Республиканская открытая конференция

научного объединения учащихся

«Сигма» «Творчество юных»

Секция: «Химия»

«Исследование состава сладких газированных напитков».

Жашуев Омар, 9 кл.,

Научный руководитель:

Грамотеева С.В.

Тырныауз 2009

Оглавление

Введение        

   1. Характеристика исследуемых продуктов        

   2. Выбор методов исследования        

   3. Методика проведения эксперимента        

   4. Исследование состава сладких газированных напитков на определение состава  тяжелых металлов        

   5. Социологический опрос.        

Выводы        

Литература…………………………………………………………………….…..11

Введение

В настоящее время на прилавках магазинов появились сладкие газированные безалкогольные напитки различной консистенции. Они пользуются большой популярностью среди детей и молодежи, и вместе с тем вызывают резко отрицательную реакцию взрослых вообще и медиков в частности. Молодежь 21 века употребляет сладкую газированную воду, не задумываясь о составе продукта, о том приносит ли он пользу или вред. Одними из таких напитков, являются употребляемые многими, напитки компании «The Coca-Cola»  и «PepsiCo». Потребители по всему земному шару с удовольствием утоляют жажду этими напитками более миллиона раз в течение каждого дня. Однако обращали ли они свое внимание на то, что пишут, на ярких и красочных этикетках, которые привлекают нас своими живописными и кричащими названиями. Нет? А зря! Поэтому с нашей точки зрения своевременным и актуальным является изучение состава сладких газированных напитков.

Цель работы состоит в исследовании состава сладких газированных напитков компании «The Coca-Cola» и «PepsiCo» и выявлении степени токсичности для нашего организма.

Задачи исследования:

1. Детально изучить состав напитков из предлагаемой серии.
2. Исследовать напитки на содержание ионов тяжелых металлов.
3. Узнать, как используется тот или иной напиток в других сферах.
4. Предложить рекомендации по употреблению газированных напитков с красителями.
5. Провести анкетирование учащихся МОУ «Гимназии №5».

Методы исследования:

1. Рентгенофлуоресцентный метод определения содержания тяжелых металлов на спектрометре «Спектроскан МАКС-GV»

1. Характеристика исследуемых продуктов

Много веков человечество утоляло жажду водой, смешанной с сиропом. Также довольно давно люди открыли лечебные свойства минеральной воды (естественно газированной). И вот в один прекрасный момент эти два напитка решили смешать...

В России первые упоминания о лимонаде относятся к концу XVII века. Популярность лимонада была широко запечатлена в русской литературе. Его пили и пушкинский Герман, и герой лермонтовского "Маскарада" Арбенин. Дуня в пушкинской повести "Станционный смотритель" подала отцу кружку "ею заготовленного лимонада". Среди ранних рассказов А.П.Чехова есть рассказ, где главный герой сидел в бакалейной лавке и пил лимонад.

В советское время в нашей стране лимонад приобрел статус национального напитка. Тогда же и были разработаны рецептуры готовых газированных лимонадов, приготовленных на натуральных фруктовых основах, травяных экстрактах и сахаре. Помимо приятного вкуса, классические отечественные напитки, обладали прекрасными тонизирующими и восстанавливающими свойствами.

К сожалению, со временем, большинство рецептур приготовления традиционных напитков были изменены и вместо натуральных сиропов стали использовать искусственные подсластители, которые никак не способствовали улучшению вкуса напитков.

Самые популярные газированные напитки в мире – это напитки компании «The Coca–Cola» и «PepsiCo». Эти газированные напитки так насыщены сахаром, ароматизаторами и консервантами, что совершенно не способны наполнять организм водой на клеточном уровне. В настоящее время обсуждается вред, который приносит здоровью детей потребление газированных напитков. Каждый из нас должен задаться вопросом, ради какой цели пускаются в ход любые средства, чтобы дети всякий раз, бывая в школе, пили именно кофеиносодержащую газировку.  Польза, приносимая таким напитком здоровью, не является основным критерием.

Материалом для исследования послужили семь видов сладких газированных напитков:

1. Coca-Cola Light

2. Соса-Cola

3. Pepsi
4. Sprite
5. Fanta «апельсин»
6. 7up
7. Груша

Охарактеризуем состав исследуемых продуктов. Для этого изучим этикетку (см. приложение 1). Основу этих газированных напитков составляет вода с добавлением 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. Ими невозможно напиться. Все эти напитки – не для утоления, а для возбуждения жажды. Однако,  газированные напитки мало кто пьет по 100-200 мл, они потребляются литрами, особенно в жару. Таким образом, наш организм получает огромное количество рафинированных сахаров, являющихся факторами развития таких заболеваний, как кариес, ожирение, болезни сердечнососудистой системы и даже сахарный диабет.  

Дальше на этикетках сказано о содержании в напитках диоксида углерода – это обычная углекислота, дающая пузырьки при открывании бутылки. Сам по себе он не опасен, но тем, кто страдает заболеваниями желудочно-кишечного тракта 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) рекомендуется встряхнуть, чтобы выпустить опасный газ.

В качестве регулятора кислотности компания «The Coca-Cola», производящая такие напитки как «Sprite», «7up» и др. (см. приложение 1) использует лимонную кислоту (Е330). Эта же кислота содержится и в напитке «Груша». Она 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 ортофосфорная кислота (Е338), которая содержится в таких  напитках как  «Coca-Сola», «Pepsi» и др. (см. приложение 1). 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. 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. Последние исследования доказали, что ортофосфорная кислота вызывает раздражение глаз и кожных покровов  и способствует развитию мочекаменной болезни (с вымыванием кальция из костей повышается нагрузка на почки).

В производстве напитков «Coca-cola» и «Pepsi» используется также кофеин, делающий напиток тонизирующим. Человек, пьющий колу, может испытать прилив сил и работоспособности. Однако этот эффект обычно непродолжителен и через несколько часов сменяется раздражительностью, усталостью, бессонницей (если выпить колу на ночь). Эффект частично снимается при повторном приёме кофеина. После определённой дозы, 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.

Также в состав таких напитков входят  «натуральные ароматизаторы». Проверить мы это не можем, но поверим хотя бы потому, что ароматизаторы из природного сырья недороги и нет смысла заменять их на искусственные.

В качестве консерванта при изготовлении сладких газированных напитков используют бензоат натрия (Е211). Здесь нет ничего страшного – нормальный консервант природного происхождения, содержится например, в обычной клюкве. Хотя получают его сейчас не из клюквы, а синтетическим путем, но и в этом ничего страшного нет. В больших дозах, однако, может вызвать расстройство кишечника. В некоторые напитки добавляют аскорбиновую кислоту, которая, как известно, повышает сопротивляемость к неблагоприятным воздействиям, но, при взаимодействии бензоата натрия с аскорбиновой кислотой выделяется токсичный бензол.

Не стоит обманываться и напитками типа «Лайт», где сахар заменен искусственными сахарозаменителями, которые практически не усваиваются. Одним из таких сахарозаменителей является аспартам (E951), состоящий из двух аминокислот - аспарагина и фенилаланина. Фенилаланин, содержащийся в аспартаме, изменяет порог чувствительности, истощает запасы серотонина, что способствует при употреблении его в больших дозах развитию маниакальной депрессии, припадков паники, злости и насилия. Фенилаланин, становится токсичным, в сочетании с другими аминокислотами и белками. При нагревании до +30 ºС аспартам распадается с образованием канцерогена формальдегида и высокотоксичного метанола. Проглоченный метанол (метиловый или древесный спирт, убивший или ослепивший тысячи любителей алкоголя) преобразуется в формальдегид, затем в муравьиную кислоту (яд красных муравьев). Формальдегид - это вещество с резким запахом, канцероген класса А – это смертельный яд! Вот почему такие напитки рекомендуется пить охлажденными.

Употребление продуктов с аспартамом противопоказано лицам, страдающим фенилкетонурией — это наследственное заболевание группы ферментопатий, связанное с нарушением метаболизма аминокислот, главным образом фенилаланина. При наследственном заболевании фенилкетонурии превращение фенилаланина в тирозин нарушено, и в организме происходит накопление фенилаланина и его токсических производных, повреждающих нервную систему, что сопровождается накоплением фенилаланина и его токсических продуктов, что приводит к тяжёлому поражению ЦНС, проявляющемуся в виде нарушения умственного развития. При беременности, аспартам может воздействовать непосредственно на плод, даже, при употреблении в очень малых дозах.

Ацесульфам калия (E950) - в 200 раз слаще сахарозы. В безалкогольных напитках широко применяется смесь ацесульфама калия с аспартамом. Содержит метиловый эфир, который ухудшает работу сердечнососудистой системы, и аспарогеновую кислоту - она оказывает возбуждающее действие на нервную систему и может, со временем, вызвать привыкание. Ацесульфам плохо растворяется. Продукты с этим подсластителем не рекомендуется употреблять детям, беременным и кормящим женщинам безопасная доза - не более 1 г в сутки. Ацесульфам калия обеспечивает длительное хранение напитка, не вызывает аллергических реакций и не калориен.

Цикламат - синтетическое вещество на основе нефти, слаще сахара в 200 раз, канцероген, провоцирует рак, используется, как искусственный подсластитель. Относится к веществам, запрещённым к использованию в продуктах питания человека, поскольку является канцерогеном, вызывающим раковую болезнь.

Красителем в газированных напитках, например Coca-Cola и Pepsi, выступает сахарный колер, который не оказывает вредного воздействия на организм человека

Тартразин (Е102) может вызвать снижение в крови иммуноглобулинов, появление головокружения, общей слабости, крапивницы, ринита, бронхоспазма, приступы астмы. У детей – проявление синдрома гиперактивности. Тартразин по своей природе является каменноугольным дегтем, и, по сути, относится к промышленным отходам. Потребление данного вещества в больших количествах может вызвать ангиоэдему или уртикарную сыпь, беспокойный сон и раздражительность. Желтый «солнечный закат» может вызвать снижение в крови гемоглобина, аллергические реакции, тошноту, оказать значительное токсичное воздействие на печень и почки. Оба красителя запрещены в ряде стран, но не запрещены в РФ.

Таким образом, изучив состав сладких газированных напитков, мы решили исследовать сладкие газированные напитки на содержание ионов тяжелых металлов.

2. Выбор методов исследования

Рентгеновские методы исследования относятся к современным физико-химическим методам анализа. Они основаны на использовании особых свойств рентгеновских лучей, что заключается в первую очередь, в большой проникающей способности и в малой длине волны (в тысячи раз более короткой, чем у видимого света).

Основным физическим эффектом, на котором основан рентгенофлуоресцентный анализ, является возникновение флуоресценции в веществе пробы при облучении ее рентгеновским излучением.

Элементный анализ, полученных образцов проводили на элементном флуоресцентном анализаторе «Спектроскан МАКС-GV».

3. Методика проведения эксперимента

Спектрометр рентгеновский сканирующий кристалл-дифракционный  «СПЕКТРОСКАН МАКС-GV» является автоматизированным прибором и предназначен для элементного анализа химического состава твердых, жидких, порошковых образцов, а также пленок и фильтров. Анализ проводится без разрушения исходного материала.

В результате взаимодействия рентгеновского излучения с веществом в исследуемом образце возникает вторичное флуоресцентное излучение, в спектре которого присутствуют характеристические линии тех элементов, которые входят  в состав образца. Наличие в спектре линий данного элемента свидетельствует о присутствии его в образце, а интенсивность этих линий позволяет судить о концентрации элементов. Интенсивность характеристической линии элемента тем больше, чем выше концентрация этого элемента в образце. Абсолютная интенсивность характеристической линии зависит от материала анода трубки, режима её работы и множества других факторов, связанных со статистической природой рентгеновского излучения и стабильностью работы спектрометра.

Принцип действия спектрометра основан на последовательном выделении кристаллом характеристических линий флуоресцентного излучения исследуемого образца, возбуждаемого излучением острофокусной рентгеновской трубки, регистрации интенсивности  этих линий  и пересчета их в концентрации соответствующих элементов.

Рентгенофлуоресцентное определение металлов основано на измерении вторичного рентгеновского излучения, возбуждаемого первичным излучением рентгеновской трубки  и испускаемого атомами металлов на соответствующих каждому металлу длинах волн.

4. Исследование состава сладких газированных напитков на определение состава тяжелых металлов

Рентгенофлуоресцентный анализ был проведён на спектрометре «СПЕКТРОСКАН МАКС - GV» в лаборатории кафедры неорганической и физической химии КБГУ им. Х.М. Бербекова. Данные рентгенофлуоресцентного анализа представлены в виде рентгенограмм.

На рис. 1 представлена рентгенограмма напитка «Coca-Cola light». Как видно,  в состав этого напитка входят железо, хлор, сера, фосфор и кремний.

Рис. 1. Рентгенограмма напитка «Coca-Cola light» в диапазоне длин волн 1000 ÷ 7000 мА.

В составе напитка «Coca – Cola» кремния мы не обнаружили.

Рис. 2. Рентгенограмма напитка «Coca-Cola» в диапазоне длин волн 1000 ÷ 7000 мА.

На рис. 3 и 4 представлены рентгенограммы напитка «Sprite», из которых следует, что в состав напитка входят такие элементы, как медь, никель, цирконий, железо, хлор и кремний.

Рис. 3. Рентгенограмма напитка «Sprite» в диапазоне длин волн 1000 ÷ 7000 мА.

Рис. 4. Рентгенограмма напитка «Sprite» в диапазоне длин волн 500 ÷3000 мА.

На рис. 5 представлена диаграмма напитка «Pepsi», из которой видно, что в состав напитка входят железо, сера и кремний.

 Рис. 5. Рентгенограмма напитка «Pepsi» в диапазоне длин волн 1000 ÷ 7000 мА.

В состав напитков «Fanta» и «7up» входят элементы: железо, кальций, хлор, сера и железо, сера соответственно (рис. 6, 7).

Рис. 6. Рентгенограмма напитка «Fanta «апельсин» в диапазоне длин волн 1000 ÷ 7000 мА.

Рис. 7. Рентгенофлуоресцентный анализ напитка «7up» в диапазоне длин волн 1000 ÷ 7000 мА.

А в груше мы обнаружили железо, калий и серу (рис. 8).

Рис. 8. Рентгенограмма напитка Груша в диапазоне длин волн 1000 ÷ 7000 мА.

 Таким образом, рентгенофлуоресцентный анализ показал, что ионы тяжелых металлов в напитке «Груша» присутствуют в меньшем количестве, нежели в напитках производителя компании « The Coca-Cola», исходя из величин частот импульса (см. приложение 2), содержатся в небольших количествах, но помимо них, в напитках содержатся также и ионы неметаллов. Наличие в напитках хлора можно объяснить тем, что для изготовления этих напитков используется хлорированная вода, присутствие фосфора объясняется наличием ортофосфорной кислоты.

5. Социологический опрос.

Теперь обратимся к предпочтениям потребления нашей молодёжью рассматриваемых нами напитков (см. приложение 3). Опрос был проведен в МОУ «Гимназия № 5» на базе трех 8, и четырех 9 классов. Мы опросили 96 человек, задавая им следующие вопросы анкеты. На первый вопрос 95% ответили, что употребляют газированные напитки, и только 5% сказали, что употребляют соки.

Второй вопрос показал, что 96 % употребляют напитки компании «The Coca-Cola» и «PepsiCo», а 4% сослались, на то, что больше предпочитают напитки халвичного завода города Нальчика и натуральные соки.

Чаще всего молодежь, употребляет Sprite (27%), второе место занимают «Другие напитки» (21%), и третье место, Coca-Cola (16%). Варианты были достаточно разнообразны, начиная от напитка Fanta «Фруктовый коктейль» заканчивая напитками Leapton  Ice Tea.

На вопрос «Как часто вы употребляете газированный напиток?»  - 28% сказали, что употребляют его пару раз в неделю  и  16% - каждый день, не могут обойтись, без знаменитых напитков.

Главным образом, подростки нынешнего времени считают, что напитки, этого века, достаточно, вкусны (49%), но мало, кто задумывается, о том, сколько подсластителей содержится в том или ином напитке. Хотя по данным, анкеты, молодежь, зная о вреде употребления (86%), экологически непригодных продуктов, продолжают употреблять напитки, содержащие опасные для здоровья ингредиенты.

Всего лишь 7% опрошенных учеников знают, о том в каких целях можно, использовать продукты компании «The Coca-Cola» и «PepsiCo».

Вот некоторые области применения сладких газированных напитков компании «The Coca-Cola» и «PepsiCo».

Всего за 4 дня Coca-Cola может растворить ваши ногти. Поэтому для перевозки концентрата кока-колы грузовик оборудуется специальными поддонами, предназначенными для высоко коррозионных материалов.

Опытные дорожные полицейские в США - всегда имеют в патрульной машине 2 баллона Coca-Cola, чтобы смывать кровь с шоссе после аварии.

Чтобы раскрутить заржавевший болт, смочите тряпку Coca-Cola и обмотайте ею болт на несколько минут.

Чтобы удалить коррозию с батареей в автомобиле можно полить батареи банкой Coca-Cola и коррозия исчезнет.

Coca-Cola служит вместо крема для загара, растворяет жвачку в волосах, помогает при тошноте.

Coca-Cola также отчистить стекла в автомобиле от дорожной пыли.

Так что напитки  компании «The Coca-Cola» и «PepsiCo» - продукты очень полезные. Главное - использовать их по назначению.

Выводы

В ходе проведенного исследования мы сделали следующие выводы:

Содержание ионов тяжёлых металлов во всех напитках не очень велико. Однако выявлено повышенное содержание отдельных ионов металлов в исследуемых напитках. Превышения их различны, и все исследуемые напитки можно расположить по степени токсичности для нашего организма следующим образом:

1. Самым токсичным для нашего организма является напиток «Coca-Cola light», в которой обнаружено повышенное содержание  ионов железа, а также содержатся такие ионы, как: кремний, хлор, фосфор, сера и кальций. Напиток «Sprite», в котором содержатся такие ионы, как железо, никель, медь, сера, кремний, занимает второе место. Самым  безопасным, пожалуй, стоит считать напитки «7up» и «Груша».
2. НО! Каждый из напитков имеет различный набор красителей, подсластителей и стабилизаторов, небезопасных для наших организмов и Вам решать, как часто и много можно пить продукцию компании «The Coca-Cola» и «PepsiCo».

Вопрос о вреде сладких газированных безалкогольных напитков нельзя считать окончательно решённым. С одной стороны нельзя признать безвредность таких напитков доказанной. С другой, по всей видимости, именно излишнее потребление следует считать ответственным за возможный вред здоровью. Кроме того, нельзя не отметить, что неумеренное потребление сладких газированных напитков входит в целостную  систему неправильного питания, когда человек постоянно питается неполноценной пищей, приготовленной не лучшим способом (так называемый фаст-фуд: обилие мучного, сладкого, жирного, жаренного, специй, сомнительного качества мясо, недостаток важных пищевых компонентов, витаминов). В таких случаях достаточно трудно отделить последствия употребления собственно сладких газированных напитков от неблагоприятных эффектов, вызванных неправильным питанием в целом.

Литература

1. Скурихин И.М., Нечаев А.Н. Всё о пище с точки зрения химика. Москва. Высшая школа,1991.
2. Пищевые красители: классификация, свойства, анализ, применение / Болотов В.М., Нечаев А.П., Софронова Л.А., изд. Гнорд. 2008 – 240 с.
3. Безопасность пищевых продуктов и БАД к пище. Практическое руководство по санитарно – эпидемиологическому надзору / Закревский В.В. Москва: изд. Академия, 2004. - 280 с.
4. И.П. Чепурной. Товароведение и экспертиза вкусовых товаров.   Учебник, - М.: Издательско-книготорговый центр «Маркетинг»- 2002. – 404 с.
5. Каталог безалкогольные напитки / продоформление, 1987 – 120с.
6. Физико-химические свойства сырья и готовой продукции / Арет В.А., Николаев Л.К., Николаев Б.А., – М.: изд. Гнорд, 2002 – 480 с.
7. Пушкин А.С. Драматургия. – М.: Правда, 1983, 624 с.
8. Лермонтов М.Ю. Избранные сочинения. Библиотека учителя. – М.: «Художественная литература», 1987, 623 с.
9. Чехов А.П. Избранные сочинения. Библиотека учителя. – М.: «Художественная литература», 1987, 620 с.
10. http://www.napitki.com/ - Журнал «НАПИТКИ»
11. http://www.cocacola.ru/ - Интернет сайт «The Coca-Cola Company»
12. http://www.pepsi.ru - Интернет сайт «The Pepsi Cola Company»
13. http://ru.wikipedia.org/ - Википедия (универсальная энциклопедия)