Химия газированных напитков

Районная научно-практическая конференция школьников

«Первые шаги в науку».

Направление: Химия.

Название работы: «Химия газированных напитков».

Автор работы:  Руденко Полина Юрьевна

Место выполнения работы: с. Виноградное, МОУ Виноградненская СОШ

Руководитель: Харгелюнова И.Г., учитель химии

2011г.

Оглавление:

Введение ____________________________________________________________ стр. 2

Основная часть

1. Состав газированных напитков ___________________________________ стр. 3
2. Исследовательская часть ________________________________________  стр. 6

Вывод ______________________________________________________________  стр. 9

Заключение _________________________________________________________  стр. 10

Литература _________________________________________________________  стр.  11

Приложение ________________________________________________________  стр. 12

Введение.

Организм человека более чем на половину состоит из воды. Для того чтобы поддержать баланс влаги в организме, человек каждый день должен пить. Жажда возникает, когда содержание воды в организме уменьшается всего на литр— полтора. Чтобы снять страдания, приносимые ею, достаточно выпить два-три стакана жидкости. Проще всего восполнить недостаток влаги за счет обычной питьевой воды, но люди почему-то предпочитают так называемые прохладительные напитки.

Некоторые любят чай, другие минералку, третьи соки и газированные напитки. База любого напитка  - это вода. Кроме воды в состав каждого напитка входят различные соединения, воздействие которых сказывается на работе организма. Влияние каждого напитка может иметь позитивный либо негативный характер, обусловливаясь частотой и количеством употребления жидкости.

Вред газированных напитков, употребляемых взрослым человеком в небольших количествах, ничтожен. Тем не менее, частое питье газированной сладкой воды может крайне негативно сказаться на работе организма.

Выбор темы моей работы обусловлен тем, что ученики нашей школы часто пьют газированные напитки, типа «Кока-колы». Я решила выяснить из чего состоят газированные напитки и какое действие они оказывают на наш организм.

Целью моей работы является изучение химического состава газированных напитков и его влияние на здоровье человека.

Задачи:

1. Изучить состав газированных напитков по литературным источникам.
2. Выяснить с помощью социологического опроса учащихся нашей школы, каким напиткам они отдают предпочтение.
3. Провести химические опыты с газированными напитками.

Состав газированных напитков.

Основу большинства газированных напитков составляет вода с добавлением кислых и сладких компонентов, или, попросту, кислоты и сахара. В этом составе заключена суть идеи «газировки»: вещества, входящие в её состав, возбуждают наши вкусовые рецепторы, поэтому после каждого выпитого глотка хочется пить ещё и ещё. Сладкой газировкой невозможно напиться. Жажда приглушается на короткий срок, но возникает снова через некоторое время. Что же делать? Альтернативой газировки является  минеральная вода. Помимо утоления жажды она способна восполнить потерянные с потом соли, что делает её вклад в борьбу с жарой просто неоценимым.

Так ли опасен сахар?

Обязательным компонентом газированных напитков является сахар. Но так ли это плохо? В 100 мл газированных напитков обычно содержится 40-50 ккал, обеспеченных легкоусваиваемыми углеводами. Много это или мало? Примерно столько же содержится в стакане чая с пятью ложками сахара. Заметим, что газированные напитки мало кто пьёт по 100-200 мл, они потребляются литрами, особенно в жару. Таким образом, наш организм получает огромное количество рафинированных сахаров, являющихся фактором развития таких заболеваний, как кариес, ожирение, болезни сердечнососудистой системы и даже сахарный диабет.

Сегодня многие производители газированных напитков используют вместо натуральных углеводов сахарозаменители. Это существенно снижает энергетическую ценность напитка и сводит к минимуму описанные выше эффекты рафинированных сахаров. Тем не менее, стоит десять раз подумать, прежде чем неограниченно принимать с пищей или напитками сахарозаменители. Я же приведу список вредных воздействий от самых распространённых представителей этой группы веществ:

ксилит и сорбитол способны провоцировать мочекаменную болезнь;

сахарин и цикламат являются канцерогенами, то есть играют роль в развитии опухолей, таких, как рак или саркома;

аспартам (Е951) обладает двояким действием. Во-первых, это белок, у некоторых людей вызывающий аллергию. А во-вторых, аспартам может негативно действовать на сетчатку глаза, снижая зрение.

О вреде кислот.

Газированные напитки содержат кислоты, чаще лимонную или ортофосфорную. Кислоты играют вкусообразующую роль и служат консервантами.

Лимонная кислота (Е330) способна воздействовать на эмаль зубов. Кариес, она, конечно, не вызовет, однако будет способствовать ряду заболеваний зубов и в ряде случаев провоцировать болевые приступы у людей с повышенной чувствительностью зубов и при некоторых формах кариеса.

Более опасна фосфорная кислота (Е338), способная присоединять ионы кальция. Прежде всего, она связывает кальций, содержащийся в слюне. Эксперты установили, что при систематическом попадании в организм ортофосфорная кислота способна вымывать кальций из костей, что опасно развитием остеопороза, при котором возникает повышенная ломкость костей даже при минимальных нагрузках. Я хотела бы подчеркнуть, что это было бы не так опасно, если бы кальций в достаточной мере поступал с пищей, восполняя потери. Однако с ростом употребления людьми газированных напитков наблюдается падение интереса к молоку – основному источнику кальция. Исследования доказали, что фосфорная кислота способствует развитию мочекаменной болезни. Это связано с вымыванием кальция из костей и повышенной нагрузкой на почки в связи с этим явлением.

Коварный бензол.

Бензол, как химическое соединение, известен давно. После первых попыток синтеза он был использован в парфюмерной промышленности, так как имеет приятный аромат (кстати, целый ряд химических соединений на основе бензола получил название «ароматические» благодаря этому свойству). Сегодня известно, что бензол является сильным канцерогеном (то есть способен играть роль в развитии опухолей).

В газированных напитках  используется бензоат натрия (Е211). Это консервант, обладающий слабыми канцерогенными свойствами. Его используют в производстве большинства газированных напитков. Сегодня во многие такие напитки добавляют витамин С – аскорбиновую кислоту. Однако от такой добавки вреда больше, чем пользы.

Уже больше 15 лет известно, что при взаимодействии бензоата натрия и аскорбиновой кислоты выделяется токсичный бензол, однако некоторые недобросовестные производители газированных напитков до сих пор пренебрегают этой информацией.

Кофеин

Часто кофеин можно обнаружить в софтдринках. Это делает напиток тонизирующим. Человек, пьющий колу (в которую чаще всего и добавляют кофеин), может испытать прилив сил и работоспособности. Однако этот эффект обычно непродолжителен и через несколько часов сменяется раздражительностью, усталостью, бессонницей (если пить колу на ночь). Эффект частично снимается при повторном приёме кофеина. Так производители газированных напитков получают постоянных клиентов. После определённой дозы, индивидуальной для каждого, наступает истощение нервной системы, сопровождающееся головными болями, усталостью, апатией или, наоборот, раздражительностью. Кофеин стимулирует деятельность сердца и повышает нагрузку на него, в чём, опять же, нет ничего полезного. Кроме прочего, кофеин вызывает потерю организмом кальция с мочой.

Углекислый газ

Углекислый газ является одним из основных компонентов газировки. Именно ему они обязаны своим названием – «газированные напитки». Сам по себе он не опасен, но тем, кто страдает заболеваниями желудочно-кишечного тракта (гастриты с повышенной секрецией, язвенная болезнь, энтериты, метеоризм и другие болезни) надо быть осторожными, ведь углекислый газ может спровоцировать расстройство пищеварения или болевой приступ. Дело в том, что при соединении этого газа с водой образуется угольная кислота, раздражающая слизистую желудка и кишечника. Кислота эта, впрочем, весьма нестойкая и разлагается с образованием исходных продуктов: воды и углекислого газа, вызывая скопление последнего в кишечнике.

Вот почему людям, страдающим заболеваниями желудочно-кишечного тракта, любую газированную воду (даже минеральную) врачи рекомендует встряхнуть, чтобы выпустить опасный газ.

Прочие добавки

Подсластитель Е-951 – аспартам (Nutrasweet, Equal, Spoonful). Аспартам - генетически модифицированный нейротоксин, применяется как искусственный заменитель сахара. Аспартам примерно в 200 раз слаще сахара, но по сравнению с ним не содержит углеводов и калорий. Некоторые исследователи отмечают химическую нестабильность аспартама. По их словам, после нескольких недель в жарком климате или при нагреве до 30 градусов по Цельсию, основное количество аспартама в газированной воде распадается на формальдегид, метанол, фенилаланин и другие малополезные вещества.

Консервант Е-211 - бензоат натрия. Бензоат натрия, бензойную кислоту Е-210 и бензоат калия Е-212 вводят в напитки в качестве бактерицидного и противогрибкового средств, что позволяет увеличить срок хранения пищевых продуктов в несколько раз. В природе бензойная кислота содержится в клюкве и бруснике. Как кислота, так и ее соли оказывают менее вредное действие на организм по сравнению с другими консервирующими средствами. Продукты, содержащие бензоаты натрия и кальция, не рекомендуется употреблять астматикам и людям, чувствительным к аспирину.

Красители в напитках используют исключительно в психологических целях. Например, удовлетворяется желание покупателя приобрести напиток со вкусом апельсина не прозрачного, а оранжевого цвета. Красители, используемые в напитках, бывают натуральными и искусственными. Наиболее распространенным из натуральных красителей является сахарный колер E-150, то есть жженый сахар. Номенклатура искусственных красителей гораздо шире, а их себестоимость гораздо ниже себестоимости натуральных. С другой стороны, искусственные красители – это химические вещества с определенными, далеко не полезными свойствами. С особой осторожностью нужно относиться к тем красителям, которые содержат азот (Е-102, Е-110, Е-123, Е-124, Е-133, Е-151). Желтый краситель Е-102 запрещен лишь в Австрии, хотя известно, что это – сильнейший аллерген. Он противопоказан тем, кто не переносит аспирин и другие производные салициловой кислоты.

И наконец, ароматизаторы. Это то самое, что заставляет нас поверить в то, что мы пьем что-то апельсиновое, яблочное, вишневое, грушевое… В большинстве своем ароматизаторы являются искусственными химическими веществами, хотя выпускаются напитки и на растительном сырье.  

Исследовательская часть.

Практическая работа №1 Социологическое исследование.

Оборудование: листы - опросники.

Ход работы:

Я провела социологический опрос среди 146  учащихся 5 – 10 классов нашей школы, для того чтобы выяснить какие газированные напитки они употребляют, и знают ли об их влиянии на организм.

По результатам опроса я получила следующие данные:

На вопрос любите ли вы газированные напитки 124  респондента ответили утвердительно и 22 дали отрицательный ответ.

На вопрос как часто учащиеся пьют газированные напитки, 15 учащихся употребляют их ежедневно, один раз в неделю пьют 23 человека, редко – 66 , по праздникам – 20 и не пьют совсем 12 учащихся.

Отдают свое предпочтение Кока – коле – 76 учеников, Грушевому напитку – 60, Пепси – 37, Фанте – 32 и Спрайту – 20 учащихся.

На вопрос, почему вы пьете газированные напитки, 83 учащихся ответили, что просто любят их, потому, что они утоляют жажду – 27 человек, из-за приятного вкуса – 54 уч-ся, снимают усталость – 7 уч-ся и потому что это модно – 9 человек.

О потенциальном вреде газировки учащиеся думают следующее: 5 человек считает, что они не приносят никакого вреда, что напитки полезны – 11 человек, вред есть, но небольшой – 58 уч-ся, газировка очень вредна – 46 человек и не знают о вреде 29 уч-ся.

У 85 ребят никогда не болел живот после того, как они пили газировку, у 49 – иногда, у 8 – часто и у 2 учащихся это происходит всегда.

Для проведения химических опытов я взяла те напитки, которым отдали предпочтение ученики нашей школы, чтобы выяснить, так ли они безопасны.

Практическая работа № 2. Определение pH-среды газированных напитков.

Оборудование: газированные напитки, универсальная индикаторная бумага.

Ход работы:

1. Универсальную индикаторную бумагу опускаем в стаканчики с «Кока – колой», «Фантой», «Спрайтом» и  «Грушевым напитком».
2. Сравниваем окраску индикаторной бумаги со шкалой кислотности.

Результаты:

Практическая работа № 3. Определение ортофосфорной кислоты в газированных напитках.

Оборудование: газированные напитки, пробирки, раствор нитрата серебра, азотная кислота.

Ход работы:

1. К 1 мл раствора газированного напитка подкислить 1-2 каплями азотной кислоты, прилить несколько капель нитрата серебра.
2. Визуально определить выпадение желтого осадка фосфата серебра.

Результаты:

В напитках «Спрайт» и «Фант» нет никаких изменений, в пробирке с «Грушевым напитком» наблюдалось небольшое помутнение, а в пробирке с «Кока-колой» - явный  желтоватый осадок.

Практическая работа № 4. Определение сахарозы.

Оборудование: газированные напитки, пробирки, концентрированная серная кислота, раствор дифениламина.

Ход работы:

1. В пробирку наливаем 1-2 мл обесцвеченного газированного напитка и добавляем 2-3 капли дифениламина.
2. С помощью стеклянной палочки по стенке пробирки осторожно приливаем 1-1,5 мл концентрированной серной кислоты.
3. Слой кислоты опускается на дно, появляется синее окрашивание.

Результаты:

Во всех  пробирках наблюдалось темно-синее окрашивание

Вывод.

1. 85 % учащихся 5- 11 классов нашей школы  употребляют газированные напитки  в основном, по праздникам; 52 % отдают свое предпочтение «Кока-коле» и «Грушевому», о вреде газировки знают 71 % опрошенных; и, наконец, 40 % респондентов испытывают болезненные ощущения после употребления газированных напитков.
2. Наиболее высоким уровнем кислотности обладают «Кока-кола» и «Фанта», кислая среда отрицательно влияет на зубы и десны, вызывая кариес.
3. Присутствие фосфорной кислоты я обнаружила в «Грушевом напитке» и «Кока-коле». Люди, злоупотребляющие газированными напитками, в состав которых входит ортофосфорная кислота, могут страдать от дефицита кальция в костях, так как кислота выносит из костной ткани кальций.
4. Все исследуемые газированные напитки содержат большое количество сахара. Это негативно влияет на функционирование поджелудочной железы и эндокринной системы человека. Кроме того, такое количество сахара приводит к избытку сахара в организме. Это может вызвать такие серьезные проблемы со здоровьем, как: ожирение у детей и взрослых, сахарный диабет и атеросклероз.
5. Не рекомендуется употреблять в пищу такие газированные напитки, как «Кока-Кола», «Пепси-Кола» и др. людям с заболеваниями: гастрит, язвенная болезнь желудка, дисбактериоз кишечника, пищевая аллергия  и др.

Заключение.

Очевидно, что сладкие газированные напитки не могут добавить здоровья. Содержащиеся в сладких газированных напитках сахар, кофеин, кислоты, красители, консерванты, ароматизаторы и прочие добавки негативно влияют на здоровье человека, причем больше на детей, вызывая при этом серьезные заболевания. Поэтому во многих странах принято решение запретить продажу газированных напитков в правительственных зданиях и учебных заведениях.

Вот несколько советов, как отучить себя от газированных напитков:

1. Покупайте обычную питьевую воду вместо газированной.
2. Если вам трудно сразу перейти на обычную воду, покупайте питьевую воду в бутылках и на протяжении некоторого времени добавляйте в нее пару капель лимонного сока.
3. Держите  бутылку столовой или минеральной воды всегда под рукой, чтобы при наступлении желания выпить газировки, вы могли ею воспользоваться.
4. Подготовьте себя к тому, что на первых порах после отказа от сладких напитков у вас будет наблюдаться состояние гипогликемии (падение уровня сахара в крови). Это быстро пройдет.

Помните эти простые, но очень полезные советы, и в скором времени, увидев результаты, вы сами будете убеждать окружающих вас людей отказаться от газированных напитков.

Я думаю, этого  достаточно для того, чтобы задуматься, а стоит ли пить их вообще? Стоят ли те мимолетные минуты удовольствия, которое мы получаем в процессе питья газировки, нашего здоровья, а впоследствии и всей нашей жизни? Ответ однозначный, конечно, НЕТ! Пейте соки, чаи, воду, в конце концов, и будьте здоровы!

Литература.

1. Исследование продовольственных товаров. под ред. Чоговадзе Ш.К.М.: Экономика, 1970
2. Скурихин И.М.,.Шатерников В.А.Как правильно питаться.-М.: Агропромиздат, 1986г.
3. mirsovetov.ru/a/.../soda-water.html
4. spooky.t-k.ru/health_1.shtml
5. inmoment.ru/beauty/health-body/gas-cut-water.html
6. digest.subscribe.ru/health/doctor/n393833662.html

Приложения.

Заболевания, провоцируемые газированными напитками.

Кариес. Очищенный сахар, присутствующий в газировке, содействует появлению кариеса.

Остеопороз. С приемом газировки связывают также и состояние, когда кости становятся ломкими. Дело все в том, что дети вместо полезного молока предпочитают сладкую газировку, вследствие чего кальций вымывается из организма. У детей и подростков накопление кальция происходит с 9 до 18 лет. Впоследствии на протяжении всей жизни он будет использоваться. В итоге получается, что если к 18 годам не было накоплено достаточного количества кальция, то уже в зрелом возрасте очень высока вероятность формирования остеопороза.

Камни в почках. Доктора, которые прописывают почечным пациентам диету, неизбежно говорят, что газированные напитки им строго противопоказаны. Врачи делают предположение, что в формировании камней в почках повинна фосфорная кислота, применяемая в качестве подкислителя.

Сахарный диабет. Научно доказано, что сахарный диабет не могут вызвать лишь сладкие газированные напитки. Однако тем, кто уже им страдает, лучше всего от них отказаться.

Ожирение. Американские врачи уже давно связывают ожирение с употреблением кока-колы и других газированных безалкогольных напитков. Избыточный вес стал в Америке настоящей эпидемией. Учеными было проведено исследование, в ходе которого они установили, что сладкие газированные напитки повышают возможность ожирения практически в два раза. Естественно, не стоит думать, что лишний вес формируется только из-за употребления газировки. Это не совсем так, просто она является провоцирующим фактором.

Подагра. Напитки с углекислым газом увеличивают риск развития подагры.

Ученые из канадского университета наблюдали за рационом питания и здоровьем более 46 000 добровольцев в течение 12 лет. Оказалось, что употребление 2-3 стаканов газированных напитков в день увеличивает риск возникновения подагры на 85% по сравнению с теми, кто выпивает всего 1 стакан напитка в месяц. Дело в том, что в состав газированных напитков входит большое количество фруктозы. Она увеличивает содержание мочевой кислоты в крови, что и приводит к развитию подагры.

Анкета для учащихся.

1. Любите ли вы газированные напитки?

А) Да

Б) Нет

2. Как часто вы пьете газированные напитки?

     А) Ежедневно

     Б) 1 раз в неделю

     В) Редко

     Г) Только по праздникам

    Д)  Не пью совсем

3. Какие напитки вы любите пить? (перечислить)
4. Почему вы их пьете?

     А) Просто люблю

     Б) Утоляют жажду

     В) Приятный вкус

     Г) Снимают усталость

     Д) Модно

     Е) Свой вариант

5. Как вы думаете: это вредно?

      А) Никакого вреда

      Б) Очень полезно

      В) Вред  есть, но небольшой

      Г) Это очень вредно

     Д) Не знаю

6. Болел ли у вас когда-нибудь живот после того, как вы пили газировку?

     А) Никогда

     Б) Иногда

     В) Часто

     Г) Всегда

Окраска универсального индикатора в газированных напитках:

                       Спрайт                                                              Грушевый напиток

                         Фанта                                                                      Кока – кола

       Определение фосфорной кислоты.                                 Определение сахара