Изучение индивидуальных различий в восприятии наркотических веществ на примере кофеина

Министерство образования и науки Республики Тыва

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Чыраа-Бажынская средняя общеобразовательная школа

Научно-практическая конференция

«Шаг в будущее»

Секция: валеологии

Исследовательская работа

«Изучение индивидуальных различий в восприятии наркотических

веществ на примере кофеина»

Ооржак Элада Радиковна

МБОУ Чыраа-Бажынская средняя

общеобразовательная школа,

9 класс

Руководитель:

Ооржак Айрана Борисовна

учитель биологии и химии

первой квалификационной категории

Чыраа-Бажы,2017

Содержание

Введение.

Актуальность. Среди наркотических веществ самым распространенным среди населения мира является кофеин, содержащийся в кофе и других напитках.

Кофе повсеместно вошло в нашу жизнь. Большинство людей начинают утро с чашечки крепкого,  ароматного кофе. Что может быть проще? Кипящая вода, кофейная чашка, пакетик кофе и мы получаем горячий, бодрящий напиток. Сегодня и в нашей стране без кофе нельзя представить ни одного дома. В каждой квартире можно найти банку или пакет растворимого или молотого напитка. С утра кофе является отличным способом проснуться, почувствовать вкус к жизни, поднять настроение 

Хотя кофе и получил широкое распространение, но о его влиянии на организм многим неизвестно. Меня заинтересовал этот вопрос, и я решила провести небольшое исследование в своем классе.

Цель работы: выявить индивидуальные особенности реакций на употребление кофе.

Задачи:

1. По литературным источникам выяснить воздействие кофе на организм человека.
2. Экспериментальным путем определить индивидуальную реакцию исследуемых подростков на кофе через показатели артериального давления.
3. Составить сводные таблицы исследуемых показателей индивидуальных реакций.
4. Подсчитать процент лиц, у которых прием кофе не повышает артериальное давление;
5. Выяснить, на кого из обследуемых прием кофе оказывает наибольший желаемый эффект.

Объект исследования: кофе.

Предмет исследования: индивидуальные реакции подростков на употребление кофе.

Я нашла методики для исследования: 

1. «Изучение индивидуальных различий в восприятии наркотических веществ на примере кофеина» автора Н.А. Голубкиной из Лабораторного практикума по экологии.

2.             «Выявление кофеина в кофе» автора Левиной Л.С. из журнала «Химия в школе» (2000г. №3)

Я выдвинула следующую гипотезу: кофе воздействует по-разному на изменение величины артериального давления у подростков. 

Практическая значимость работы заключается в том, что выявлены и обоснованы полезное и вредное воздействие кофе на организм человека.

В исследовательской работе использованы следующие методы: наблюдение, эксперимент, анкетирование, анализ.

1. Теоретическая часть.

          1.1 Состав кофе.

Основной состав кофе давно изучен химиками. Еще во времена Д.И. Менделеева было известно, что в поджаренном кофе содержится около 25% клетчатки, по 14-16% белков и жиров, 4 % золы (минеральных веществ) и 3% воды. При варке кофе в домашних условиях, если это не ''растворимый кофе'', в кипяток переходит около четверти массы порошка.

В кофе множество гетероароматических соединений: в каждой чашке – примерно 1 мг, почти 300 наименований. В их циклы входят атомы N, O, S; эти соединения включают многие алкалоиды, витамины, антибиотики и служат составными частями молекул нуклеиновых кислот и белков. При этом в кофе есть вещества, способные предотвращать ряд болезней, включая диабет и катаракту.

В кофе содержится соединения железа, магния, калия, присутствуют такие химические элементы, как сера, азот, фосфор, хлор. Эти элементы входят в состав сложных органических соединений: белков, кофеина, никотиновой, хинной, уксусной, яблочной, лимонной кислот и полисахаридов.

В составе кофе содержится сосудосуживающее вещество — кофеин, а также довольно активные сосудорасширяющие соединения — алкалоиды: теобромин, теофиллин и витамин РР [4].

1.2 Влияние кофе на организм человека.

Впервые выпитая чашка кофе вызывает различные чувства по отношению к вкусовым достоинствам напитка (от неприязни до пылкого восторга), но никого не оставляет к себе равнодушным. Это сильное влияние кофе на организм человека еще на заре распространения напитка породило два диаметрально противоположных мнения о пользе и вреде кофе.
Много лет прошло с того времени, но спор о вреде и пользе кофе иногда можно слышать и в наше время. Рядом теоретических работ, многочисленными клиническими опытами довольно подробно изучено влияние кофе и кофеина на организм человека. Правда, большинство научно-исследовательских работ посвящено изучению влияния чистого кофеина. Заметим, что влияние кофе несколько отличается от влияния чистого кофеина из-за различных способов приема, различной концентрации и наличия в кофе ряда сопутствующих веществ, таких, как кислоты, ароматические, красящие и другие. Но тем не менее во влиянии кофе и чистого кофеина есть много общего.
В чем же проявляется влияние кофе на организм человека?
Прежде всего кофе используется как вкусовой возбуждающий напиток. Кофе своим рождением и широким распространением обязан именно этому действию. Две трети населения земли, независимо от этнографических условий, пьют кофе по этим причинам [1].

Возбуждающее, стимулирующее и подкрепляющее действие кофе распространяется на многие физиологические проявления человека, особенно во время физической усталости. Тогда стимулирующее действие кофе оказывает почти магическое влияние на организм человека, придавая ему через короткое время силу и бодрость.
Многообразно влияние кофе на центральную нервную систему, особенно на ее высшие отделы. Напиток кофе, содержащий один из главнейших растительных алкалоидов - кофеин, является раздражителем, который возбуждает и нормализует работу центральной нервной системы.

 Исключительно эффективно влияние кофе на желудочно-кишечный тракт. Здесь в полной мере проявляется возбуждающее, стимулирующее действие не только кофеина, но и кислот, ароматических и вкусовых веществ, образующихся в процессе обжарки кофе. Желудочная секреция, вызываемая кофе, равносильна действию всеми признанного активатора секреторной реакции - мясного бульона. Через 20-30 минут после принятия черного кофе кислотность в желудке достигает максимума. С увеличением концентрации напитка в желудочном содержимом увеличивается содержание свободной соляной кислоты, возрастает общая кислотность, что ускоряет переваривание и эвакуацию пищи из желудка.

Кофе, увеличивая выделение желудочного сока, способствует повышению усвояемости пищи. Недаром у многих народов принято подавать черный кофе после завтрака и обеда.

Черный кофе как сильный возбудитель желудочной секреции должен быть исключен из рациона больных язвенной болезнью и гиперацидным гастритом. Любителям кофе при этих заболеваниях можно рекомендовать употребление кофе с молоком, сливками и сахаром, так как при этом возбуждающее влияние кофе на желудочную секрецию значительно уменьшается.

В литературе есть указание на то, что кофе угнетает жизнедеятельность микроорганизмов, следовательно, и с этой точки зрения кофе может оказаться полезным для человека во многих случаях[4].

У некоторых людей одна чашка кофе вызывает сердцебиение, нарушение пульса и даже боли в области сердца. У других кофе является причиной повышения нервной возбудимости и бессонницы. На некоторых людей кофе оказывает парадоксальный эффект и вызывает сонливость. Во всяком случае, люди, страдающие бессонницей, должны воздерживаться от кофе за 6 часов до сна.

Кофе, как и спирт, возбуждает, согревает и активизирует деятельность человека, но с той разницей, что кофе не имеет опьяняющего и расслабляющего действия и не приводит к тем последствиям, которые бывают от спиртных напитков.

При всех своих положительных физиологических свойствах, обусловивших широкое распространение, кофе может оказывать на организм и вредное действие. Он противопоказан при гипертонии, бессонице, повышенной возбудимости нервной системы и других заболеваниях.

Так как же, пить или не пить кофе? На этот вопрос можно ответить просто. Для здорового человека кофе, кроме пользы, ничего не даст, и, если напиток нравится, пейте на здоровье, не злоупотребляя им, как впрочем и любой другой пищей. Употребление кофе представляет действительно редкий случай сочетания приятного с полезным, а поэтому мы вправе рекомендовать чашку хорошего кофе [1].

1.3 Влияние кофеина на организм человека.

КОФЕИН — наркотик, принадлежащий к семейству ксантинов. Хотя теофиллин (содержащийся в чае) и теобромин (содержащийся в шоколаде) также являются ксантинами, они значительно отличаются от кофеина по своей структуре и по биологическим функциям. По химическому составу эти наркотики очень сходны, но оказывают совершенно различное физиологическое воздействие на организм. Тем не менее, большинство специалистов по химии питания сходятся на том, что кофе, чай и шоколад содержат значительное количество кофеина.

Кофеин в физиологическом отношении признан прекрасным тонизирующим средством. Он устраняет вялость, сонливость, апатию, безразличие, улучшает работу органов чувств, ускоряет передачу нервного возбуждения.

Влияние кофеина на высшие отделы центральной нервной системы изучали в лаборатории академика И.П.Павлова с использованием методов условных рефлексов. По данным школы Павлова, кофеин стимулирует процессы возбуждения в коре головного мозга, что ведет к усилению общего обмена и повышению жизнедеятельности тканей организма. Кофеин особенно полезен людям умственного труда, так как он, возбуждая нервные клетки головного мозга, увеличивает восприимчивость, располагает к сосредоточенному мышлению.

Кофеин стимулирует обмен некоторых веществ в организме и нормализирует работу отдельных желез внутренней секреции. Например, повышает усвояемость сахара и угнетает деятельность щитовидной железы.

Как известно, после приема кофе быстрое всасывание кофеина вызывает повышение артериального давления, гипотоники через 15—30 минут чувствуют себя лучше. У них проходит чувство усталости, общее недомогание, сонливость, повышается настроение и появляется желание выполнить умственную или физическую работу. Однако улучшение самочувствия является кратковременным. Через несколько минут после ощущения чувства бодрости у человека возникает своеобразная внутренняя слабость. В случае повторного употребления кофе это ощущение исчезает, но каждый раз через некоторое время опять повторяется. Люди, не знакомые с механизмом действия кофе, продолжают увеличивать объем его потребления. В результате этого заметно ухудшается состояние человека, возникает общая слабость, сердцебиение, человек начинает ощущать пульсацию мозговых сосудов, а в отдельных случаях возникает дрожание рук или пальцев.

Среди наркотических веществ (седативных стимуляторов и галлюциногенов), пожалуй, самым распространенным среди населения мира является кофеин. Принято считать, что кофе повышает давление, стимулирует умственную деятельность, положительно влияет на работоспособность. Поэтому во многих зарубежных фирмах кофе предоставляется сотрудникам бесплатно практически в любое время рабочего дня. Но привычка потребления кофе, как и любого наркотического вещества, столь сильна, что отказ от кофе требует огромных усилий, но несмотря на то, «кофеманы» знают, что потребление кофе вредно для желудка и ухудшает работу сердца.

Даже для новичка «безопасное» количество кофе при первом приеме может дать непредсказуемую реакцию. Для доказательства индивидуальной восприимчивости к наркотикам предлагается проверить различие в эффекте действия кофеина (чашечки крепкого кофе) на изменение артериального давления [1].

2. Практическая часть.

2.1   Результаты анкетирования учащихся школы   

В анкетировании приняли участие 12 человек. На вопросы анкеты учащиеся  дали следующие ответы:

- употребление кофе:  у всех по разному, не пьют 3 (25%) учащихся, часто пьют кофе тоже 3 (25%) учащихся.

- предпочитают пить кофе: в гранулах – 9 (75%) человек, а в зернах  всего лишь 3 (25%) человек;

 - обычно пьют кофе: утром 5 (42%) человек, вечером 2 (17%) человека, днем 5 (42%) человек и перед сном никто не пьет

-кофе считают вредным: большая часть опрошенных 8(67%) человек,  полезным 1 (8%) человек, не задумывались о вреде кофе 3 (25%) человек;                                                  

 -отказаться от употребления кофе могут – все 12 (100%) учащихся.

- не считают сколько тратят денег на кофе в месяц: 75% опрошенных, другая половина: 25% тратят  в среднем от 110 до 250 рублей в месяц

 - кофе оказывает возбуждающее действие у 4 (33%) учащихся, не действует на 58% и 8% человек засыпают после употребления кофе.

 2.2 Обнаружение кофеина в используемом для исследования кофе.

Опыт №1:   Возгонка кофеина с MgO.

Кофеин возгоняется при 180оС, и в растворах находятся в виде моногидрата, устойчивого до 100оС. Запах кофеина мы не чувствуем, на вкус – горьковат.  

Оборудования и вещества: стеклышко, фарфоровая чашка, кофе, штатив, спиртовка [2].

Ход работы:

1. В фарфоровая чашка я поместила перемолотый кофе и оксид магния в пропорциях 1:1 (по массе);
2. Нагреваем спиртовкой, прикрыв ее стеклышком.  
3. Подогревание проводилось в течение 9-10 минут.

Результат:

Выделившиеся кристаллики говорят о предполагаемом выделившимся кофеине.

Таким образом, я доказала, что кофе, которое я собираюсь применять для исследования, содержит кофеин.

Опыт №2:   Качественная реакция на кофеин.

Оборудования и вещества: стеклышко с выделившимися на нем кристалликами, концентрированная азотная кислота, концентрированный раствор аммиака [2].

Ход работы:

1. Каплю концентрированной азотной кислоты я прилила к выделившемуся предполагаемому кофеину. В результате окисления образуется амалиновая кислота (тетраметилаллоксантин) желтого цвета.  
2. Добавила каплю концентрированного раствора аммиака и наблюдала красное окрашивание, образование пурпурата аммония.

Краткий вывод:

Качественная реакция на кофеин дает мне право говорить о его присутствии в виде кристалликов на стенках колбочек.

2.3  Исследование индивидуальных реакций подростков на кофе.

В исследовании индивидуальных реакций подростков на кофе я попросила принять участие своих одноклассников, учеников 9 класса МБОУ Чыраа-Бажынской СОШ и фельдшера из школьного медицинского кабинета Тагба-Доржу А.Д. В обследовании приняли участие 14 человек (8 девушек и 6 юноши). Все участники эксперимента не курят, не принимают наркотиков, шестеро из них часто пьют кофе.

Вначале фельдшер каждому участнику эксперимента измерила артериальное давление. У большинства оно было в норме и только у шести человек давление было пониженным.  Фельдшер разрешила начать эксперимент. Я предложила одноклассникам выпить чашку крепкого кофе. Затем фельдшер измеряла артериальное давление через 5, 10, 15 минут после приема кофе каждому участнику. Результаты измерений представлены в таблице.  

Результаты изменения величины артериального давления после приема кофе.

Примечание: С – систолическое; Д – диастолическое. Столбцы 4-6 заполняют, используя знаки «+» или «-».

В столбцах 8-10 указывается абсолютное значение и % от исходного давления.

Артериальное давление – давление, развиваемое кровью в артериальных сосудах организма.

Систолическое давление (верхнее), диастолическое (нижнее) являются важнейшими показателями состояния сердца и сосудов. Давление в норме у взрослого человека должно быть 120/80 мм.рт.ст.

Выводы:

1. Употребление кофе повышает уровень АД. Повышение АД начинается через 5 минут после употребления кофе, достигает максимума через 15. Обычно АД повышается на 5/9-14/10 мм рт. ст. Изменения зависят от того, является ли потребление кофе привычным: у исследуемых, которые пьют кофе от случая к случаю, влияние кофеина на АД более выраженное, чем у тех, которые потребляют его каждый день (12/10 и 4/2 мм рт. ст. соответственно).
2. В среднем через 5 минут АД повышается на 10мм. рт. ст., через 10 понижается на 5 мм. рт. ст., через 15минут снова повышается на 5 мм. рт. ст. То есть у исследуемых наблюдается скачкообразная реакция в сторону повышения АД. В литературе я прочитала, что повышенное АД сохраняется в течение 1-3 часов.
3. У трех исследуемых АД не повысилось, что составляет 21%. Двое из них регулярно употребляют кофе. Это говорит о том, что у них выработалось привыкание.
4. У трех исследуемых систолическое АД поднялось до 130 мм.рт.ст. Они редко употребляют кофе, поэтому их индивидуальная реакция высокая.

Полученные результаты можно отразить в виде графиков изменения АД (наибольшее, наименьшее и среднее значения).

(см. Приложение №2)

2.4. Определение абсолютных отклонений от среднего систолического давления у исследуемых.

Систолическое давление является показателем работы сердечно-сосудистой системы и его изменения от средней нормы говорят об индивидуальной реакции организма на кофе. Для выявления абсолютных отклонений каждого исследуемого я проводила следующие вычисления:

1. Определяла М – среднее арифметическое полученных при обследовании данных.
2. Определяла SD – стандартные отклонения от значения по формуле:

SD = /n,

где  - абсолютные значения отклонений индивидуальных значений от среднего; n – число обследованных [2].

Выводы: Средняя величина систолического давления исследуемых 112 мм.рт.ст., что соответствует нормативным показателям. Среднее стандартное отклонение от средней величины равно 8,7 мм.рт.ст. Только у трех человек отклонения от нормы в сторону резкого повышения давления, у двух в сторону резкого понижения. У остальных исследуемых произошло незначительное повышение систолического давления. Я могу предположить, что вышеперечисленные реакции на кофе говорят о разной степени зависимости к напитку и соответственно к слабому наркотику.  

3. Заключение.

Среди наркотических веществ (седативных стимуляторов и галлюциногенов), пожалуй, самым распространенным среди населения мира является кофеин. Принято считать, что кофе повышает давление, стимулирует умственную деятельность, положительно влияет на работоспособность. Поэтому во многих зарубежных фирмах кофе предоставляется сотрудникам бесплатно практически в любое время рабочего дня. Но привычка потребления кофе, как и любого наркотического вещества, столь сильна, что отказ от кофе требует огромных усилий, хотя «кофеманы» знают, что потребление кофе вредно для желудка и ухудшает работу сердца [4].

Даже для новичка «безопасное» количество кофе при первом приеме может дать непредсказуемую реакцию. Для доказательства индивидуальной восприимчивости к наркотикам я предлагала проверить различие в эффекте действия кофеина (чашечки крепкого кофе) на изменение артериального давления своим одноклассникам. Большинство участников исследования хотели получить от приема кофе следующий эффект: прилив сил, бодрость и работоспособность. Желаемый эффект имел место. Исследуемые с пониженным давлением в результате его повышения признались, что их самочувствие улучшилось. Но при измерении АД у участников с нормальным давлением, особенно у тех, кто не употребляет кофе, оно увеличилось, что вызывает отрицательное действие на нервную и сердечно сосудистую систему.

Моя гипотеза подтвердилась: кофе по-разному воздействует на организм подростков.

Литература.

1. Голубкина, Н. А. Лабораторный практикум по экологии, - М.: Форум: ИНФРА, 2003.

2. Левина Л.С. Научно-методический журнал ''Химия в школе'' – г. Чехов, 2000г.

3. Машковский В.И Лекарственные средства, – М.: Москва, 1993г.

4. Информационные ресурсы.

http://www.aromatno.ru/story

http://www.world-of-woman.ru/zdorove/pravilnoe_pitanie

http://www.laromed.ru/topic238.html

http://www.delaem-napitki.ru

Приложение №1.

Методика Голубкиной, Н. А. из Лабораторного практикума по экологии/ Н. А. Голубкина, М. А. Шамина. – М.: ФОРУМ: ИНФРА, 2003. Издана в научно-методическом журнале ЭГБО 4/2008г.

Изучение индивидуальных различий в восприятии наркотических веществ на примере кофеина.

Обследуемых должно быть не менее 10 человек (желательно по 10 человек юношей и девушек), среди которых могут быть лица, никогда не пившие кофе, являющиеся курильщиками или некурящими, постоянно пьющие кофе. В каждом обследовании отмечаются эти подробности, а также указывается пол обследуемого. Измеряется артериальное давление у всех обследуемых до приема кофе и далее после чашки крепкого кофе: через 3-5, 10 и 15 мин. Для каждого обследуемого строится кривая изменения систолического (верхнего) и диастолического (нижнего) давления в результате приема кофеина. Выделяются случаи, когда прием кофе снижает или вовсе не изменяет величину артериального давления, когда артериальное давление после приема кофе длительное время не изменяется и когда происходят быстрые изменения систолического и диастолического давления у обследуемых. Определяют средние показатели уровня систолического и диастолического давления среди юношей и девушек и величину стандартных отклонений от среднего.

Оформление результатов исследования.

Полученные результаты записывают в таблицу:

Примечание: С – систолическое; Д – диастолическое. Столбцы 4-6 заполняют, используя знаки «+» или «-».

В столбцах 8-10 указывается абсолютное значение и % от исходного давления.

Математическая обработка полученных данных

3. Определяют М – среднее арифметическое полученных знаний.
4. Определяю SD – стандартные отклонения от значения по формуле:

SD = /n,

где  - абсолютные значения отклонений индивидуальных значений от среднего; n – число обследованных.

Пример расчета (М SD) для 10 человек.

В выводах по проведенной работе должно быть отражено:

1) каков процент лиц среди юношей и девушек, у которых прием кофе не повышает артериальное давление;

2) на кого из обследуемых, прием кофе оказывает наибольший желаемый эффект и т.д.

Литература

Голубкина, Н. А. Лабораторный практикум по экологии / Н. А. Голубкина, М. А. Шамина. – М.: Форум: ИНФРА, 2003.

Приложение №2

Методика выявления кофеина в кофе из журнала «Химия в школе» Левиной Л.С. (2000г. №3)

Опыт №1:   Возгонка кофеина с MgO.

Кофеин возгоняется при 180оС, и в растворах находятся в виде моногидрата, устойчивого до 100оС. Запах кофеина мы не чувствуем, на вкус – горьковат.  

Оборудования и вещества: стеклышко, фарфоровая чашка, электроплита, колбы, кофе, асбестовая сетка.

Ход работы:

4. В колбы  поместить перемолотый кофе и оксид магния в пропорциях 1:1 (по массе);
5. На электроплиту положить асбестовую сетку и поставить на нее колбу со смесью, прикрыв ее стеклышком.  
6. Подогревание проводить в течение 9-10 минут.

 Сделать вывод.

Опыт №2:   Качественная реакция на кофеин.

Оборудования и вещества: стеклышко с выделившимися на нем кристалликами, концентрированная азотная кислота, концентрированный раствор аммиака.

Ход работы:

3. Каплю концентрированной азотной кислоты прилить к выделившемуся предполагаемому кофеину. В результате окисления образуется амалиновая кислота (тетраметилаллоксантин) желтого цвета.  
4. Добавить каплю концентрированного раствора аммиака и пронаблюдать за окрашиванием, образованием пурпурата аммония.

Сделать вывод.

Приложение №3.

Графики изменения АД (наибольшее, наименьшее и среднее значения).

Наибольшее значение изменения систолического давления. 

Наибольшее значение изменения диастолического давления.

Наименьшее значение изменения систолического давления.

Наименьшее  значение изменения диастолического давления.

Среднее значение изменения                                        Среднее значение изменения              

систолического давления.                                             диастолического давления.