Газированные напитки, их состав и влияние на организм человека

Управление образования администрации Тогучинского района

Районная научно-практическая конференция школьников

Секция: химия

Васильева Лилия Михайловна

Тема: «Газированные  напитки, их состав и влияние на организм человека»

МБОУ Тогучинского района Завьяловская СОШ  10  класса

                                                 Руководитель: Талыпа А.Ю,

учитель химии и биологии

                                              2013 год

Оглавление

1. Введение…………………………………………………………………....….3

2. Основная часть……………………………………………...…………..……..5

1.  Теоретические аспекты исследования. …………...........................…….5

1. История возникновения газированных напитков……………………………………………………….….……5
2. Технология производства….………………………...………..…….6
3. Состав и влияние газированных напитков на здоровье ……….…6
4. Вывод……………………………………………………………..…..8

2.  Собственное исследование……………………………………………….8

1. Методика лабораторного  исследования   …………………………8
2. Исследование газированных напитков ……..……………………10
3. Изучение влияния обнаруженных компонентов  газированных напитков на организм человека…………………………….……….13
4. Выводы………………………………………………………...……14

3. Заключение……………………………...……………………………...…….14

4. Список литературы…………………………………….………………………...……15

5. Приложения……………………………………………………………..……16

1. Введение

Наш организм на 60% состоит из воды. Для поддержания водного равновесия мы пьём каждый день. Кто-то предпочитает кофе, кто-то чай, соки, газировку. Основу любого напитка составляет вода. Молодые люди чаще всего предпочитают газированные напитки, которые удовлетворяют их разнообразные вкусы. Красиво упакованный, широко разрекламированный товар вызывает у нас восхищение, соблазняет к употреблению, мы покупаем его, не задумываясь, идут ли эти продукты на пользу нашему организму. Небольшое количество газированной воды, конечно, не повредит, но частое употребление большого количества сладкой газированной воды может неблагоприятно отразиться на здоровье подрастающего организма: аллергия, избыточный вес, гастрит, язвенная болезнь, колит, кариес. Именно эти факты и обосновывают выбор темы этой работы и её актуальность.

Проблема: последнее время люди, в частности молодежь, стали часто страдать заболеваниями желудочно-кишечного тракта. Можно предположить, что одной из причин этого является частое употребление газированных напитков.

Цель исследования: выявить влияние газированных напитков на организм человека, изучив их состав.

Исходя из цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить научную литературу о технике производства, составе и влиянии на организм газированных напитков.

2. Изучить методику лабораторного исследования.

3. Исследовать органолептические свойства и состав газированных напитков («Coca Cola», «Sprite», «Лимонад»)

4. Выявить влияние на организм человека некоторых веществ, входящих в состав газированных напитков.

В  процессе исследования  была выдвинута следующая гипотеза:

Если употреблять большое количество газированных напитков, то можно нанести вред своему организму.

Практическая значимость исследования: результаты проведенных  исследований помогут доказать, что газированные напитки оказывают отрицательное воздействие на организм человека, а рекомендации  помогут молодым людям быть более внимательными при выборе напитков.

Методы исследования: экспериментальный, аналитический, сравнительный

Объекты исследования: газированные напитки («Coca-Cola», «Sprite», «Лимонад»)

2. Основная часть.

2.1Теоретические аспекты исследования

2.1.1 История возникновения газированных напитков

Природная газированная вода известна с древнейших времён и использовалась в лечебных целях (Гиппократ посвятил этой воде целую главу своего труда и велел больным не только пить её, но и купаться в ней). В XVIII веке минеральную воду из источников начали разливать в бутылки и развозить по миру. Однако она стоила весьма дорого и к тому же быстро выдыхалась. Поэтому позже были предприняты попытки искусственно загазировать воду. Первому создать газированную воду удалось английскому химику Джозефу Пристли в 1767 году. Это произошло после экспериментов с газом, выделяющимся при брожении в чанах пивоваренного завода. Далее швед Тоберн Бергман в 1770 году сконструировал аппарат, позволяющий под давлением, с помощью насоса, насыщать воду углекислыми пузырьками и назвал его сатуратором (лат. saturo — насыщать). Первым промышленное производство газированной воды начал Якоб Швепп. Он в 1783 году усовершенствовал сатуратор и создал промышленную установку для выпуска газированной воды. В начале XIX века Швепп для удешевления производства стал применять для газирования обычную пищевую соду и газированную воду стали называть «содовая». Новинка быстро распространилась по Англии (такой водой стали разбавлять крепкие алкогольные напитки) и её колониям, позволив Швеппу основать компанию «J.Schweppe&Co», от которой пошла торговая марка Schweppes. В дореволюционной России бутылочная вода считалась напитком «господским», её называли зельтерской (сельтерской), по названию минеральной воды, изначально бравшейся из источника Нидерзельтерс. Одним из производителей, например, был петербургский ресторатор Иван Излер в 30-х годах XIX века.

2.1.2 Технология производства

Для получения газированной воды в сатуратор подают одновременно охлажденную до 4°С воду и углекислоту из баллона, доводя давление в сатураторе до 2 атм. Для получения газированных напитков в бутылках в бутылки вносят определенную дозу купажного сиропа (смесь всех составляющих напитка, за исключением газированной воды), разбавляемого затем газированной водой. После доведения до необходимого объема бутылки с напитком герметично укупоривают кронен-пробками. Ни более современных предприятиях существует другая схема приготовления: купажный сироп смешивают с холодной водой и насыщают углекислотой в больших емкостях, после чего разливают в бутылки, которые немедленно герметизируют. Стойкость напитков повышается при введении консервантов - бензоата натрия, сорбиновой кислоты

2.1.3 Состав и  влияние газированных напитков на здоровье

         Сладкие газированные напитки, особенно в летний период, очень популярны. Но так ли они полезны для человека?

Врачи утверждают, что чрезмерное употребление сладких газированных напитков может привести к сахарному диабету, ожирению, заболеваниям сердечно-сосудистой системы, авитаминозу и др.

Калории, которыми богаты газированные напитки, легко усваиваются, ненадолго утоляют чувство голода и утилизируются, преимущественно в жир.

Такие напитки, вопреки обманчивому эффекту, плохо утоляют жажду, ведь после них в роту остается сладкое послевкусие, которое заставляет человека пить напиток снова и снова. В состав таких напитков добавляют вещества, возбуждающие вкусовые рецепторы человека, поэтому сладкими напитками невозможно напиться. Доказано, что помимо ожирения и сахарного диабета сладкие газированные напитки негативно влияют на зубную эмаль. При регулярном употреблении таких напитков слой зубной эмали уменьшается, главная причина этого - высокий уровень кислотности напитков, ведь любая газировка содержит кислоту.

При производстве сладких напитков используют лимонную (Е330), яблочную (Е296) или ортофосфорную кислоты (Е338). Последняя очень негативно влияет на кости человека – вымывает кальций из костей. По этой причине употребление газированных напитков нежелательно подросткам, у которых кости активно формируются.

Обязательно в любой газированной воде есть углекислый газ. Сам по себе он безвреден (его используют для лучшей сохранности напитка), но его присутствие в воде возбуждает желудочную секрецию, повышает кислотность желудочного сока и провоцирует метеоризм - обильное выделение газов. Во всех газированных напитках обязательно присутствуют консерванты, бензоат натрия (Е 211) или сорбит калия (Е 202), красители и ароматизаторы. Эти вещества оказывают неблагоприятное воздействие на слизистую оболочку всего пищеварительного тракта. Это может привести к возникновению воспалительных заболеваний, вплоть до эрозий.

При производстве многих сладких газированных напитков применяются химические красители, подсластители, ароматизаторы,  и все это насыщается углекислым газом. Кроме этих добавок вводятся консерванты, которые продляют срок хранения напитков до 1-2 лет. Добавлять такие составные дешевле, чем натуральное сырье.

Многие из  добавок способны вызывать формирование раковых клеток в организме человека, приводить к токсикозу и резкому снижению иммунитета. Но кто об этом задумывается в жаркую погоду?

Особого разговора заслуживает полиэтиленовая упаковка, в которой хранят газированный напиток. Канцерогенные вещества могут проникать в напиток из этой упаковки. Как правило, срок годности подобных напитков до 180 дней. Чем дольше напиток хранится, тем больше канцерогенных веществ в него попадают. Купив бутылочку сладкой воды, вы не можете знать, как и где ее хранили, а ведь это тоже немаловажная деталь. Хорошо, если вода хранилась в прохладном складе. А если на солнечной витрине магазина? В этом случае вероятность того, что полиэтилен вступил в реакцию с напитком, увеличивается в разы.

Специалисты советуют отказаться от употребления таких напитков и заменить их обычным чаем и соками, компотами и прочими напитками домашнего приготовления.

2.1.4 Выводы: Газированные  напитки - это напитки с многовековой историей, сложным процессом  производства, оказывающие неоднозначное влияние на организм человека.

2.2 Собственное исследование

В ходе исследования был проделан ряд экспериментов, с помощью которых удалось установить, какими свойствами  обладают газированные напитки, и действительно ли они оказывают отрицательное влияние на организм человека.

2.2.1  Методика  лабораторного исследования

2.2.1.1  Методика изучения популярности газированных напитков.

Чтобы выяснить, какие газированные напитки чаще всего употребляются учащимися, было проведено анкетирование по следующим вопросам:

А. Какие газированные напитки вы чаще всего приобретаете в магазине?

Б. Как часто вы их употребляете?

2.2.1.2 Методика изучения состава газированных напитков по этикеткам.

С целью изучения  состава газированных напитков были взяты три этикетки марок  «Лимонад», «Coca-Cola» и «Sprite» (Приложение 1), и изучен раздел «состав».

2.2.1.3 Методика исследования органолептических свойств газированных напитков.

Для того чтобы изучить  органолептические свойства газированных напитков, были взяты три образца: образец  № 1 («Лимонад»), образец № 2(«Coca-Cola») и образец  № 3 («Sprite»). Напитки были попробованы  на вкус, цвет и запах.

2.1.1.4 Методика опыта на подтверждение наличия углекислого газа в напитках.

С целью определения содержания углекислого газа в напитках в их образцы была добавлена известковая вода.  

2.2.1.5 Методика определения рН среды газированных напитков.

         Для определения рН среды газированных напитков  использовали таблицы и шкалу определения рН: Величина рН (концентрация водородных ионов) является показателем щелочности или кислотности воды. Полная шкала значений pH - от 1.0 (кислотная среда) до 14.0 (щелочная среда). Дистиллированная вода имеет pH = 7.0 (нейтральная среда).

В пробирки с образцами напитков были опущены лакмусовые бумажки. Результат опыта оценивался по специальной шкале.

2.2.1.6 Методика опыта на  взаимодействие напитков с  карбонатом кальция (СаСО3).

В три  пробирки были положены  кусочки кальциевого  нароста и  в каждую налиты исследуемые напитки (Образец № 1-«Лимонад», Образец  № 2- «Coca-Cola» и Образец № 3 -«Sprite»),  и  вскипячены в течение 25-35 минут.

2.2.1.7 Методика определения аспартама (Е-951, заменитель сахара) в газированных напитках.

В основе методики обнаружения аспартама лежит качественная реакция на фенилаланин, входящий в состав аспартама. В пробирку налили  2 мл. газированного напитка и прилили 5мл. 96% -го этилового спирта. Закрыли пробирку пробкой и встряхивали в течение 1 минуты (Приложение 3). Смесь профильтровали (Приложение 4). К полученному экстракту прилили 0,5 мл. концентрированной азотной кислоты. Осторожно нагрели смесь на водяной бане (Приложение 5). Усиление желтого окрашивания свидетельствует о наличии фенилаланина.

2.2.1.8 Методика опыта пробы с яичной скорлупой.

Для проведения опыта были отобраны три кусочка белой скорлупы, помещены в пронумерованные выпарительные чашки и залиты образцами газированных напитков (Приложение 7).

Образец № 1- «Лимонад»,

Образец № 2 – «Coca-Cola»,

Образец № 3 - «Sprite».

2.2.2 Собственное исследование.

2.2.2.1 Изучение популярности газированных напитков.

Результаты опыта показали, что подавляющее большинство учащихся школы (72.1%) употребляют сладкие газированные напитки и  наиболее популярными среди них являются «Лимонад», «Coca-Cola», «Sprite». Кроме того, можно сказать, что ребята употребляют «шипучие» напитки довольно часто: 3-5 раз в неделю.

Результаты  анкеты представлены в диаграммах (Приложение 2).

2.2.2.2 Изучение состава газированных напитков по этикеткам.

В результате  изучения состава напитков по этикеткам было установлено, что двуокись углерода, бензоат натрия  и ароматизаторы содержатся во всех образцах, лимонная кислота, аспартам и ацесульфам  – в «Лимонаде» и напитке «Sprite», сахар содержится в напитках «Coca-Cola» и  «Sprite», краситель содержится в напитках «Лимонад» и «Coca-Cola». Кроме того, в напитке «Sprite» содержится цитрат натрия, в напитке «Лимонад»  содержится цикломат, а в «Coca-Cola»- ортофосфорная кислота и кофеин. Результаты данного опыта приведены в таблице 1.

Таблица 1

2.2.2.3 Исследование органолептических свойств газированных напитков.

Проведенное органолептическое исследование показало, что все напитки обладают приятным ароматом, запахом и вкусом. Это способствует их высокой популярности среди молодежи.                                   Таблица 2

2.2.2.4  Подтверждение наличия углекислого газа в напитках.

В результате опыта произошло помутнение каждого напитка,  что  свидетельствует  о  наличии углекислого  газа   в них.

Уравнение данной реакции представлено ниже:

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O.  Данная реакция является качественной на наличие углекислого газа.

2.2.2.5 Определение рН среды газированных напитков.

Все представленные образцы напитков имеют кислую реакцию среды, а наибольшей кислотностью обладает напиток «Sprite».(таблица)

                                                                                        Таблица 3

2.2.2.6 Взаимодействие напитков с  карбонатом кальция (СаСО3).

Данный опыт также подтверждает кислотные свойства напитков.

В результате опыта было обнаружено, что «Coca-Cola»  хорошо  взаимодействует с карбонатом кальция. Это было заметно, потому что  кусочек кальциевого нароста достаточно быстро  уменьшился и стал хрупким.

Уравнение данной реакции представлено ниже:

CaCO3+ H3PO4=Ca3(PO4)2+CO2 +H2O

Напитки «Sprite» и «Лимонад» оказали влияние на карбонат кальция,  но для этого понадобилось  больше времени.

2.2.2.7 Определение аспартама (Е-951, заменитель сахара) в газированных напитках.

Усиление интенсивности желтого окрашивания раствора наблюдалось при проведении данного опыта с «Лимонадом» и  напитком «Sprite» (Приложение 6).

В результате опыта аспартам был обнаружен в образцах напитков «Лимонад» и «Sprite». С образцом «Coca-Cola» видимых изменений не наблюдалось.

2.2.2.8 Проба с яичной скорлупой.

Итоги опыта были подведены через сутки. Образец скорлупы под № 2 принял темно-коричневую окраску, стал мягким (Приложение 8).  Образец скорлупы под № 1принял желтоватую окраску и также стал мягким, почти растворился (Приложение 9)  . С образцом скорлупы под № 3 видимых изменений не произошло (Приложение 10).

2.2.2.9 Вывод: Сладкие газированные напитки широко распространены среди молодежи благодаря своим органолептическим показателям, их состав очень разнообразен. Безусловно, незаменимым компонентом для  всех газированных напитков является  углекислый газ, бензоат натрия и различные ароматизаторы. В большинстве напитков содержится аспартам, лимонная кислота. Наличие некоторых компонентов было подтверждено опытным путем.

2.2.3  Изучение влияния обнаруженных  компонентов газированных напитков на организм человека.

После изучения специальной литературы было доказано, что  обнаруженные компоненты газированных напитков оказывают разнообразное влияние на организм.

Диоксид углерода или углекислый газ (Е290), ускоряет процесс всасывания других веществ в слизистую желудка. Это свойство проявляется в виде быстрого усвоения алкогольных напитков. Пищевая добавка Е290 в больших количествах может быть токсичной и вызывает раздражение и провоцирует воспалительные процессы, образование язв. Подсластитель аспартам - сахарозаменитель для больных диабетом. Это синтетический элемент, в состав которого входит фенилаланин, известный тем, что истощает в организме запасы «гормона счастья» - серотонина. Отсюда ниоткуда взявшиеся депрессии, раздражительность, злость и паника. Кроме того, слюна плохо удаляет оставшийся  подсластитель со слизистой рта, поэтому после употребления напитков с аспартамом во рту остается неприятное ощущение приторности, которое хочется снять новой порцией напитка. Лимонная кислота, входящая почти во все газированные напитки, разрушает эмаль зубов. Ароматизатор - канцероген, приводящий к развитию рака. Ортофосфорная кислота (Е338) - химическая формула: H3PO4 вызывает раздражение глаз и кожных покровов, препятствует усвоению кальция и железа в организме, что может приводить к ослаблению костной ткани, остеопорозам, анемии.

Вывод: Компоненты газированных напитков наносят большой вред организму. Они могут приводить к развитию рака, язвы желудка, приступам паники и т.д.

2.2.4 Вывод: После проведения собственного исследования по изучению популярности сладких газированных напитков, их состава, свойств  мы пришли к выводу, что сладкие газированные напитки популярны среди учащихся нашей школы, большинство компонентов, заявленных на этикетках, действительно входят в состав напитка. Кроме того, изучив специальную литературу,  мы поняли, что указанные компоненты наносят непоправимый вред здоровью.

3. Заключение

Гипотеза, выдвинутая нами в начале исследования, подтвердилась. Действительно, компоненты, входящие в состав сладких газированных напитков, оказывают отрицательное влияние на организм. Данный факт подтвержден исследованиями и проиллюстрирован таблицами. 

Цель и задачи, поставленные нами в начале исследования, выполнены. После изучения научной литературы о технике производства, составе,  влиянии на организм газированных напитков, а также методики проведения опытов, нам удалось исследовать органолептические свойства и состав газированных напитков и изучить  предположительное влияние некоторых компонентов  на организм человека.

           По результатам исследования у нас имеется возможность рекомендовать людям  воздержаться  от употребления сладких газированных напитков  или  максимально сократить объем выпиваемой газировки.

В следующем учебном году планируем продолжить исследование в данном направлении и сравнить газированные напитки, произведенные на естественном и искусственном сырье.

4.Список литературы

1. Газета «Биология», № 44, 2002 г., статья «Информированность населения о пищевых добавках»

2. Научно – методический журнал «Классный руководитель», № 4, 2004 г.,

ст. «Как сохранить здоровье».

 3. Сборник статей «Искусственная пища».

4. «Экология в мастерских». Белова Н.И., Наумова Н.Н.

5. Эрудит. Химия. – М.: Мир книги, 2007.

5.Приложения

                                                                                 Приложение 1

Образцы исследуемых напитков

                                                                          Приложение 2

Диаграммы распространённости и частоты употребления напитков

                                                                                 Приложение 3

Встряхивание смеси

                                                                                     Приложение 4

Фильтруем раствор

                                                                                                    Приложение 5

Нагревание смеси напитков и азотной кислоты на водяной бане

                                                                                        Приложение 6

Усиление интенсивности жёлтого окрашивания

                                                                                          Приложение 7

Яичная скорлупа, помещённая в образцы напитков

                                                                               Приложение 8

Результаты опыта с образцом №2

                                                                                Приложение 9

Результаты опыта с образцом №1

                                                                                         Приложение 10

Результаты опыта с образцом №3