Исследовательская работа "Влияние газированных напитков на организм человека"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

гимназия № 37 Кировского района г. Екатеринбурга

Проектная работа по теме:

Влияние газированных напитков на организм человека.

Выполнила:

Вандышева Ксения

                                                 ученица 1 «А» класса

                                                  МБОУ гимназии № 37

Кировского района

г. Екатеринбурга

                                                           Руководитель:

Орлова Анжелика Борисовна,

                                                            учитель начальных классов,

1 квалификационная категория

2012/2013 учебный год

г. Екатеринбург

Содержание.

Введение _______________________________________________ с. 3

История изобретения газированной воды и напитков ___________ с.5

Состав газированных напитков_____________________________ с.10

Производство газированных напитков_______________________ с.13

Практическая часть (опыты)_______________________________  с.15

Заключение_____________________________________________  с.18

Список литературы______________________________________  с.19

Введение.

              Проблема чрезмерного употребления газированных напитков актуальна, поскольку напитки эти широко рекламируются по телевидению и в журналах. Человек, особенно ребенок, поддается влиянию красочной, яркой рекламы и с удовольствием покупает и пьет приятный на вкус, бодрящий напиток, который причиняет вред его организму. Еще Гиппократ говорил: « Человек рождается здоровым, а многие болезни к нему приходят через рот с пищей».

               В настоящее время газированные напитки можно разделить на три большие группы:

1. Чистая питьевая вода, искусственно насыщенная углекислым газом.

2. Минеральная вода.

3. Сладкие газированные напитки.

               В питьевой воде углекислый газ играет роль консерванта, и, обладая обеззараживающим, дезинфицирующим, антимикробным действием, дает возможность длительно хранить воду. Также, существует мнение, что вода с пузырьками газа утоляет жажду быстрее, нежели негазированная вода.

            Напиток из лечебного минерального источника нельзя подвергать никакой специальной обработке, чтобы не уничтожить полезные для здоровья компоненты. Содержащийся в минеральных водах природный углекислый газ в силу своего антимикробного действия позволяет им оставаться чистыми и сохранять свои лечебные свойства, несмотря на возможные загрязнения. Также нередко газирование используют, чтобы избавить напиток от неприятного привкуса.

             В моей работе я буду исследовать сладкие газированные напитки. Историю их изобретения, их состав и влияние компонентов состава на организм человека. А также, постараюсь узнать, как делают «газировку» и попробую приготовить ее в домашних условиях.

Цель проекта: доказать отрицательное влияние газированных напитков на организм человека через исследование состава и свойств веществ, из которых они состоят.

Задачи, поставленные для реализации проекта:

1. изучить историю появления газированных напитков

2. изучить состав напитков и то, как он изменился за время их существования

3. исследовать свойства основных элементов газированных напитков их влияние на организм человека

Предмет исследования: влияние газированных напитков на организм человека.

Объект исследования: сладкие газированные напитки

Гипотеза: газированные напитки вредны для организма человека.

История изобретения газированной воды и напитков.

         О целебных свойствах минеральных вод с газом знали уже четыре тысячи лет назад в Древней Греции и Древнем Риме. Великий ученый Гиппократ в своем трактате "О воздухах, водах и местностях" пишет о том, что больных лечили в купелях при храмах. Греческие жрецы строго охраняли свои тайны, оберегая целебную силу минеральной воды.
Открытие секрета газированной воды было таким же неожиданным, как и большинство великих открытий.

Английский ученый Джозеф Пристли (1733-1804 гг.), живя по соседству с пивоварней и наблюдая за ее работой, заинтересовался, какого рода пузырьки выделяет пиво при брожении. Тогда он водрузил два контейнера с водой над варящимся пивом. Через некоторое время вода зарядилась пивным углекислым газом. Попробовав получившуюся жидкость, ученый был поражен ее неожиданно приятным резким вкусом и в 1767 г. он сам изготовил первую бутылку газированной воды. Газировка продавалась только в аптеках.  В 1772 г. за открытие газировки Пристли был принят во французскую Академию Наук, а в 1773г. - получил медаль Королевского Общества.

Джозеф Пристли ( 1733-1804) - английский священник, химик, философ, общественный деятель, родился в Филдхеде, близ г. Лидса (графство Йоркшир, Англия) 13 марта 1733 г. Он был старшим из шести детей в семье суконщика Джонаса Пристли.

Пристли учился в школе Бэтли, где углублённо изучал латинский и греческий языки. После небольшого перерыва в обучении, связанного с болезнью, Пристли решил посвятить свою жизнь служению церкви. К этому времени он уже достаточно преуспел в изучении других языков и знал французский, немецкий, итальянский, арабский и даже халдейский.

Именно Пристли впервые получил хлористый водород, аммиак, фтористый кремний, сернистый газ.

А в 1770 г. шведский химик Торберн Улаф Бергман (1735— 1784 гг.) изобрел прибор, с помощью которого можно было производить газировку в достаточно больших количествах. Этот прибор получил название сатуратор.

Дальнейшие разработки в этой области произвел Иоганн Якоб Швепп, немец по происхождению, державший ювелирную лавку в Женеве. Он с юности мечтал создать безалкогольное шампанское - с пузырьками, но без спирта. 20 лет экспериментов увенчались успехом и в 1783 г. он изобрел промышленную установку для производства газированной воды. Швепп сначала продавал свой напиток в Швейцарии. В 1790 г. переехал в Англию и основал процветающую до сих компанию, которая стала продавать газировку в стеклянных сосудах с рельефным логотипом. В 1930-х фирма J. Schweppe & Co начала производить газированный лимонад и другие фруктовые воды.

Индустрия производства безалкогольных напитков возникла в конце 18 века, когда в продаже (во Франции и Англии) появились воды, газированные углекислым газом. Тогда это считалось недорогим подражанием целебным минеральным водам, причем газировку продавали в аптеках, а не в обычных магазинах.   Дальнейшее развитие обеспечили химики: в 1784 году была впервые выделена лимонная кислота (из лимонного сока). В 1833 году в Англии в продаже появился первый газированный напиток под названием «lemonade». От слова лимон.

Джон Райли, автор классического труда «Организация Индустрии Прохладительных Напитков» обращает внимание на следующее: в 1871 году произошло знаковое событие - впервые в США (и в мире) была зарегистрирована торговая марка безалкогольного напитка - он назывался "Потрясающий Газированный Лимонный Имбирный Эль

В 1875 году американский фармацевт Чарльз Хайрс познакомился с напитком, изготовлявшимся кустарным образом из корней некоторых растений - десятью годами позже Хайрс начал продавать бутилированное безалкогольное "корневое пиво".

В 1886 году впервые были выпущены в продажу и ныне существующие - Coca-Cola. Изначально Coca-Cola производилась из настойки листьев коки и орехов кола, аптекарь Джон Пембертон придумал рецепт сиропа, предназначенного для лечения головной боли и простуд и догадался разбавить его газированной водой.

В 1898 году появилась Pepsi-Cola (по некоторым версиям, изначально - лекарство от расстройств кишечника), которая была придумана аптекарем Калебом Брэдхемом, смешавшим экстракт из орехов кола, ванилин и ароматические масла.                      

И все же ароматизированная газировка, по всей вероятности, была придумана на западном берегу Атлантики. В 1807 году ее ввел в употребление филадельфийский врач Филип Синг Физик. Он прописывал пациентам облагороженную сиропом газированную воду, которую изготовлял по его рецепту аптекарь Таусенд Спикман. Вскоре в американских городах появились и первые киоски содовой воды, но широкого распространения она не получила. Доступная американцам технология ее изготовления была примитивной, а аппарат Швеппа оставался секретом.

В 1832 году молодой иммигрант из Англии Джон Мэтьюс принялся выпускать в Нью-Йорке  сатураторы. Он усовершенствовал конструкцию Швеппа и технологию получения углекислоты. Таким образом, производство искусственно газированной воды стало набирать обороты. Стали появляться фирмы, предлагающие газированные напитки с различными вкусовыми добавками.

После начала Первой Мировой войны образовался дефицит сахара. Производители оказались в тяжелом состоянии, потому что правительство США признало их товар не важным для обеспечения здорового питания американцев. Любопытно, что аналогичное решение власти США приняли и во время Второй Мировой войны, однако к этому времени американцы пристрастились к такого рода питью, поэтому в рацион американских солдат входили газированные напитки.

В 1929 году в США начался экономический кризис "Великая Депрессия", который уничтожил множество мелких компаний, специализировавшихся на производстве такого рода товаров. Однако крупнейшие игроки уцелели. В том же 1929 году был изобретен лимонад Lithiated Lemon, который ныне известен под маркой 7Up. В дальнейшем в дело включились изобретатели: они усовершенствовали процесс смешивания сиропа и газированной воды (первыми, в 1922 году, это сделала Coca-Cola), наладили контроль за качеством продукции, а также создали фирменные упаковки.

1950-е годы стали началом новой эры - появления «здоровых» напитков. Сначала сахар начали заменять искусственными подсластителями . В 1952 году небольшая нью-йоркская компания Kirsch Beverages выпустила первый лимонад, предназначенный для диабетиков - No-Cal Ginger Ale (в нем сахарин заменил сахар). В 1962 году на всей территории США были начаты продажи Diet-Rite Cola (производитель Royal Crown Company), которая была подслащена цикламатами. В 1963 году появилась Coca-Cola Tab, а в 1965 году - Diet Pepsi. Большая химия внесла значительный вклад и в этот бизнес. В 1980-е годы производители начали массово использовать аспартам, а в конце 1990-х годов - сукралозу (продается под маркой Splenda). В начале третьего тысячелетия законодатели мод в этой сфере - компании Coca-Cola Co и PepsiCo, а также их многочисленные конкуренты - запустили низкокалорийные газировки.

В 1980-е годы появились напитки, не содержащие кофеина. Изначально это делалось для того, чтобы привлечь людей, которые по различным причинам не могли применять традиционные кофеин содержащие лимонады - например, детей, гипертоников.

Одновременно производились напитки с повышенным содержанием кофеина - их создатели рассчитывали привлечь студентов, бизнесменов и всех людей, кому срочно требовалось взбодриться (известно, что в чашке кофе содержится вдвое больше кофеина, чем в обычном безалкогольном напитке - новые версии лимонада). В 1990-е годы появилось логическое продолжение - "энергетические напитки", которые содержали лошадиные дозы кофеина и иных бодрящих веществ и были предназначены для посетителей дискотек и спортсменов.

В 1990-е годы в США наметилась еще одна тенденция: потребители стали больше внимания уделять сокам и напиткам на их основе (здесь первым стали соки Nantucket Nectars, производимые одноименной фирмой), а также более "натуральным" напиткам на основе чая, кофе, овощных соков и природных стимулянтов.

В России первое производство искусственных минеральных вод открылось в начале XIX века в пригороде С.-Петербурга.     Прообразом современных газированных напитков были лимонады. Мода на них распространилась в России в конце XIX века. Готовили это замечательное прохладительное питье просто: цедру лимона растирали с сахаром, смешивали с лимонным соком. Со временем рецептура лимонадов обогатилась клюквенным соком, клубничным и малиновым сиропом, настоем яблочных шкурок, медом и т. д. А позже лимонады научились газировать в сифонах.

До 20 века в России преобладали кустарные методы производства. К середине 20 века с развитием машиностроения и выпуском специализированного оборудования стало возможным промышленное производство прохладительных напитков. В Советском Союзе разработкой состава и технологии производства газированных напитков занималось Научно-производственное объединение напитков и минеральных вод. Более 150 наименований различных напитков производилось из натуральных растительных концентратов, содержащих экстракты растений, плодово-ягодные соки, морсы, натуральные эссенции. Наиболее популярны были напитки под названием «Байкал», «Саяны», «Лимонад», «Буратино», «Тархун», «Дюшес», «Крем-сода» и т.д.

Состав газированных напитков.

Основная составляющая часть любого газированного напитка – ВОДА. К качеству воды при производстве напитков предъявляют особые требования. Она должна быть прозрачной, не иметь запаха, содержание химических веществ  не должно быть выше определенных норм.

Второй обязательный компонент газированного напитка – сахар. Для приготовления напитка используют сахар-песок, сахар-рафинад или жидкий сахар. Он должен полностью растворяться в воде, не иметь постороннего привкуса и запаха, его раствор должен быть прозрачным. Для изменения некоторых свойств напитков вместо сахара могут использовать его заменители: сорбит, ксилит, сахарин, аспартам.

Неизменным компонентом газированной воды на протяжении двухсот лет остается диоксид углерода (углекислота). Именно он обусловливает появление пузырьков в воде. Получают его из дымовых газов, образующихся при сжигании угля и природного газа, из известняка, мела, из минеральных вод, при сбраживании продуктов производства спирта и пивного сусла. Хранят диоксид углерода в жидком состоянии в стальных баллонах при температуре не выше 30 градусов Цельсия.

Следующий компонент – кислоты: лимонная, молочная, виннокаменная, ортофосфорная, аскорбиновая, сорбиновая. Они выполняют роль регулятора кислотности, используются в качестве консерванта.

Цвет напитка определяют красители. Они могут быть натуральными и синтетическими. Натуральные пищевые красители: колер (жженый сахар)-темно-коричневый, краситель из выжимок винограда – темно-гранатового цвета, краситель из сушеных ягод бузины-красного цвета и др.. Синтетические красители: индигокармин – синего цвета, тартразин Ф – оранжево-желтого цвета.

Вкус напитка определяют ароматические вещества, которые в зависимости от способа их получения делят на настои, экстракты и эссенции, получаемые из растительного сырья, из синтетических душистых средств.  

В качестве консерванта, сохраняющего качество продукта на протяжении длительного промежутка времени, используется бензоат натрия. Роль консерванта в газированных напитках выполняет, также, диоксид углерода.

Как мы увидели из истории, газированные напитки начали выпускать сначала небольшими партиями и продавались они исключительно в аптеках,  затем процесс изобретения новых вкусов и напитков приобрел лавинообразный характер. Сейчас во всех магазинах полки пестрят разноцветными бутылочками, в которых разлита вода разного вкуса, цвета и запаха. Состав напитков сильно изменился с момента их появления и внедрения в производство. К сожалению, сейчас отечественные производители отказываются от употребления фруктовых сиропов и настоев душистых трав, заменяя их более дешевыми концентратами. Основными компонентами современных газированных напитков стали пищевые красители и ароматизаторы.

За последние 40 лет потребление газированной воды значительно возросло к большому удовольствию ее производителей и неудовольствию медиков.  Рассмотрим влияние составляющих газированных напитков на организм человека.

Неизменными составными частями газированных напитков  остаются до сих пор вода и углекислый газ. Вода оказывает на организм человека лишь положительное действие, так как на две трети организм наш состоит  из воды,  для нормальной его работы вода просто необходима.

Углекислый газ безобиден, он лишь поставлен на службу для лучшей сохранности продукта. Но надо сказать, что человеку, который страдает болезнями желудка или нарушениями работы кишечного тракта, лучше отказаться от употребления газировки вообще, так как углекислый газ раздражает слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта. Попадая в организм человека, газ может изменить биохимические процессы, что приведет к нарушению обмена веществ. Известны, также, случаи индивидуальных аллергических реакций на углекислоту.   

Очень большое количество сахара, содержащееся в напитках, иногда оно доходит до пяти ложек на стакан, 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.

В настоящее время многие люди, следящие за фигурой, стараются пить только газированные напитки с эмблемой «лайт». Они содержат заменители сахара, что снижает количество калорий в напитке. Однако они тоже вредны. Сахарозаменители ксилит и сорбитол могут вызвать мочекаменную болезнь, сахарин и цикломат являются канцерогенами (провоцируют образование и размножение раковых клеток), аспартам приводит к аллергии и снижению зрения. Этот сахарозаменитель может вызвать головные боли, усталость, головокружение, тошноту, сильное сердцебиение, ухудшение памяти. При нагревании до +30 аспартам распадается, и в результате распада образуется вещество, которое относится к смертельным ядам. А ведь температура человеческого тела. +36 и 6. А также аспартам   ПРОТИВОПОКАЗАН   детям!

Кислоты, содержащиеся в газировке, например, лимонная кислота (Е330), яблочная ( Е296), ортофосфорная ( Е338) при непосредственном контакте с эмалью зубов, разрушают ее кристаллическую решетку, что способствует появлению кариеса. Ортофосфорная кислота имеет лучший показатель растворения, чем другие кислоты. Жидкость, содержащая эту кислоту, содействует быстрому вымыванию кальция из костной системы. В результате, кости становятся хрупкими и ломкимк.

Красители. Чаще всего в сладких газированных напитках используют краситель “Желтый S ”-Е-110. Он способен вызывать аллергические реакции от крапивницы и ринита до бронхиальной астмы.

Все красители и ароматизаторы, содержащиеся сегодня в газировке, расщепляются в печени. Они могут быть безвредными, но все равно дают нагрузку на печень. Ароматизаторы часто вызывают аллергию, да и по вкусовым качествам уступают натуральным сокам, экстрактам, вытяжкам, которые использовались для приготовления напитков ранее.

Консервант бензоат натрия Е-211, входящий в состав газировки может влиять на ДНК человека, а взаимодействуя с аскорбиновой кислотой, выделяет бензол, который в свою очередь вызывает рак.  

Кофеин, содержащийся в некоторых газированных напитках (например, пепси), вызывает дополнительное возбуждение нервной системы (причем, углекислый газ усиливает его действие). Детям он противопоказан до 12 лет.

Итак, мы видим, что в состав газированных напитков входят такие ингредиенты, которые сами по себе и в сочетании друг с другом могут вызывать различные заболевания, особенно у детей.

Производство газированных напитков.

 Производство газированных напитков подразделяется на стадии:

1. Обработка (очистка) воды, на заводах установлены целые системы фильтров.

2. Приготовление сиропа, сваренного по особым рецептам с подсластителями, экстрактами трав, ягод и фруктов.

3. Последним этапом вводится двуокись углерода при помощи сатуратора, после чего напиток разливают в бутылки и банки, наклеивают этикетку и упаковывают для транспортировки. Таким образом, в промышленных условиях насыщение воды углекислотой происходит физическим способом.

 Возможно получение газированной воды химическим способом, когда пузырьки углекислого газа образуются в результате брожения - так готовят сидр, квас. Или химической реакции между кислотой (лимонной) и щелочью (пищевая сода). В результате получается, так называемая, зельтерская вода, известная под названием «содовая».

В домашних условиях можно приготовить газированный напиток двумя способами. Первый способ приготовления заключается в использовании специального устройства под названием сифон (миниатюрный сатуратор). Основные элементы сифона – баллон, содержащий углекислый газ и бутылка с очищенной водой. Во время работы прибора газ, находящийся в баллоне, поступает в воду и обычная вода становится газированной. Для того, чтобы получить сладкий газированный напиток можно добавить в воду готовые смеси, выпускаемые промышленным путем, либо соки, сиропы, отвары приготовленные дома.

Второй способ приготовления основан на химической реакции кислоты со щелочью, в результате которой выделяется газ. В качестве кислоты используют лимонную, в качестве щелочи – питьевую соду (натрий двууглекислый). Одним из веществ, которое образуется в результате  их взаимодействия, является углекислый газ. Таким образом, производят напиток под названием «содовая». Если взять вместо лимонной кислоты сок лимона и добавить немного сахара, то получим лимонад.  

Практическая часть.

Опыт №1. . Определение наличия газа в напитке

Оборудование: воздушный шарик, бутылка с газированной водой (закрытая).

Ход работы: На горлышко закрытой бутылки газированной воды надеваем воздушный шарик, плотно его фиксируем, затем начинаем откручивать крышку.

Результат: при открывании бутылки газ, содержащийся выходит в окружающую среду, наполняет шарик, он надувается.

Вывод. В бутылке с газированной водой содержится газ.

Опыт №2.  Влияние газированного напитка на ткани человека (эмаль зуба).

Оборудование. Зуб человека (детский молочный, взрослый постоянный), газированный напиток Фанта, Пепси, чистая газированная вода.

Ход работы: Погружаем зуб в напиток и оставляем на сутки.

Результат: Эмаль молочного зуба, погруженного в Фанту, приобрел желтый матовый оттенок. Постоянный зуб, погруженный в Пепси приобрел коричневый матовый оттенок. Постоянный зуб, погруженный в чистую воду, не изменился.

Выводы: Изменения, которые произошли с эмалью зубов в напитках, говорят о том, что в них содержатся красители и вещества, разрушающие эмаль (кислоты), усиливающие ее проницаемость и восприимчивость к красителям.

Опыт№3 Влияние газированного напитка на металлические предметы, загрязненные ржавчиной.

Оборудование. Металлическая кнопка, загрязненная ржавчиной, напиток Пепси.

Ход работы. В стаканчик, где находится металлическая кнопка, загрязненная ржавчиной наливаем напиток Пепси. Оставляем на 2 часа.

Результат. Через 2 часа происходит растворение ржавчины.

Вывод. Данный напиток содержит вещества, способствующие растворению ржавчины.

Опыт №4. Приготовление лимонада в домашних условиях.

Оборудование: лимонный сок 1 столовая ложка, пищевая сода половина чайной ложки, вода полстакана, сахар по вкусу.

Ход работы: в воде смешиваем  лимонный сок и пищевую соду, добавляем сахар, перемешиваем,  дожидаемся полного растворения.

Результат: Получаем приятный на вкус напиток с пузырьками газа.

Вывод: При соединении лимонной кислоты и щелочи (питьевой соды) происходит химическая реакция с выделением газа). Возможно приготовление газированного напитка в домашних условиях.

Заключение.

Наши исследования и опыты  подтверждают наличие в сладких газированных напитках веществ, вредных для нашего организма. Поэтому лучше отказаться от их употребления. Утолять жажду можно питьевой водой, лучше негазированной, напитками, изготовленными из натуральных продуктов: свежевыжатые натуральные соки из фруктов, ягод, овощей, чай, отвары ягод (шиповник, облепиха), компоты. Следует помнить, что «здоровье – это бесценный дар природы, оно дается, увы, не навечно, его надо беречь» (русский ученый-физиолог И.П. Павлов).

Будьте здоровы!

Список литературы.

1. Рудольф В.В., Балашов В.Е. Как и где готовят прохладительные напитки.-М.:Агропромиздат, 1987-.191с.
2. Ахметов М.А. Пищевые добавки.//Химия. Приложение к газете «Первое сентября».-2001.-№38.-С.1-2.
3. Синько И.В. Лабораторный практикум по анатомии, физиологии и гигиене человека.//Биология. Приложение к газете «Первое сентября».- 2002. № 37.-С.12-13.
4. Царенко Н. Пища наша.// Mamas&Papas: журнал для современных мам и пап.- 2011.-№ 3.- С. 114-119.
5. Воротников В.- Употребление сладких газированных напитков провоцирует агрессию у подростков. 24.11.2011. http://www.medlinks.ru/article.php?sid=47737
6. https://sites.google.com/site/gaznapitkiru/cover-page/video
7. http://mppnik.ru/publ/pivobezalkogolnaja_promyshlennost/proizvodstvo_gazirovannykh_napitkov/6-1-0-564