пугают любителей растворимого кофе, да и реклама пропагандирует растворимый кофе, как 100% натуральный растворимый. Существует огромное количество марок растворимого кофе. Поэтому было принято решение исследовать самые популярные марки растворимого кофе на предмет содержания кофеина.


Цель исследования: определить, в какой марке растворимого кофе содержится больше кофеина.

Задачи исследования:

  1. Изучить литературу.

  2. Провести исследования на обнаружение кофеина в растворимом кофе.

Цель и задачи помогли определить объект и предмет исследования.



Объект исследования: кофе марки «Чёрная карта Gold», кофе марки «Nescafe Classic», кофе марки «Jokey Triumph», кофе марки «Jacobs Monarch»

Предмет исследования: содержание кофеина в растворимом кофе.

Гипотеза: если в растворимом кофе содержится кофеин, значит, он может стать достойным заменителем натурального кофе.

Задачи:

1) Изучить литературу по данному вопросу.

2) Провести исследования на обнаружение кофеина в растворимом кофе.

В исследовательской работе использованы следующие методы: наблюдение, эксперимент, анализ.


2Основная часть

2.1Теоретические аспекты исследовательской работы

2.1.1Из истории кофе


История кофе согласно самой распространенной легенде положило свое начало в Эфиопии. Тонизирующие свойства кофе отрыл пастух Калди, заметив, что его козы наевшись, днем плоды кофейного дерева, начали вести себя возбужденно без всякой на то причины. Калди решил обратиться к настоятелю монастыря, а он испытал на себе действие кофейных зерен. Настоятель был очень удивлен влиянием напитка, на его состояние. И повелел монахам пить этот бодрящий напиток, чтобы они не засыпали на ночной службе. Затем монахи научились обжаривать и молоть зерна.

Открытие кофе произошло приблизительно в 850г. А вот признали кофе только спустя несколько веков. Первоначально, употреблялся не сам напиток, а кофейные ягоды. Затем спустя некоторое время в Йемене начали готовить напиток из высушенной мякоти кофейного плода, делая напиток по названием «гешир». После окончательного изгнания арабами с Аравийского полуострова эфиопов в XI веке. Арабы переняли много из богатой эфиопской культуры, в том числе привычку употреблять кофе. Готовили они его, смешивая кофейные зерна с животным жиром и молоком. Из полученной смеси делали шарики, которые употребляли в качестве общеукрепляющего средства. Только к началу XII века стали готовить напиток, в XIII веку способ приготовления был приближен современному.

После XIII века, открывалось множество кофейных магазинов, первый из них открылся в Константинополе в 1475г. и назывался он «Кива Хан». В Стамбуле в 1564г. открылась первая кофейня, история гласит о том, что визирь Мезхмед Кепрюлю претворяясь простолюдином отправился по кофейням для того чтобы узнать, что говорят о власти. Не услышав ни одного хорошего слова, он велел закрыть все кофейни.

Широкое распространение кофе как популярного в Европе напитка началось в Вене с 1683г. В России кофе служил средством от многих болезней, в том числе от мигрени. В 1703 году был открыт первый кофейный дом.

После того как в XVIII веке европейцы завезли саженцы кофейного дерева во многие тропические страны по всему миру. Кофе на данный момент выращивают в 65 странах. Больше всего кофе производится в Бразилии (на её долю приходится около 40% мирового производства кофе) [1] .

2.1.2История растворимого кофе


Растворимый кофе был изобретен в 1901 году Сатори Като, японским учёным, работавшим в Чикаго. Существуют некоторые сведения, что растворимый кофе был изготовлен по заказу армии.

В 1903 г. Людвиг Роселиус разработал процесс декофенизации.

В 1906г. английский химик Джордж Констант Вашингтон, разработал первый растворимый кофе, пригодный к массовому выпуску.

В 1938г. появилась первая действительно широко распространенная марка растворимого кофе «Nescafe». Продукт быстро набрал популярность в США после Второй мировой войны и затем распространился по всему миру [2].


2.1.3Виды кофе


Кофейные деревья довольно трудно классифицировать, ввиду их чрезвычайному разнообразия. Всего существует около восьмидесяти видов кофейных деревьев - от карликовых кустарников до 10-метровых великанов, среди которых выделяют всего 4 основных вида. Из них только два ботанических вида кофейных деревьев интересуют ценителей кофе – это Арабика, еще называемый аравийским кофе, и Робуста, который иногда называют конголезским кофе. Другие две разновидности кофейного дерева - это Либерика, открытая в Либерии в 1843 г., и Эксцельса. Следует знать, что Арабика, Робуста, Либерика и Эксцельса являются разновидностями кофейного дерева, а у каждого вида кофе существует множество сортов.

Вид Арабика:

Официальное название растения - Кофейное Дерево Аравийское. Арабика - самый важный вид кофе в мире - отличается сложным ароматом и вкусом. Арабика - самый важный вид кофе в мире - отличается сложным ароматом и вкусом. Дерево Арабики достигает высоты 6-8 метров. Плоды Арабики содержат: 18% ароматических масел, 1-1,5% кофеина. Вкус кофе, приготовленного из Арабики - сладкий, с легкой кислинкой. Арабика составляет почти 70% всего производимого в мире кофе. Количество сортов аравийского дерева, которые используют сегодня в кофейной промышленности - 45-50. Однако выращивать ее довольно трудно, поскольку она очень чувствительна к болезням, вредителям и заморозкам.

Вид Робуста:

Официальное название растения - Кофейное Дерево Канефора Робуста. Оно было открыто в бассейне реки Конго (Конго, Африка). Робуста - второй по популярности вид кофе в мире - характеризуется высоким содержанием кофеина в зернах.Кофе из плодов Канефора обладает меньшим ароматом и большей крепостью, чем Арабика, да к тому же растение прекрасно противостоит болезням и насекомым. Робуста растет на высоте 200-900 м над уровнем моря, и является более устойчивой к изменениям температурного режима и количества осадков, чем Арабика. Плоды Робусты содержат: 8% ароматических масел, 3% кофеина. В производстве Робуста используется главным образом в смесях, где является очень ценным компонентом - благодаря высокой крепости ее используют в различных смесях, а также для производства растворимого кофе. При переработке несколько смягчается чересчур резкий вкус Робусты. В Италии ее добавляют в смеси для эспрессо для получения более устойчивой и плотной пенки.

Вид Либерика:

Официальное название растения - Кофейное Дерево Либерийское. Либерийский кофе родом из Западной Африки. В настоящее время этот вид выращивают почти все страны африканского континента, а также Шри-Ланка, Индонезия, Филиппины и другие.Получают кофе Либерика из плодов кофейных деревьев высотой 6-10 метров с очень крупными листьями. Длина кофейного плода - 30-35 мм, ширина - 10-15 мм. Либерика устойчива ко всем заболеваниям кофейных деревьев, кроме иржевого грибка. Качество плодов Либерики не самое высокое, поэтому такой сорт кофе используют редко. В основном Либерику используют для создания различных смесей.

Вид Эксцельса:

Еще один вид кофе. Эксцельза-кофе - или Кофе Высокий - еще менее известен, чем Либерика. Деревья этого вида достигают в высоту 20 м. Этот вид кофе не имеет хозяйственного значения [3].

2.1.4Кофеин


Вы никогда не задавались вопросом, почему мы любим пить кофе. Ответ на этот вопрос не сложно найти. Дело в том, что основным компонентом натурального кофе, является кофеин. Вот именно поэтому мы так любим пропустить чашечку другую кофе.

Кофеин

кофеин: химическая формула

кофеин: вид молекулы

Общие

Эмпирическая формула



Физические свойства

Состояние(ст. усл.)

твёрдое

Молярная масса

194,19 г/моль

Плотность

1,23 г/см³

Термические свойства

Температура плавления

234 °C

Температура сублимации

180 °C

Безопасность

ЛД50

192 мг/кг

Кофеин относится к психостимуляторам. Они повышают настроение, способность к восприятию внешних раздражений, психомоторную активность. Они уменьшают чувство усталости, повышают физическую и умственную работоспособность (особенно при утомлении) временно снижают потребность во сне.

Кофеин - соединение из группы метилксантинов. Это алкалоид, содержащийся в листьях чая, в семенах кофе , в семенах какао, в семенах кола и в других растениях. У кофеина сочетаются психостимулирующие и аналептические свойства. Особенно выражено у него прямое возбуждающее влияние на кору головного мозга. Кофеин стимулирует психическую деятельность, повышает умственную и физическую работоспособность, двигательную активность, укорачивает время реакции. После его приема появляется бодрость, временно устраняются или уменьшаются утомление, сонливость.

Влияние на высшую нервную деятельность в значительной степени зависит от дозы кофеина и типа нервной системы. В малых дозах у кофеина преобладает стимулирующее действие, в больших - угнетающее. При этом следует учитывать, что для слабого типа нервной системы эффект возбуждения достигается введением небольших доз кофеина, тогда как для сильного типа требуется существенно большие дозы [4].

Однако вопрос о том, оказывает ли регулярное употребление кофе или кофеина клинически значимое влияние на сохранение состояния аффекта или на предотвращение депрессивного состояния, заслуживает дальнейшего изучения в клинических исследованиях.


2.1.5Растворимый кофе


Растворимый кофе — это напиток из зёрен кофейного дерева, которые при помощи различных технологических процессов превращается в порошок или гранулы. После добавления горячей воды получается напиток, близкий по вкусу к натуральному кофе.

Растворимый кофе производится из натуральных кофейных зёрен и не требует традиционных способов приготовления. Главное преимущество растворимого кофе — простота и быстрота приготовления, а также больший срок хранения по сравнению с молотым кофе или кофе в зернах.

В настоящее время существует три основных способа производства растворимого кофе.

Порошкообразный (порошковый) растворимый кофе изготавливается из обжаренного молотого кофе, который проходит этапы экстрагирования, концентрации и сушки. В результате получается сухой экстракт в виде мелкого светло-коричневого порошка, который полностью растворяется в воде.

Для получения гранулированного растворимого кофе кофейный порошок увлажняют ещё раз для получения более крупных по размеру пористых частиц. В результате улучшается растворимость, и кофейный напиток приобретает более насыщенный цвет.



Сублимированный кофе — это самый дорогой и качественный вид растворимого кофе. Процесс производства сублимированного кофе был разработан совсем недавно, в середине 60-х годов XX века. В результате сублимационной сушки максимально сохраняются свойства, присущие молотому кофе. Растворимое кофе занимает первое место по употреблению [4].

Основной недостаток растворимого кофе — значительно более слабый, чем у натурального, аромат. В дорогих марках кофе производители борются с этим, добавляя в продукт искусственные или натуральные кофейные масла. Вкус растворимого кофе довольно сильно отличается от натурального, особенно у дешёвых сортов. Растворимый кофе содержит меньше кофеина в процентном соотношении и горький компонент вкуса более очевиден. Часто для производства растворимого кофе используются кофейные зерна самого низкого качества (лучшие зерна оставляют для продажи целыми), и иногда в процессе производства используется нежелательный осадок, оставшийся после уборки урожая. Зачастую это сводит на нет преимущества самого дорогого производства — сублимации.

Преимуществом растворимого кофе является большой срок хранения и скорость приготовления (натуральный кофе вследствие кофейных масел достаточно быстро теряет аромат) [5].


2.2Экспериментальная часть


Для исследования были выбраны наиболее популярные марки растворимого сублимированного кофе: « Jokey (Triumph)», «Nescafe (Classic)» и «Jokey (Triumph)», «Черная карта (Gold)». [Фото 1].Опыты по каждому параметру повторялись не менее 3-х раз.

2.2.1Экспериментальная часть исследования

2.2.1.1Опыт 1. Определение запаха растворимого кофе различных марок.


Оборудование: чайник с встроенным градусником, кристаллизатор, стакан с делениями, весы, ложка, секундомер.

Реактивы: кофе, вода.

Методика:


  1. Взвесить 2 гр. кофе.

  2. Подогреть воду до 98 ⁰С.

  3. В приготовленную кружку налить воды до отсечки 200 мл.

  4. Насыпать кофе (2 гр.).

  5. Равномерно перемешивать до полного растворения.

Таблица

№ теста

Оценка приближенности запаха по 5 бальной шкале

«Nescafe (Classic)»

«Jokey (Triumph)»

«Jacobs (Monarch)»

«Черная карта (Gold)»

1

3

4

3

5

2

2

4

4

4

3

2

3

3

4

Ср. оценка

2,3

3,73,67

3,3

4,3

Вывод: наиболее приближенный запах к натуральному кофе у марки «Черная карта Gold»

2.2.1.2Опыт 2. Время растворения кофе при температуре 98 ⁰С.


Оборудование: чайник с встроенным градусником, кристаллизатор, стакан с делениями, весы, ложка, секундомер.

Реактивы: кофе, вода.

Методика:


  1. Взвесить 2 гр. кофе.

  2. Подогреть воду до 98 ⁰С.

  3. В приготовленную кружку налить воды до отсечки 200 мл.

  4. Насыпать кофе (2 гр.).

  5. Равномерно перемешивать до полного растворения.

Таблица

№ теста

Время растворения кофе, в сек.

«Nescafe (Classic)»

«Jokey (Triumph)»

«Jacobs (Monarch)»

«Черная карта (Gold)»

1

4

11

8

13

2

2

10

12

9

3

3

10

10

11

Среднее время растворения

3

10,33

10

11

Вывод: наибольшее время растворения у марки кофе «Черная карта (Gold» - 11 сек., наименьшее время растворения у марки кофе Nescafe (Classic) - 3 сек.

2.2.1.3Опыт 3. Определение количества кофеина в кофе.


Оборудование: металлический таз (с отсеками), песок, маленькая фарфоровая чашка, средняя фарфоровая чашка, большая фарфоровая чашка, электрическая плита, весы, ножик, ложка, секундомер.

Реактивы: кофе, холодная вода, оксид магния.

Методика:


  1. Насыпать песок в металлический таз.

  2. Таз поставить нагреваться на электрическую плиту.

  3. Взвесить 1г. кофе.

  4. Взвесить 1г. оксида магния [Фото ].

  5. В среднюю фарфоровую чашку насыпать взвешенное кофе и оксид магния [Фото ].

  6. Тщательно перемешать до однородной массы [Фото ,4].

  7. Пересыпать смесь в маленькую фарфоровую чашку [Фото ].

  8. Открыть один отсек и поставить в раскаленный песок маленькую фарфоровую чашку [Фото ].

  9. На нее поставить большую фарфоровую чашку с холодной водой [Фото ].

  10. Спустя 6 мин. маленьком пластмассовой счистить кристаллы на бумагу [Фото ].

  11. Взвесить кристаллы.


Таблица

№ теста

Количество кофеина в 1г кофе, в гр.

Nescafe (Classic)

Jokey (Triumph)

Jacobs (Monarch)

Черная карта (Gold)

1

Менее 0,05

0,05

0,05

0,25

2

0,05

0,05

Менее 0,05

0,2

3

Менее 0,05

0,1

0,05

0,2

Ср. кол-во гр. в кофе

Менее 0,05

0,07

0,05

0,22

Вывод: результаты исследования показали, что кофе, в котором наибольшее количество кофеина ,является «Черная Карта (Gold)».В кофе этой марки содержится 0,21 г. Наименьшее количество кофеина в кофе «Nescafe (Classic)»- содержится менее 0,05 гр.

2.2.1.4Опыт 4. Качественная реакция на кофеин.


Оборудование: кофе, весы, ложка, фарфоровая пластина, горелка.

Реактивы: HNO3 (конц.), NH3 (конц. 10%).



Методика:

  1. Несколько кристаллов кофеина поместить на фарфоровую пластину.

  2. Добавить одну каплю концентрированной азотной кислоты.

  3. Нагреть пластину пока смесь на ней не высохнет (кофеин при этом окисляется и превращается амалиновую кислоту).

  4. Нейтрализовать эту кислоту (добавив к ней 10 капель концентрированного аммиака).

  5. Образовалась соль красного цвета, соль носит название мурексида.

Вывод: в ходе проведения данного эксперимента было доказано, что вещество, выделенное из образцов кофе, является кофеином.

2.2.2Общие выводы


  1. Все марки исследуемых образцов сублимированного кофе содержат кофеин.

  2. Наибольшее количество кофеина содержится в марке кофе «Черная карта Gold» - показатель хорошего качества растворимого кофе. Наименьшее содержание кофеина в марке кофе «Nescafe Classic» - показатель низкого качества растворимого кофе.

  3. В марке кофе «Черная карта Gold» маленькое количество красителей и ароматизаторов, объясняется большим количеством кофеина. В марке кофе «Nescafe Classic» соответственно большое количество кофеина.

  4. Запах раствора марки кофе «Черная карта Gold» наиболее приближен к натуральному кофе. Запах раствора марки кофе «Nescafe Classic» отдален от запаха натурального кофе.

  5. Требуется большое количество времени для растворения марки кофе «Черная карта Gold» - показатель хорошего качества растворимого кофе. Растворение марки кофе «Nescafe Classic» происходит практически мгновенно - показатель низкого качества растворимого кофе.

  6. Наиболее оптимальным и приближенным к натуральному кофе является марка кофе «Черная карта Gold». Не рекомендуется употреблять марку кофе «Nescafe classic».

  7. Кофе марок «Jokey Triumph» и «Jacobs Monarch» пригодно для употребления имеют средний показатель по исследуемым параметрам.



3Заключение


  1. Растворимый кофе содержит кофеин и может выполнять свою функцию (помогать сконцентрироваться, улучшить внимание, побороть сон).

  2. Наиболее пригодной для употребления оказалась марка кофе «Черная карта Gold».

  3. Употреблять кофе в неограниченом количестве не рекомендуется.

  4. Растворимый кофе не настолько вреден, как о нем говорят.

4Список литературы


  1. http://ru.wikipedia.org/wiki/Кофе

  2. http://ru.wikipedia.org/wiki/Растворимый_кофе

  3. http://coffee-ucc.com/about_coffee/coffee_types

  4. http://ru.wikipedia.org/wiki/Кофеин

  5. http://slavcoffee.ru/press/pubs/10

5Приложения


d:\исследовательская работа\материалы\фото\p2017097.jpg

Фото

d:\исследовательская работа\материалы\фото\p2087234.jpg

Фото


d:\исследовательская работа\материалы\фото\p2087236.jpg

Фото


d:\исследовательская работа\материалы\фото\p2087239.jpg

Фото

d:\исследовательская работа\материалы\фото\p2087241.jpg

Фото



d:\исследовательская работа\материалы\фото\p2087244.jpg

Фото




d:\исследовательская работа\материалы\фото\p2087246.jpg

Фото



d:\исследовательская работа\материалы\фото\p2087251.jpg

Фото

Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал