Проекты

Разработка методики сравнения антиоксидантной активности эфирных масел сосны и апельсина

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

Направление работы: Инженеры
Авторы работы: ГБОУ Школа им. А. Боровика
Предметы: Физика, Химия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

В современных мегаполисах жители ежедневно испытывают огромную химическую нагрузку: выхлопные газы загрязняют окружающую среду, солнечная радиация, употребление в пищу усилителей вкуса, консервантов, красителей ведут к избыточному производству свободных радикалов в организме, из-за чего начинаются окислительные процессы. Окислительный стресс – одна из причин патологических процессов в организме человека, вызывающих преждевременное старение и развитие многих болезней, в том числе сердечно-сосудистых заболеваний и раковых опухолей. На момент 2020 года в России (по данным ВОЗ) сердечно-сосудистые заболевания составляют 31% всех смертей. Предотвратить процессы окисления и ограничить агрессию свободных радикалов возможно при употреблении антиоксидантов.

Цель

Доказать наличие антиоксиданта в эфирных маслах сосны горной (Pinus mugo Turra) и апельсина (Citrus sinensis).

Задачи

  1. Изучить литературные источники по методам извлечения эфирного масла из хвои сосны и кожуры апельсина.
  2. Получить эфирные масла исследуемых объектов.
  3. Провести спектрофотометрический анализ антиоксидантной активности эфирного масла сосны горной (Pinus mugo Turra) и апельсина (Citrus sinensis).
  4. Провести кулонометрический анализ антиоксидантной активности эфирного масла сосны горной (Pinus mugo Turra) и апельсина (Citrus sinensis).
  5. Определить молярную концентрацию антиоксидантов в составе эфирных масел.
  6. Сравнить антиоксидантную активность эфирных масел изучаемых объектов.
  7. Сформулировать выводы по сделанным расчётам.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Электронные аналитические весы
  • Магнитная мешалка
  • Кулонометр «Эксперт-006»
  • Платиновые электроды генераторные/бипотенциометрической индикаторной системы
  • Насос для мерных пипеток «Bio Mark»
  • Спектрофотометр UNICO-2100

Используемые реактивы:

  • Йодид калия
  • Ледяная уксусная кислота
  • Ацетат натрия
  • Изопропиловый спирт
  • 2,6-дихлорфенолиндофенол
  • Соляная кислота

Описание

Автором исследовалась антиоксидантная активность эфирных масел сосны горной и апельсина методами кулонометрического титрования и спектрофотометрического анализа, благодаря которым автор смог сравнить содержание антиоксидантов в эфирных маслах исследуемых объектов, а также определить молярную концентрацию антиоксидантов в образцах.

Антиоксидантной активностью обладают витамины групп A, C и E. По литературным данным, эфирное масло сосны горной превосходит эфирные масла цитрусовых по содержанию витамина С. Для сравнения автором было выбрано эфирное масло апельсина. В эфирных маслах водорастворимые витамины содержатся в составе различных агрегатов, кроме того, они могут быть растворены в присутствующих молекулах воды. Так как определить все антиоксиданты не представляется возможным, антиоксидантные активности эфирных масел оценивались эквивалентно витамину С.

В рамках проекта автор в домашних условиях выделил эфирные масла из хвои сосны горной и кожуры апельсина методом горячей мацерации. Мацерация – это способ экстракции эфирных масел и других активных компонентов из растений или некоторых их частей путём настаивания в жирном базовом масле, в данном случае автор использовал рафинированное подсолнечное масло с последующим нагреванием.

При проведении анализов использовались одинаковые объёмы объектов исследования (это выделенные в домашних условиях эфирные масла, и эфирные масла марки OLEOS). В основе метода кулонометрического титрования лежит определение количества электричества, расходуемого в ходе электрохимической реакции, в данном случае проводилась реакция между сгенерированным на аноде йодом из йодида калия (5 мл 10%-го раствора) и аскорбиновой кислотой в составе исследуемого эфирного масла. В качестве фонового электролита использовался ацетатный буфер с добавлением изопропилового спирта.

В основе спектрофотометрического анализа лежит зависимость интенсивности поглощения падающего света от длины волны. Витамин С можно определить с помощью подкисленного индикатора 2,6-дихлорфенолиндофенол (0,002 л с молярной концентрацией 0,15 ммоль/л). Приготовленный индикатор автор разделил на 5 равных частей – в 4 части было добавлено 200 мкл исследуемого образца эфирного масла, а в оставшуюся часть было добавлено 200 мкл для учёта разбавления. Все 5 образцов колориметрировали при средней длине волны 600 нм в кюветах с длиной оптического пути 10 мм.

Расчёт конкретной концентрации антиоксидантов в исследуемом объёме масел это подтверждает (в эфирном масле сосны, выделенном в домашних условиях, концентрация витамина С (на 0,002 л) составляет 0,028 ммоль/л, в эфирном масле апельсина, выделенном в домашних условиях, – 0,014 ммоль/л, в эфирном масле сосны марки OLEOS – 0,027 ммоль/л и в эфирном масле апельсина марки OLEOS – 0,024 ммоль/л). Все поставленные задачи были выполнены. Гипотеза была подтверждена на основании проведённых экспериментов, а также изученных литературных данных.

Результаты работы/выводы

В результате проведённых работ были выделены эфирные масла из хвои сосны и кожуры апельсина, а также была проведена оценка их антиоксидантной активности с помощью спектрофотометрического метода анализа и кулонометрического титрования.

Проведены анализы над четырьмя видами эфирных масел, в результате установлено, что наибольшей антиоксидантной активностью обладает эфирное масло сосны (как выделенное промышленно, так и в домашних условиях). Присутствие аскорбиновой кислоты в эфирном масле апельсина было значительно меньше, подтверждается рсчётом конкретной концентрации антиоксидантов в исследуемом объёме масел.

Можно сделать вывод, что выдвинутая нами гипотеза была подтверждена.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «МИРЭА – Российский технологический университет»

Награды/достижения (в каких конкурсах и с какими результатами выставлялась ранее эта работа)

  1. Прикладной конкурс для школьников «Золотая дюжина» – ­призёр.
  2. Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» – призёр.
  3. Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» – призёр.
  4. XXI Международная научная конференция-конкурс школьников «Колмогоровские чтения» – ­дипломант II степени.

Мнение автора о своей работе, проекте «Инженерный класс в московской школе», конференции «Инженеры будущего», пожелания

«Работа над собственным проектом – возможность обрести знания в различных научных направлениях, получить опыт работы со специализированным оборудованием. Выступление на научно-практической конференции помогло мне приобрести неоценимый опыт в презентации своих идей и общении с единомышленниками»