Проект "Крахмал и его свойства"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 7

Разработка - проект

«Крахмал и его свойства»

Исполнители: Руководитель: учитель химии Андреева О.Е.

Нижний Тагил

СОДЕРЖАНИЕ

	Введение……………………………………………………………......	3
1.	Общие сведения……………………………………………………….	4
	Качественная реакция на обнаружение крахмала……………....	5
	Биосинтез крахмала………………………………………………...	5
	1.3. 1.1. Изучение физических свойств……………………………….	6
	1.4. Промышленное значение крахмала………………………………	6
	Использование крахмала………………………………………….	7
2.	Исследовательская часть…………………………………………….	10
	2.1. Биосинтез крахмала листьями зеленого растения……………….	10
	2.2. Получение крахмала из различных растений…………………….	11
	2.3. Изучение свойств крахмала опытным путём…………………….	13
	2.4. Получение клейстера и изменение его свойств с помощью различных добавок……………………………………………………..	14
	2.5. Приготовление холодного фарфора………………………………	16
	2.6. Результаты исследований………………………………………….	17
	Заключение……………………………………………………………..	18

Введение

Для участия в конкурсе «Химия вокруг нас» мы решили взять для исследования такое вещество как крахмал, который относится к углеводам, классу полисахариды. Оказывается, углеводы – источник энергии в живых организмах. У нас возникло несколько вопросов, на которые мы решили найти ответы:

• Что за вещество – крахмал, и какими свойствами оно обладает?

• Как крахмал образуется в природе?

• Как получают крахмал и где используют?

Мы решили узнать об этом веществе как можно больше и стали работать над темой: «Крахмал и его свойства».

Цель исследования: поиск   крахмала  в различных растениях и изучение его свойств.

Были поставлены следующие задачи исследования:   

• изучить способы образования крахмала в природе,

• познакомиться со способами получения крахмала из растений,

• изучить один из способов обнаружения  крахмала  в продуктах питания и растениях,

• узнать о сфере применения  крахмала. 

Мы предположили, что если мы подробнее изучим крахмал, познакомимся с его свойствами, то эти знания помогут нам выявить сферы его применения.

Методика: анализ литературы, информационных ресурсов, проведение опытов.

1. Общие сведения

В результате работы с различной литературой мы нашли научные определения крахмала:

●  по Далю:   

Крахмал -  чисто мучнистая часть семян, особенно хлебных растений; добывается мочкою зерен, в виде белого порошка, более из пшеницы и картофеля; по клейкости своей, идет для придания жесткости и глади белью, почему и называется также скорбилом (скорбнуть).

• в Энциклопедическом словаре:

 Крахмал  - запасной углевод растений; состоит из двух полисахаридов - амилозы и амилопектина, образованных остатками глюкозы. Накапливается в виде зерен, главным образом в клетках семян, луковиц, клубней, а также в листьях и стеблях.  Крахмал  - основная часть важнейших продуктов питания: муки (75-80%), картофеля (25%), саго и др. Энергетическая ценность 16,8 кДж/г. Крахмал и его производные применяются при производстве бумаги, текстильных изделий, клеев, в литейном и других производствах, а также в фармацевтической промышленности.

• по словарю медицинских терминов:

Структурным звеном крахмала является молекула моносахарида - глюкозы, лишенная 1 молекулы воды. Таким образом, молекулу крахмала можно представить в виде формулы:

n(С₆Н₁₀О₅), где n – некое число остатков молекулы моносахарида.

Молекулы крахмала могут иметь как линейное, так и разветвленное строение.

Из литературы мы узнали, из чего получают крахмал. Из словарных статей нам стало известно, что крахмал издавна получали из картофеля и пшеницы. Известно, что пшеничный крахмал получали в Древней Греции и Риме.  В странах Европы крахмал из картофеля стали получать в 17 веке.

Так же для получения крахмала использовали рис и кукурузу.

Крахмал — основной источник энергии для современного человека. В своё время именно начало употребления крахмала привело к тому, что человек начал стремительно покорять дотоле неприступные для него территории планеты: до приручения огня древние люди вынуждены были получать основную часть энергии из мяса животных. И лишь после того, как с помощью огня появилась возможность готовить крахмалсодержащие продукты — зерна и корнеплоды — люди перестали быть привязанными к стадам братьев своих меньших.

1.1. Качественная реакция на обнаружение крахмала

Одна из качественных реакций крахмала и единственная, которая дает видимый результат, - это окрашивание в синий цвет при взаимодействии с йодом.  При нагревании синяя окраска раствора исчезает, а при дальнейшем охлаждении появляется вновь.

Аналогом крахмала можно назвать гликоген, который иногда называется животным крахмалом, так как его структура похожа на компоненты растительного крахмала. В отличие от крахмала, гликоген имеет более разветвленную и компактную структуру, не дает синей окраски при окраске йодом.

1.2. Биосинтез крахмала

Крахмал, являясь одним из продуктов фотосинтеза, широко распространен в природе.

Фотосинтез — процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды на свету в листьях зеленых растений. Часть глюкозы, образующейся в зелёных растениях при фотосинтезе, превращается в первичный крахмал:

6CO₂ + 5H₂O → C₆H₁₂O₆ (глюкоза) + 6O₂

nC₆H₁₂O₆ → (C₆H₁₀O₅)n + nH₂O

В сокращенном виде процесс образования крахмала можно записать так:

6nCO₂ + 5nH₂O → (C₆H₁₀O₅)n + 6nO₂

1. Изучение физических свойств

Нами были проведены опыты, и выделены следующие свойства:

1. Порошок белого цвета.

2. Зернистый порошок; при сжатии порошка  крахмала  в руке он издаёт характерный «скрип», вызванный трением частиц.

3. Вкус, свойственный крахмалу, не сильно выражен.

4. При смешивании  крахмала  с водой, крахмал не растворяется, на дне ёмкости появляется осадок. 

5. В горячей воде набухает, становится вязким, получается клейстер.

6. Плотность - 1,5 г/см³.

7. Температура самовоспламенения + 410 °C; обугливается при нагревании.

1.4. Промышленное значение крахмала

• получение глюкозы, патоки, загуститель соусов, пудингов и начинок для пирогов, делает муку более мягкой (пищевая промышленность);

• получение этилового спирта (пищевая промышленность, медицина);

• кукурузный крахмал легко преобразовать в гладкую пасту. Его вязкость гарантирует однородный поток и проникновение в промежутки батата, что обеспечивает хорошее переплетение нити (текстильная промышленность);

• наполнитель в бумажной промышленности – кукурузный крахмал используется для проклейки в ролле и калибровки поверхности. Это увеличивает бумажную силу, кладет поверхностный пух и увеличивает неподвижность и скрежет документа;

• как транспортное средство для сжатия таблетки, для изготовления мазей, порошков (фармацевтическая промышленность);

• для производства строительных смесей используются загустители и связующие вещества на основе кукурузного крахмала;

• используется для придания специфических свойств цементным растворам, штукатурным растворам, гипсовой продукции, отделочным смесям и т.д. (строительная промышленность);

• декстриновым клеем, полученным из кукурузного крахмала, смазываются оборотная сторона марок и почтовые конверты; им пользуются и фотолюбители;

• крахмал может быть использован как биоразлагаемая пластмасса, которая разлагается в окружающей среде, не загрязняя её, обладает свойствами коммерчески полезного термопласта. 

1.5. Использование крахмала

При добавлении горячей воды из крахмала можно приготовить клей, этот клей (клейстер) будет совершенно безвреден для вашего здоровья. Накрахмаливание белья – под горячим утюгом происходит частичный гидролиз крахмала и превращение его в декстрины. Последние образуют на ткани плотную пленку, которая придает блеск ткани и предохраняет ее от загрязнения

Адсорбирующие свойства крахмала:

• Нанесите крахмал на шерсть животного, и вычистите щеткой – вместе с крахмалом, удалятся любые загрязнения.

• Крахмал можно применять как сухой шампунь.

• Для впитывания жиров – он нейтрализует любые неприятные запахи.

В кулинарии:

• Добавляется для варки киселей, муссов, кондитерских изделий. Густота киселя, оказывается, зависит не только от количества взятого крахмала, но и от природы исходного сырья. Так, чтобы сварить жидкий кисель, нужно брать кукурузный крахмал, а для густого лучше подойдет картофельный крахмал.

• Чтобы жаренный тёртый сыр хорошо снимался со сковороды, можно добавить в него немного крахмала.

В народной медицине:

• При ангине в стакане теплой кипяченой воды развести ½ чайной ложки крахмала и добавить 3-5 капель 5-процентного спиртового раствора йода. Размешать и полоскать горло 3-5 раз в день (раствор Люголя).

• Если насыпать картофельный крахмал на кровоточащую рану, то кровотечение останавливается практически мгновенно, тогда как под обычной повязкой кровотечение продолжается 6-7 минут.

• Для лечения потертостей и воспалений кожи, пигментных пятен и прыщей крахмал используется наружно. Легкими движениям его втирают в больные места или применяют как присыпку.

•  При небольших термических ожогах, а также при обгорании под солнцем, на поврежденные участки кожи накладывают пастообразную массу, полученную после смешивания крахмала с небольшим количеством воды.

• Крахмал вместе с тальком и окисью цинка используют в качестве присыпки при появлении опрелостей и пролежней у лежачих больных.

В косметологии:

• Для разглаживания морщин на руках и смягчения огрубевших участков кожи применяются местные крахмальные ванночки: столовая ложка крахмала заваривается литром кипятка; полученная жидкость используется в теплом виде.

• В состав многих масок для лица входит крахмал. Он улучшает цвет лица и функции кожи, потому что он способен притягивать к коже кровь. Если в масках использовать крахмал, то кожа приобретает приятный глянцевый блеск и цвет лица заметно улучшается. 

Маска для жирной кожи	Маска для сухой кожи
При жирной коже лица, а также при нормальной коже с веснушками делают маски из 1-2 ст. ложек крахмала, смешанных с 2 ст. ложками 3%-ной перекиси водорода. После размешивания полученную массу сразу же наносят на лицо. Когда маска высохнет {через 20-25 минут), ее смывают теплой водой, подкисленной лимонным соком (чайная ложка сока на стакан воды), и смазывают кожу питательным кремом.	Натертый на терке помидор смешайте с крахмалом до получения кашицы, в которую добавьте несколько капель растительного (лучше оливкового) масла. Чайную ложку крахмала разведите в чайной ложке молока или растительного масла. Такую маску держите на лице 15 минут.

В быту:

• Если вам нужно развязать шёлковый бант, а материал скользит, потрите крахмал между пальцами и развязывайте любые узлы.

• Используя клейстер, выполняют поделки в технике папье-маше. Крахмал идёт на производство кра­сок. Даже Рембрандт добавлял в краски пшеничный крахмал, делавший краски более вязкими, густыми и прозрачными.

2. Исследовательская часть

 Исследования мы проводили и в классе, и дома.

2.1. Биосинтез крахмала листьями зеленого растения

Цель: Обнаружение крахмала непосредственно в месте его синтеза

Приборы и материалы: комнатное растение, плотная черная бумага, спирт этиловый медицинский 95%, разбавленный спиртовой раствор йода, вода, ножницы, пинцет, эмалированная кружка, блюдце.

Ход работы:

Опыт№1. «Обнаружение крахмала в листьях зелёных растений»

1. Поставить комнатное растение в темный шкаф на 3-4 дня.

2. Вынуть, на один кончик листа прикрепить черную бумагу и поставить на свет.

3. Через 10 часов лист срезать, снять бумагу, опустить лист в кипящую воду, затем в спирт.

4. Наблюдаем окрашивание в зеленый цвет.

5. Промываем лист и обливаем йодом.

Результаты опыта: то место листа, куда попадал солнечный свет, окрасилось в синий цвет.

Вывод: в результате проведенного эксперимента в листе растения был обнаружен «первичный» крахмал, непосредственно в месте его синтеза. 2.2. Получение крахмала из различных растений

Цель: Обнаружение крахмала в различных растениях

Приборы и материалы: Картофель, кукурузная крупа, вода, терка, сито (марля), блюдце.

Ход работы:

Опыт№1. «Получение картофельного крахмала».

1. Картофель очищается от грязи, промывается и измельчается до состояния опилок. На данном этапе мы имеем «кашу», состоящую из картофельного сока, мякоти и крахмала.

2. Зальём всё водой и тщательно отожмем картофель.

3. Поместим «кашицу» в марлю, и отожмем сок.

4. Выльем сок на блюдце, подождём пока образуется осадок, сольем лишнюю жидкость и поставим на подоконник высушиваться.

Результаты опыта: Через несколько дней, когда влага полностью испарится, на тарелке останется порошок – это и есть крахмал.

Опыт№2. «Получение кукурузного крахмала».

1. Используется кукурузная крупа. Зальём крупу большим количеством и дадим настояться 1-2 дня.

2. Поместим «кашицу» в марлю, и отожмем.

3. Выльем жидкость на блюдце, подождём пока образуется осадок, сольем лишнюю жидкость и поставим на подоконник высушиваться.

Результаты опыта: Через некоторое время на блюдце образуется крахмал.

Вывод: Крахмал, как резервное питание, накапливается в клубнях, плодах и семенах растений.

Так в наиболее часто используемых для производства растениях крахмала содержится: в клубнях картофеля – до 25%, в зернах пшеницы – до 64%, кукурузы – до 70%, риса – до 86%. Это все круг культурных растений, а что же с дикоросами? Корневища камыша – может содержать до 30% крахмала. Желуди 37% крахмала, некоторые сорта – 51% крахмала. Каштан – 41-52 %. У рогоза используются корневища крахмала 46%. Лопух или репейник 46% крахмала в корневищах. В ягеле 45-46%. Тростник – 52% в корневой мякоти тростника. Из дикоросов нужно назвать еще стрелолист – 56% в клубнях. Корневище сусака зонтичного – 62%.

Опыт№3. «Сравнение магазинного и полученного в ходе опытов крахмала»

При визуальном сравнении трех видов крах мала видим, что магазинный крахмал более чистый, имеет белую окраску. Опытные образцы имеют сероватую окраску.

Вывод: Крахмал, поученный промышленным способом, подвергается более тщательной очистке, которую провести в домашних условиях невозможно.

2.3. Изучение свойств крахмала опытным путём

Цель: Познакомиться с физическими свойствами крахмала

Приборы и материалы: Крахмал, холодная вода, спиртовка.

Ход работы:

1. Рассматриваем крахмал невооружённым глазом, под лупой, нюхаем, пробуем на вкус, растираем в руке.

Вывод: крахмал – это сыпучий порошок белого цвета, практически без вкуса, без запаха. Под лупой видно, что это зернистый порошок; на ощупь крахмал рыхлый, при сжатии крахмала в руке он издаёт характерный скрип.

1. Немного крахмала засыпаем в стакан с холодной водой, размешиваем. Сначала вода помутнела, но через некоторое время весь крахмал осел на дне стакана.

Вывод: Крахмал не растворяется в холодной воде.

1. Немного крахмала засыпаем в холодную воду, размешиваем. Далее этот раствор нагреваем, постоянно взбалтывая. Раствор загустел, после того как он остыл, определяем, что он имеет способность к склеиванию.

Вывод: При нагревании раствор крахмала превращается в вязкую массу(клейстер).

4. Нагреваем крахмал в фарфоровой чашечке. Происходит изменение окраски.

Вывод: При нагревании крахмал обугливается. 2.4. Получение клейстера и изменение его свойств с помощью различных добавок

Цель: Изучить, как влияют различные добавки на клеящую способность клейстера.

Приборы и материалы: Вода, крахмал, алюмокалиевые квасцы, сахар, силикатный клей, посуда для варки клея.

Ход работы:

1. Картофельный крахмал заливают небольшим количеством воды и тщательно размешивают до сметанообразного состояния.

2. В полученный раствор тонкой струйкой вливают крутой кипяток, непрерывно помешивая раствор, чтоб не было комков.

3. Разделить полученный клейстер на четыре части.

4. Первую пробу оставить для контроля.

5. Добавить во вторую пробу пшеничную или ржаную муку.

6. Добавить в третью пробу силикатный клей и сахар.

7. К крахмальному клейстеру добавить алюмокалиевые квасцы

KAl(SO₄)₂ ∙12Н₂О, мел, синьку.

Результаты опыта:

1. Контрольный опыт. Если хранить клейстер продолжительное время, то на его поверхности появляется плесень. Хорошо склеивает бумагу.

2. Проба №2. Если добавить пшеничную или ржаную муку качество клейстера повышается.

3. Проба№3. При добавлении силикатного клея и сахара также повышается клеящая способность.

4. Проба №4. При добавлении алюмокалиевых квасцов клей более долгое время не портится. Стал обладать более высокой клеящей способностью.

Вывод:

1. Простой клейстер нельзя долго хранить. Его хорошо использовать для склеивания простой бумаги. Для увеличения срока годности к клейстеру добавляются антисептики.

2. Чтобы увеличить качество такого клея можно добавить пшеничную или ржаную муку. Алюмокалиевые квасцы увеличивают также клеящую способность. Такой клей хорошо использовать для склеивания фотопродукции.

3. Для увеличения клеящей способности можно добавлять силикатный клей и сахар. Использовать для склеивания картона.

4. Таким образом, при добавлении к крахмальному клейстеру различных добавок можно получить клеи с заданными свойствами.

2.5. Получение холодного фарфора

Цель: Познакомиться с одним из способов использования крахмала.

Приборы и материалы: Кукурузный крахмал (или картофельный), вазелин или вазелиновое масло, сок лимона, клей ПВА.

Ход работы:

1. Смешиваем жидкие составляющие:

• 200г клея ПВА

• 1ст. ложка вазелинового масла

• 1 ст. ложка глицерина

• 1ч. Ложка сока лимона

1. Затем постепенно добавляем 200г крахмала, хорошо вымешивая

2. Варим в микроволновой печи, постоянно доставая и перемешивая.

3. Вот фарфор и готов. Хранить его нужно в полиэтиленовом пакете.

4. Приступаем к творческой работе! Делаем изделие, даем застыть сутки, можно больше.

2.6. Результаты исследований

На основе проделанных опытов мы можем сделать некоторые выводы:

1. В природе крахмал образуется как одно из органических веществ в процессе фотосинтеза.

2. Крахмал запасается в различных частях растений: листьях, клубнях, семенах и т.д.

3. Крахмал образуется не только культурными, но и дикорастущими растениями.

4. При добавлении некоторых веществ можно улучшить свойства крахмала и расширить области его применения.

Заключение

В своей исследовательской работе мы ставили цель: «поиск   крахмала  в различных растениях и изучение его свойств». В результате можно сделать такой вывод, что цель работы достигнута, выполнены все поставленные задачи. Предполагаемый результат нашёл своё подтверждение в нашем исследовании.

В ходе своей работы мы познакомились с таким удивительным веществом как крахмал.

Мы узнали способы образования крахмала в природе, познакомились с его свойствами и применением.

А еще нас заинтересовало одно из применения крахмала, которое нам хочется выделить особо. Это использование его при приготовлении холодного фарфора и изготовление из него различных поделок и сувениров.

Библиографический список

1. Материал из Википедии — свободной энциклопедии

2. Крахмал, патока, производство, свойства. Режим доступа - http://agrogold.ru/krahmal,_patoka,_proizvodstvo,_svoy, свободный. – Загл. с экрана

3. Крахмал. Режим доступа - http://kulinarika.ru/ru/p/109/krakhmal, свободный. – Загл. с экрана

4. Словарь медицинских терминов (а-й). Режим доступа - http://lib.ru/NTL/MED/slowar_lr.txt, свободный. – Загл. с экрана.

5. Очень простой рецепт холодного фарфора. Режим доступа - http://stranamasterov.ru/node/715055– Загл. с экрана

20