Проекты

Сравнительный анализ пероксидазной активности образцов чая как критерий оценивания их качества

Работа победителя конкурса проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Общественно-научные предметы»

Направление работы: Пищевая химия
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1535
Предметы: Химия
Классы: 11 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» 2021 года

Актуальность

Россия входит в топ-4 стран мира по суммарному потреблению чая. Большому спросу соответствует большое предложение. На рынке присутствуют сотни производителей: от мелких фермеров до интернациональных компаний, но российский рынок остается очень консолидированным: 75% рынка контролируют четыре компании. Однако высокая стоимость не обязательно является признаком высшего качества.

Цель

Определение объективного лидера по качеству среди наиболее популярных производителей чая для каждого способа его обработки.

Задачи

  1. Провести литературный анализ технологического процесса получения готового чая.
  2. Определить критерий, позволяющий объективно определить качество чая.
  3. Определить способ измерения найденного ранее критерия.
  4. Определить наиболее подходящую методику проведения эксперимента.
  5. Подготовить материалы и совершить исследование.
  6. Провести сравнительный анализ полученных данных, сделать вывод.

Гипотеза

Содержание пероксидазы будет выше в более дорогих образцах чая вследствие того, что дешевизна остальных образцов чая может быть вызвана удешевлением процесса обработки чая.

Содержание пероксидазы в рассыпном чае будет выше, чем в пакетированном вследствие того, что производителю может быть сложнее использовать машинную обработку CTC для рассыпного чая, так как его помол не может быть столь же мелким, как у пакетированного чая.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Набор для определения пероксидазной активности МЭТ-Пероксидаза-РС от ООО «МедЭктоТест», в том числе датчик оптической плотности 590 нм, реагент МЭТ-Пероксидаза-РС 20 мл, прозрачная пластиковая пробирка 5 мл в комплекте 4 шт.
  • буферный раствор pH 6,86, 1000 мл
  • перекись водорода 3%, 100 мл
  • стеклянная воронка – 2 шт.
  • мерные колбы коническая 25 мл – 1 шт., 100 мл –1 шт.
  • пипетка мерная, 5 мл – 1 шт.
  • ступка керамическая – 1 шт.
  • бумажный фильтр одноразовый – 100 шт.
  • компьютер и ПО «Практикум»
  • образцы чая

Описание

Проведено исследование качества ферментации и сушки чая. Был подобран наиболее оптимальный метод определения пероксидазной концентрации, заключающийся в измерении оптической плотности раствора с прореагировавшей пероксидазой из экстракта чая.

Пероксидаза – это фермент, который входит в состав пероксидазной системы клеток и разрушает ядовитый для организма пероксид водорода. Обладает мощной каталитической активностью в реакциях, протекающих с участием пероксидаза водорода как окислителя. В качестве восстановленной формы образуется вода. Также выделяются активные формы кислорода (на рисунке представлены в виде атомарного кислорода), производящие окисление. 

Определение активности пероксидазы

  1. Приготовление разбавленного раствора пероксида водорода.

Пипеткой отмерили 1 мл 3%-го раствора пероксида водорода. Поместили раствор в мерную колбу на 100 мл. Довели через стеклянную воронку раствор буфером pH 6,86 до метки и перемешали.

  1. Получение экстракта чая.

10 г сухого чая измельчили в ступке с 5 мл буфера pH 6,86. Перемешивали 5 минут, затем оставили на 10 минут. Растертую массу отфильтровали через бумажный фильтр в стаканчик, количественно перенесли в мерную колбу на 25 мл. Через стеклянную воронку довели до метки буфером, хорошо помешали.

  1. В прозрачную пробирку 5 мл добавили 2,5 мл пробы экстракта чая, добавили 5 капель реагента МЭТ-Пероксидаза-РС и перемешали.
  2. Откалибровали датчик оптической плотности, используя ПО «Практикум».
  3. Выбрали режим измерения, при котором ось абсцисс графика – время (сек), ось ординат – оптическая плотность (ед.).
  4. Добавили 2,5 мл пероксида водорода и начали измерения значений оптической плотности при 590 нм.
  5. Зафиксировали значения датчика через 30 и 150 сек после начала реакции и нашли их разность (A).
  6. Рассчитали активность пероксидазы образца чая: АП = A/0,025 (ед./г) и занесли в таблицу.
  7. Повторили шаги 3–8 для второго замера.
  8. Повторили шаги 2–9, пока активность пероксидазы не была проверена во всех образцах чая.

Результаты работы

  1. Зеленый рассыпной чай. Гипотеза не подтвердилась. Производители не стремятся к увеличению прибыли за счет ухудшения вкусовых качеств продукта на этом сегменте рынка, так как спрос это не оправдывает.
  2. Зеленый пакетированный чай. Гипотеза не подтвердилась.
  3. Черный рассыпной чай. Гипотеза не подтвердилась. Причиной проявления таких особенностей в этом сегменте может являться то, что потребители могут с легкостью переходить с рассыпного черного чая на пакетированный с целью экономии времени. Производители могут стараться привить потребителям лояльность к компании до того, как те перейдут к потреблению товаров в наиболее конкурентном сегменте.
  4. Черный пакетированный чай. Вероятно, жесткая конкуренция уменьшила маржу производителей в этом сегменте в наибольшей степени. В результате именно в этом сегменте самый дорогой чай показал наибольшую пероксидазную активность, а гипотеза подтвердилась.
  5. Способ упаковки (зеленый чай). Пакетированный и рассыпной зеленый чай практически не различаются по своей пероксидазной активности среди всех производителей.
  6. Способ упаковки (черный чай). Пакетированный и рассыпной черный чай по своей пероксидазной активности различаются незначительно у производителей, продающих чай более высокой стоимости.

Выводы

  1. Был исследован процесс обработки чайного листа от куста до чайного напитка. Путем анализа полученной информации был определен главный фактор, влияющий на качество чайного напитка – степень термической обработки чайного полуфабриката при ферментации и сушке. Это позволило установить точный критерий для оценки данного фактор: степень пероксидазной активности в чайном экстракте напрямую зависит от предшествующей термической обработки.
  2. По результатам обзора научной литературы о роли пероксидазы в организме был подобран наиболее оптимальный метод определения пероксидазной концентрации. Гипотеза не подтвердилась в отношении трех из четырех рассмотренных видов чая.
  3. На основе проведенных исследований можно заявить,  что среди зеленых рассыпных и пакетированных чаев, а также среди черных пакетированных чаев продукт от производителя Greenfield является лидером по качеству. Среди черных рассыпных чаев лидера нет.
  4. Увеличение количества исследуемых образцов в ходе дальнейших исследований на основе описанной в данной работе методики позволит получить более масштабные результаты. 

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Лаборатория Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова