Проекты

Разработка джема с добавлением хлорофилла

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Прикладная химия, физическая химия» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Биохимия
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1507
Предметы: Биология, Химия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 2020 года

Актуальность

Целью работы являлось создание вкусного и полезного джема с добавлением хлорофилла. Работа включает использование экстрактов из капусты брокколи, водоросли Вакаме и шпината, сравнительный анализ на содержание хлорофилла с помощью тонкослойной хроматографии, экстракцию шпината и непосредственное приготовление джема.

Шпинат был выбран для экстракции на основе результатов тонкослойной хроматографии и по соотношению «цена-качество». Экстракция проводилась в экстракторе Сокслета этанолом. После экстракт был выпарен и концентрирован с помощью роторного испарителя.

Цель

Выделить хлорофилл из растений и приготовить джем с добавлением полученного экстракта.

Задачи

1. Изучить литературу.

2. Выбрать несколько образцов для работы и выделить из них экстракт для анализа.

3. Проанализировать содержание хлорофилла во всех образцах и выбрать для работы продукт с наибольшим содержанием пигмента.

4. Выделить хлорофилл из выбранного растения методом непрерывной экстракции.

5. Сделать экстракт более насыщенным, удалить спирт.

6. Приготовить джем с добавлением хлорофилла.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Пластины фирмы «Merck» Silica gel 60 F254
  • Спектрофотометр
  • Экстрактор Сокслета
  • Роторный испаритель

Описание

Для исследования были выбраны 3 образца: капуста брокколи, бурые водоросли Вакаме и шпинат. Первым этапом исследования был качественный анализ растений на содержание хлорофилла.

1. Анализ содержания хлорофилла в шпинате, брокколи, бурой водоросли (Ундария перистая, Вакаме).

Сначала образцы растирали в ступке пестиком, затем взвешивали в количестве 6 г на аналитических весах. Для проведения модельной экстракции биомассу заливали 15 мл спирта, выдерживали при 23 ℃ в течение 10 минут, после чего фильтровали через бумажный фильтр.

Затем анализ экстрактов на содержание хлорофилла проводили методом тонкослойной хроматографии с использованием пластин фирмы «Merck» Silica gel 60 F254.

В качестве элюента использовали систему растворителей петролейный эфир-хлороформ в соотношении 5 : 1. Однако данная система оказалась слишком полярной, поскольку точки экстрактов на пластине двигались вместе с фронтом элюента.

Спустя неделю был аналогично приготовлен новый набор свежих экстрактов. Анализ ТСХ проводили как для свежих, так и для полученных ранее экстрактов. В качестве элюента использовали менее полярную систему петролейный эфир-изопропиловый спирт 16 : 1. Сравнительный анализ показал, что в старом и новом образцах шпината искомого вещества больше, чем в остальных.

Таким образом, для извлечения хлорофилла был выбран в качестве сырья шпинат.

Для того чтобы удостовериться в результатах ТСХ, авторы провели спектрофотометрический анализ, который показал, что в шпинате и бурой водоросли количество хлорофилла примерно одинаковое. Выбор был сделан в пользу шпината, так как его себестоимость намного ниже.

2. Непрерывная экстракция шпината.

Экстракцию шпината проводили в аппарате Сокслета, в который помещали мелко измельчённые листья массой 50 г, а затем в колбу заливали 200 мл спирта. Экстракцию проводили в течение 1 часа, при этом наблюдалось постепенное вмывание из биомассы зелёного пигмента. Полученный раствор в колбе был насыщенно-зелёного цвета.

Для приготовления джема было необходимо концентрировать экстракт. Растворитель упаривали с помощью роторного испарителя в круглодонной колбе объёмом 250 мл, в результате был получен густой концентрат неоднородной консистенции с резким запахом несвежей травы.

3. Приготовление джема.

  • Выжат яблочный сок и смешан с концентратом.
  • Содержимое профильтровано.
  • Агар-агар залит горячей водой.
  • Смешаны агар-агар и сок.
  • Через час джем был готов.

Результаты работы/выводы

Наибольшее содержание хлорофилла из исследуемого сырья обнаружено в шпинате, что было доказано методами тонкослойной хроматографии и спектрофотометрии.

Непрерывная экстракция листьев шпината и последующее удаление растворителя позволили получить густой концентрат, который в небольших количествах необходимо включать в джем.

Получен джем на основе свежевыжатого яблочного сока и агар-агара, содержащий экстракт хлорофилла.

Перспективы использования результатов работы

Развитие отрасли детского питания, широкое использование хлорофилла в пищевой промышленности.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

РТУ МИРЭА