Проекты

Сравнительный анализ содержания акриламида в чёрном кофе в зависимости от степени обжарки зёрен

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Старт в медицину» в секции «Безопасность жизнедеятельности человека»

Направление работы: Аналитическая химия
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1231
Предметы: Биология, Химия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Старт в медицину» 2020 года

Актуальность

Кофе является одним из самых потребляемых напитков в мире. Уровень его употребления растёт почти на 20% в год. В состав кофе входят антиоксиданты, витамины, минералы и протеины. Однако, по исследованиям учёных, чрезмерное употребление кофе имеет отрицательные последствия. Дело в том, что в кофейных зёрнах встречается акриламид как побочный продукт процесса обжарки. Определить акриламид в пищевых продуктах – сложный процесс, так как малый размер молекулы и растворимость, преимущественно в воде, делают извлечение этого вещества из продуктов и очистку нелёгкой задачей. В 2002 году было обнаружено в кофе большое содержание акриламида, что вызвало немало дискуссий.

Цель

Оценить содержание акриламида в кофейных зёрнах «Jardin» тёмной и светлой степени обжарки.

Задачи

1. Изучение научной литературы по теме исследования.

2. Выделение акриламида из кофейных зёрен «Jardin» тёмной и светлой степени обжарки.

3. Анализ полученных результатов.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

• Одноканальная автоматическая пипетка Eppendorf Research Plus (100–1000 мкл)

• Центрифуга ELMI SkyLine CM50

• Мешалка Вортекс ELMI V-3 SkyLine

• Ультразвуковая ванна Jeken PS-40A

• Роторный испаритель

• Ультрафиолетовая лампа

• ЯМР-спектрометр

• Весы электронные аналитические «Sartorius» с точностью взвешивания до 0,0001 г

• Лабораторная посуда: делительная воронка, химические стаканы, круглодонная колба, центрифужная пробирка, микропипетка, делительная воронка, пинцет

• Кофейные зёрна «Jardin» тёмной и светлой степени обжарки

• Химические реактивы

Описание

Акриламид не является нативным компонентом смеси, не попадает в пищевые продукты из внешней среды и не используется в пищевой промышленности. Однако акриламид поступает в организм человека с пищевыми продуктами, в которых он образуется при термической обработке и в дальнейшем не выводится из пищи.

Автор работы, используя исследования учёных, описал возможные отрицательные последствия акриламида. Это вещество является канцерогеном и мутагеном, провоцирует онкологию, негативно влияет на нервную систему, печень и почки, может вызывать мутации генов и приводить к бесплодию. Стоит отметить, что содержание акриламида в кофе находится в малых дозах. По итогам исследований, проводимых на животных, отрицательного влияния от употребления ими кофе не было зафиксировано.

В ходе исследования были изучены химические и физические свойства акриламида.

В работе использовались следующие методы:

1. Выделение акриламида из кофейных зёрен методом экстракции.

Кофейные зёрна были предварительно измельчены и смешаны с водой. К полученному раствору добавили ацетонитрил, далее провели центрифугирование с добавлением 1-пропанола. Смесь перенесли в колбу и прилили немного растительного масла. На роторном испарителе удаляли воду и 1-пропанол. Остаток от испарения экстрагировался ацетонитрилом и обезжиривался гексаном.

2. Обнаружение побочных веществ в экстракте методом тонкослойной хроматографии (ТСХ).

Использовалось 3 разных растворителя, таким образом производился подбор наиболее подходящего растворителя для определения посторонних веществ в кофейном экстракте.

3. Регистрация и анализ ЯМР-спектров кофейных зёрен.

В процессе работы удалось выделить несколько компонентов из смеси. На обоих спектрах в области от 3 до 4 м. д. имеются характерные для углеводов сигналы. Известно, что в зёрнах кофе основной углевод – сахароза, которая является димером глюкозы и фруктозы. Данные сигналы соответствовали сигналам глюкозы, но предполагалось, что они перекрываются сигналами фруктозы. Анализ спектра показал, что в зёрнах с меньшей степенью обжарки не наблюдалось сигналов, характерных для наличия акриламида в составе.

Результаты

На ЯМР-спектре экстракта зёрен с сильной степенью обжарки идентифицированы сигналы, показывающие наличие акриламида в данном экстракте. При этом, если сравнивать со спектром этой же области на спектре экстракта зёрен со слабой степенью обжарки, такие сигналы не визуализированы.

Подходящим растворителем оказался хлороформ: именно он показал, что выделенное нами вещество оказалось смесью веществ, и дал нужные результаты.

Выводы

1. Наиболее подходящим растворителем для определения посторонних веществ в кофейном экстракте оказался хлороформ.

2. Степень обжарки зёрен влияет на содержание акриламида в них.

3. Для снижения поступления в организм человека акриламида, который может оказывать отрицательный эффект, следует потреблять кофе, приготовленный из зёрен слабой степени обжарки.

Сотрудничество с вузом при создании работы

РТУ МИРЭА

Мнение автора

«Это была моя первая работа, предназначенная для конференции. Данная работа – большой опыт для меня. Проект «Медицинский класс в московской школе» – прекрасная возможность для самореализации ребят в научной и исследовательской деятельности, а конференция «Старт в медицину» – показатель проявления интереса в какой-либо предметной области. Результаты научно-практической конференции учитываются как индивидуальные достижения для тех, кто поступает в вузы, и дают дополнительные баллы для поступающих»