ГБОУ РМЭ «Верх-Ушнурская средняя общеобразовательная (национальная) школа с углубленным изучением отдельных предметов» Определение содержания крахмала в клубнях различных сортов картофеля новым методом Выполнили: Бирюкова Анна, Самарцева Виктория 10 класс Руководители: Проскурин Б.А., учитель химии Муржакова Е.Г., учитель биологии Верх-Ушнур, 2012

Актуальность Картофель - один из основных продуктов питания для человека. В мире он занимает пятое место среди источников энергии в питании людей после пшеницы, кукурузы, риса и ячменя. Его питательная ценность определяется в основном содержанием крахмала. В его клубнях содержатся ценные питательные вещества. Значение картофеля в питании человека обусловлено особенно содержанием крахмала, протеина, витаминов, минеральных и балластных веществ. Нами под руководством учителя химии нашей школы сконструирован простой прибор для определения данного показателя в домашних условиях.

Цели и задачи Цель исследования: разработать авторскую методику для определения содержания крахмала в клубнях картофеля в домашних условиях и определение с её помощью процентного содержания крахмала в клубнях картофеля различных сортов. Задачи: 1.Изучить биологические и морфологические особенности картофеля, в частности содержание крахмала в клубнях. 2.Дать хозяйственно-биологические характеристики различных сортов районированного в республике Марий Эл картофеля. 3.Изучить методику определения содержания крахмала в овощных культурах, приведенную в научной литературе. 4.Разработать собственную методику определения процентного содержания крахмала.

Новизна и практическая значимость В ходе проекта проводится практическое исследование содержания крахмала в клубнях картофеля с помощью инновационной авторской методики. Для нашего исследования используются сорта картофеля рекомендуемые для Волго-Вятского региона: раннеспелые – Любава, среднеранние – Романо, Фабула и среднеспелые – Накра, Чайка. Сортовой материал был предоставлен Государственным научным учреждением «Марийский научно-исследовательский институт сельского хозяйства» Российской академии сельскохозяйственных наук, расположенным в п. Руэм, ул. Победы, 10. Исследовательская работа состоит из двух частей: теоретической и практической. В теоретической части мы изучили вопросы биологии, морфологии, физиологии, хозяйственно-биологические характеристики картофеля обыкновенного. В практической части использовали опытно- экспериментальные методы исследования, по результатам которых нами были сделаны соответствующие выводы.

Биологические особенности картофеля Царство: Растения Отдел: Цветковые Класс: Двудольные Порядок: Паслёноцветные Семейство: Паслёновые Род: Паслён Вид: Картофель обыкновенный Крахмал с долей 75% сухой массы является главной составной частью картофеля и основным углеводом, содержание которого в столовых сортах, в зависимости от группы спелости, колеблется от 8 до 17%, а в сортах для производства крахмала - от 15 до 25%. Он имеет очень полезные для питания человека свойства.

Сроки созревания картофеля ранний (раннеспелый) (70-80 дней для полного созревания урожая); среднеранний (80-90 дней для полного созревания урожая); среднеспелый ( дней для полного созревания урожая); среднепоздний ( дней для полного созревания урожая); поздний ( дней для полного созревания урожая). Любава Романо Накра Фабула Чайка

Исследуемые сорта картофеля Источник: ГНУ Марийский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук, Медведевского района Республики Марий Эл.

Методы исследования В предлагаемом нами проекте способ определения крахмала остаётся прежним, но упрощается способ определения плотности раствора соли, в который погружаются картофельные клубни. Кроме того, из-за малых размеров прибора объём потребляемого раствора незначителен, поэтому приготовленный калибровочный раствор в объёме 1,5 л может быть использован для многочисленных измерений. Плотность калибровочного раствора позволяет определять содержание крахмала в пределах от 13 до 30 процентов. В таблице 1 приводится содержание крахмала в картофельных клубнях в зависимости от их плотности. В таблице 2 приводится плотность раствора поваренной соли в зависимости от её концентрации.

Содержание крахмала в картофеле в зависимости от плотности клубней (с учётом содержания сахаров) Плотность (г /куб. см) Содержание крахмала (в %) Плотность (г /куб. см)Содержание крахмала (в %) Плотность (г /куб. см) Содержание крахмала (в %) 1,08012,41,10718,21,13424,0 1,08112,61,10818,41,13524,2 1,08212,81,10918,61,13624,4 1,08313,01,11018,81,13724,6 1,08413,21,11119,01,13824,8 1,08513,41,11219,21,13925,0 1,08613,61,11319,41,14025,2 1,08713,91,11419,61,14125,5 1,08814,11,11519,91,14225,7 1,08914,31,11620,11,14325,9 1,09014,51,11720,31,14426,1 1,09114,71,11820,51,14526,3 1,09214,91,11920,71,14626,5 1,09315,11,12021,01,14726,8 1,09415,41,12121,21,14827,0 1,09515,61,12221,41,14927,2 1,09615,81,12321,61,15027,4 1,09716,01,12421,81,15127,6 1,09816,21,12522,01,15227,8 1,09916,41,12622,21,15328,1 1,10016,71,12722,51,15428,3 1,10116,91,12822,71,15528,5 1,10217,11,12922,91,15628,7 1,10317,31,13023,11,15728,9 1,10417,51,13123,31,15829,1 1,10517,71,13223,51,15929,3 1,10617,91,13323,71,16029,5 Таб. 1.

Плотность раствора поваренной соли в зависимости от её массовой доли Таб.2. Плотность раствора (г /куб. см) Массовая доля NaCI (в %) Плотность раствора (г /куб. см) Массовая доля NaCI (в %) Плотность раствора (г /куб. см) Массовая доля NaCI (в %) 1,08011,151,10714,751,13418,25 1,08111,291,10814,871,13518,37 1,08211,441,10915,001,13618,50 1,08311,581,11015,141,13718,62 1,08411,721,11115,291,13818,75 1,08511,861,11215,431,13918,87 1,08612,001,11315,581,14019,00 1,08712,151,11415,721,14119,12 1,08812,291,11515,861,14219,25 1,08912,441,11616,001,14319,37 1,09012,581,11716,121,14419,50 1,09112,721,11816,251,14519,62 1,09212,861,11916,371,14619,75 1,09313,001,12016,501,14719,87 1,09413,121,12116,621,14820,00 1,09513,251,12216,751,14920,12 1,09613,371,12316,871,15020,25 1,09713,501,12417,001,15120,37 1,09813,621,12517,121,15220,50 1,09913,751,12617,251,15320,62 1,10013,871,12717,371,15420,75 1,10114,001,12817,501,15520,87 1,10214,121,12917,621,15621,00 1,10314,251,13017,751,15721,12 1,10414,371,13117,871,15821,25 1,10514,501,13218,001,15921,37 1,10614,621,13318,121,16021,50

Приготовление калибровочного раствора Готовится калибровочный раствор объёмом 1,5 л с массовой долей поваренной соли 21,5%. Такой раствор должен содержать: m(соли) = V(раствора) * ρ(раствора)* ω(соли) = 1500 мл * 1,16 г/мл * 0,215 = 374,1 г поваренной соли. Масса(объём) воды в этом растворе составляет 1500 мл * 1,16 г/мл – 374,1 г = 1365,9 г (1365,9 мл). На весах отвешиваем 374,1 г сухой соли (перед этим желательно прокалить её на сковороде), засыпаем её в бутылку из-под минеральной воды объёмом 1,5 л и доливаем 1365,9 мл воды, объём которой измеряем в мерном цилиндре. Если не требуется высокая точность измерений, то водой можно заполнить бутылку доверху. Плотность приготовленного раствора 1,16 г/мл, что соответствует 29,5% - ному содержанию крахмала в картофельных клубнях (см. таблицу 1).

Конструкция нашего прибора Шприц с водой Пробка Отметка объёма калибровочного раствора 20 мл. Кусочек картофеля Пробирка с калибровочным раствором

Методика определения крахмала На боковую поверхность шприца наклеиваем шкалу, на которой проставляем процентное содержание крахмала в зависимости от добавленного к калибровочному раствору объёма воды. Приливаем из шприца в пробирку объём воды, который соответствует разности содержания крахмала в клубнях картофеля в 1%, т.е. производим измерения с точностью до 1%.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Сроки выращивания Название сорта картофеля Содержание крахмала в разных тканях клубней картофеля, % Содержание крахмала (по научным источникам) СердцевинаКора Раннеспелый (70-80 дней) Любава13%25%11, 2-16,9% Среднеранний (80-90 дней) Романо11%19%10-13% Фабула14%20%10-13% Среднеспелые ( дней) Накра16%25%18,2-21,9 Чайка15%26%12,2-15,3 Таблица 1. Изменение содержания крахмала в различных тканях клубня картофеля Примечание: Результаты представлены как средние значения из пяти биологических повторностей.

Выводы и рекомендации 1.В рамках исследования, мы изучили биологические и морфологические особенности картофеля, в частности содержание крахмала в клубнях. 2. Изучили хозяйственно-биологические характеристики различных сортов районированного в Республике Марий Эл картофеля. 3. Изучили методику определения содержания крахмала в овощных культурах, приведенную в научной литературе. 4. Разработали собственную методику определения процентного содержания крахмала для реализации, которой используется минимум оборудования. Данный прибор удобен, компактен и доступен в изготовлении, как в условиях учебного класса так и в домашнем хозяйстве. Также он может использоваться во внеурочной деятельности по химии и биологии. 5. Для выращивания населению рекомендуем среднеспелые сорта картофеля - Фабула (14%), Накра (16%) и Чайка (15%) с наибольшим содержанием крахмала в клубнях. 6. С результатами исследовательской работы ознакомили обучающихся республики, а также общественность через СМИ.

Литература 1.Барабанов Е.И. Ботаника: учебник для студ.высш.учеб.заведений. М: Издательский центр «Академия», Дояренко А.Г. Занимательная агрономия. – М.: Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, Сударкина А.А., Евсеева И.И., Орлова А.Н. - Химия в сельском хозяйстве (основы агрохимии): Учебное пособие по факультативному курсу для учащихся 9 класса средней школы. – М.: Просвещение, сайт о картофеле.

Спасибо за внимание