Научно-исследовательская работа на тему: «Влияние энергетических напитков на организм человека»
проект по биологии

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

«Лаганская средняя общеобразовательная школа №1

 им. Люлякина И.М.»

Научно-исследовательская работа

на тему:

«Влияние энергетических напитков на организм человека»

                                                Подготовил:

Ученик 9 «а» класса

МКОУ «ЛСОШ №1 им. Люлякина И.М.»

Калитко Данила

Республика Калмыкия, г.Лагань

Руководитель:

Исатаева Гульсара Хаджи-Муратовна

учитель химии

г. Лагань – 2018

Содержание:

Введение
1 Обзор литературы
1.1. История появления энергетических напитков.
1.2. Состав энергетических напитков.
1.3. Действие компонентов энергетических напитков на организм человека.
2 Практическая часть
2.1. Определение рН исследуемых энергетических напитков.
2.2. Определение углекислого газа.
2.3. Определение красителей.
2.4. Определение кофеина
2.5. Определение глюкозы
2.6. Определение таурина
2.7. Определение витамина С
2.8. Количественное определение витамина С.
2.9. Изучение влияния энергетических напитков на организм растений и животных.
2.9.1 Прорастание семян растений фасоли.
2.9.2 Реакция со свиной печенью (мышечная ткань).
2.9.3 Реакция с куриным белком.
Заключение

Введение

Не так давно на рынке появились энергетические напитки, которые становятся популярными среди молодёжи и школьников. Их продвижению способствует реклама в средствах массовой информации, наружная уличная реклама, а также многочисленные публичные рекламные акции. Реклама утверждает, что энергетические напитки помогают бороться с усталостью, вести активный образ жизни, стимулируют умственную деятельность и физическую выносливость.

Это продукт для лиц, подвергающихся значительным психоэмоциональным и физическим нагрузкам. Повышает работоспособность, улучшает концентрацию внимания и скорость реакции, улучшает бдительность, улучшает обмен веществ. Эффективность оценена по достоинству лучшими спортсменами, деловыми людьми, активными студентами и водителями в длительных поездках.                                        Так как эти продукты появились на нашем рынке не так давно, масштабных исследований об их влиянии на здоровье человека пока нет.

• Объект исследования – энергетические напитки.
• Предмет исследования – вещества, входящие в состав энергетических напитков.
• Гипотеза -  мы исследуем энергетические напитки и предполагаем, что они негативно сказываются на здоровье человека.
• Цель - исследовать качественный состав энергетических напитков и изучить действие энергетических напитков на организм человека.
• Задачи:

1. Изучить литературу о происхождении и составе энергетических напитков;
2. Провести социологический опрос обучающихся школы;
3. Исследовать качественный состав энергетических напитков;
4. Проанализировать действие компонентов энергетических напитков на организм человека;
5. Исследовать влияние энергетических напитков на ткани животного происхождения: сырой куриный белок, свиная печень, а также на присутствие веществ, способных очистить металл от коррозии и на развитие семян фасоли.

Обзор литературы

1.1 История появления энергетических напитков

Энергетические напитки (энергетики, энерготоники) – безалкогольные или слабоалкогольные напитки, в рекламной компании которых делается акцент на их способность стимулировать центральную нервную систему человека и повышать работоспособность.

• В 1982 г. австриец Дитрих Матешиц попробовал в баре гонконгского отеля Mandarin местные тонизирующие напитки и решил производить что-то подобное у себя на родине.
• В 1984 г. он основал компанию Red Bull GmbH, разработал рецепт и маркетинговую концепцию напитка и через три года стал продавать Red Bull Energy Drink в Австрии.
• В 1992 г. новый энергетический напиток впервые начали экспортировать в Венгрию. Продукт оказался столь популярным, что вскоре на рынке появились другие напитки с подобными свойствами. Производители «Coca-Cola» и «Pepsy» выпустили свои варианты энергетических напитков – «Burn» и «Adrenalin Rush».

1.2 Состав энергетических напитков

Энергетические напитки бывают двух видов: содержащие алкоголь (психостимуляторы) и безалкогольные.  Несмотря на обилие энергетических напитков, все они имеют сходный состав: кофеин, таурин, теобромин, инозит, картинин, глюкуронолактон, глюкоза, витамины, экстракты женьшеня и гуараны.

• Глюкоза – углевод, основное питательное вещество, доставляемое кровью к органам и тканям. Поступает в организм с пищей как продукт переваривания сахарозы, крахмала, гликогена и других углеводов.
• Кофеин – психостимулятор, содержится в чае, кофе, мате, гуаране и некоторых других растениях. Уменьшает чувство усталости и сонливости, повышает умственную работоспособность. Период активности сменяется усталостью, требующей адекватного отдыха.
• Теобромин – вещество, схожее по строению и действию с кофеином, но обладающее примерно в 10 раз меньшим психостимулирующим эффектом. Содержится в какао и какао продуктах, например, в шоколаде.
• Таурин – производное аминокислоты цистеина. Необходим для нормального функционирования нервной и иммунной систем, участвует в регуляции обмена веществ. В достаточном количестве синтезируется в организме.
• Инозит – компонент живых организмов, находится в них в свободном состоянии, участвует в метаболизме углеводов, играет важную роль в регулировании нервного импульса, восстанавливающее структуру нервной ткани, антидепрессантное, анксиолитическое, нормализующее сон. Общее содержание в теле человека составляет около 40 г.
• L – карнитин – усиливает обмен веществ. Содержится в обычных продуктах питания. При нормальном питании организм человека не нуждается в дополнительном источнике L – карнитина
• Глюкуронолактон – естественный метаболит глюкозы в человеческом организме. Улучшает выведение из организма токсичных продуктов обмена веществ "Энергетическими" свойствами не обладает. В энергетических напитках содержится в количестве, превышающем естественную суточную выработку в 250-500 раз. Эффект таких доз не изучен.
• D-рибоза – углевод, входящий в состав РНК, АТФ и некоторых других важных биологических молекул. Вырабатывается в организме человека. Его способность стимулировать энергетический обмен явно преувеличена.
• Витамины группы B – вещества, необходимые для нормальной работы нервной системы и головного мозга. В обычном рационе человека содержатся в достаточных количествах. Не обладают "энергетическими" свойствами.
• Гуарана – тропическое растение - природный психостимулятор. Содержит множество органических веществ, основное из которых - кофеин, который и обусловливает стимулирующее действие.
• Женьшень – природный стимулятор. В обычных дозах снижает чувство усталости, повышает психическую и физическую активность. Чрезмерное употребление чревато тревожностью, бессонницей и подъемом артериального давления.
• Аскорбиновая кислота – участвует в окислительно-восстановительных процессах клеточного дыхания. Влияет на различные функции организма: проницаемость капилляров, рост и развитие костной ткани, повышает иммунобиологическую сопротивляемость к неблагоприятным воздействиям, стимулирует продукцию гормонов надпочечников, способствует регенерации.

1.3 Действие компонентов энергетических напитков на организм человека

Рассматривая влияние энергетиков на организм человека необходимо учитывать как положительные, так и отрицательные стороны. Энергетические напитки стимулируют работу нервной системы, повышают умственную работоспособность, физическую выносливость, уменьшают чувство усталости и сонливости. Употребление энергетических напитков позволяет легче переносить периоды повышенных физических и умственных нагрузок, повышает концентрацию внимания и скорость реакции, а также улучшает эмоциональное состояние. Достаточно 250-миллилитровой баночки, чтобы почувствовать прилив энергии и сил. Это своеобразный эликсир бодрости и выносливости для людей, ведущих активный образ жизни – спортсменов, путешественников, водителей.                         Энергетическая ценность напитков составляет от 45 до 59 ккал, а калорийность обычной еды, например плитки шоколада массой 100 г - 545 ккал. Следовательно, энергетические напитки не являются источниками энергии.                                                                                        Основными тонизирующими компонентами являются кофеин синтетического происхождения, природные биологически активные вещества из лекарственных растений, оказывающих тонизирующее действие, а также витамины (С, РР, В2, В5, В6, В12). Употребление смеси этих веществ действительно вызывает резкий прилив энергии, однако она не привносит дополнительные силы извне, а всего лишь заставляет организм использовать внутренние резервы. Поэтому через несколько часов после приема напитка может накатить еще большая усталость, чем была прежде.                         Содержание кофеина в энергетических напитках составляет от 150 до 320 мг/л при рекомендуемом верхнем допустимом уровне его потребления 150 мг в сутки. Поэтому, если пить энергетики регулярно, дело может дойти и до больничной койки. Искусственное стимулирование нервной системы приводит к нарушениям сна, раздражительности и депрессии.                 Энергетики содержат консерванты, способствующие сохранности продукта, красители и ароматизаторы, которые придают напиткам нужную окраску и аромат, но могут отрицательно влиять на организм человека. Поэтому энергетические напитки не стоит употреблять детям до 18 лет, лицам страдающих повышенной нервной возбудимостью, бессонницей, нарушениями сердечной деятельности, гипертонической болезнью (о чём указывается на упаковках). А во Франции, Норвегии, Швеции и Дании, энергетики запрещены к свободной продаже.

Практическая часть

2.1. Определение рН исследуемых энергетических напитков 

Характер среды исследуемых напитков мы определили с помощью универсального индикатора (Таблица 1). Нормальная кислотность желудка соответствует рН = 2,5, при его увеличении возрастает риск желудочно-кишечных заболеваний.

Таблица 1 – Значение рН в энергетических напитках

2.2 Определение углекислого газа

Для определения углекислого газа мы нагревали пробирки с исследуемыми напитками. Выделяющийся газ пропустили через известковую воду. Во всех случаях наблюдалось помутнение известковой воды.

Таблица 2 – Наличие углекислого газа в энергетических напитках

2.3 Определение красителей

Наличие красителей в напитках определили методом адсорбции. В качестве адсорбента использовали активированный уголь. После кипячения исследуемых напитков с адсорбентом, произошло их обесцвечивание.

Таблица 3 – Наличие красителей в энергетических напитках

2.4 Определение кофеина

Для обнаружения кофеина к энергетическому напитку добавили концентрированную азотную кислоту. Смесь выпарили. Образуется продукт окисления кофеина – амалиновая кислота. При действии на неё концентрированного раствора аммиака образуется пурпурат аммония.

Таблица 4 – Наличие кофеина в энергетических напитках

2.5 Определение глюкозы

Для обнаружения глюкозы к исследуемым напиткам добавили свежеприготовленный гидроксид меди (II) и нагрели. Раствор должен окрашиваться в оранжево-жёлтый цвет, а затем становиться кирпично-красным.

Таблица 5 – Значение рН в энергетических напитках

2.6 Определение таурина

Таурин – производное аминокислоты цистеин. Обнаружить его можно при добавлении к напитку свежеприготовленного гидроксида меди (II). На границе слоёв появляется фиолетовое окрашивание.

Таблица 6 – Наличие таурина в энергетических напитках

2.7 Определение витамина С

1. Приготовление крахмального клейстера.

Всыпаю в стакан с небольшим количеством холодной воды немного крахмала, тщательно перемешиваю, добавляю к полученной смеси горячую воду и опять перемешиваю, крахмальный клейстер готов.

2. Приготовление водного раствора йода.

Растворила в 100 мл воды 20-30 капель спиртового раствора йода, чтобы окраска раствора по цвету напоминала крепкий чай. Наполнили шприц раствором йода.

3. Определение наличия витамина С в соках методом йодометрии.

Отмеряем 20 мл отжатого сока чёрной смородины и разбавляем его водой до объёма 100 мл. Добавляем 1 мл крахмального клейстера, затем добавляем по каплям 5 % р-ра йода до появления устойчивого синего окрашивания, не исчезающего в течении 10-15 секунд.

Таблица 7 – Наличие витамина С в энергетических напитках

2.8 Количественное определение витамина С

Количество витамина С определили йодометрическим методом. С помощью пипетки посчитаем, сколько капель содержится в 1 мл (в 1 мл содержится 28 капель йода).

Зная объём одной капли, можно довольно точно определить объём раствора йода, израсходованного на титрование аскорбиновой кислоты.

Концентрация раствора йода нам известна: 1 мл его 5%-ного раствора соответствует 35 мг аскорбиновой кислоты.

1 мл р-ра иода – 28 капель р-ра иода

Х мл р-ра иода – Y капель р-ра иода

1 мл р-ра иода – 35 мг аскорбиновой кислоты Х мл р-ра иода – Z мг аскорбиновой кислоты

Таблица 8 – Количественное содержание витамина С

2.9 Изучение влияния энергетических напитков на организм растений и животных

2.9.1 Прорастание семян растений фасоли

Так как клетки животных и растений очень похожи, то и взаимодействие на живые организмы должны быть похожи. Для проведения эксперимента мы взяли 3 плоских капроновых крышки, промочив сложенный вдвое бинт каждой из образцов минеральной водой, выложили по 7-8 семян.

Таблица 9 – Количественное содержание витамина С

2.9.2 Реакция со свиной печенью (мышечная ткань)

Нарезали свиную печень, пронумеровали химические стаканы и положили в каждый по кусочку печени, залили каждый кусочек определённым видом энергетического напитка.

Таблица 10 – Результаты изменения свиной печени

2.9.3 Реакция с куриным белком

Отделили белок от желтка, пронумеровали стеклянный чаши и положили в каждый белок, залили белок определённым видом энергетического напитка.

Таблица 11 – Результаты изменения куриного белка

алиЗаключение

В результате проведенного исследования нами было установлено, что этикетки на энергетических напитках почти полностью отражают состав. Однако, наличие таурина было установлено только в образце энергетического напитка торговой марки «Динамит», а содержание витамина С либо описано неопределенно, либо не указано вовсе.                                Все энергетические напитки содержат синтетические красящие вещества. Энергетические напитки, несмотря на своё название, таковыми не являются, так как не содержат ни какой энергии, а только использует нашу собственную.                                                                                                Таким образом, мы используем собственные энергетические ресурсы. Кофеин вызывает привыкание. В сочетании с глюкозой кофеин очень вреден для молодого организма.                                                                 Содержание кофеина в энергетических напитках составляет от 150 до 320 мг/л, при рекомендуемом значении 150 мг в сутки. Поэтому необходимо учитывать суммарное суточное потребление кофеина (кофе, чай, кола, другие кофеин содержащие напитки).                                                                 Повышение предельной дозы негативно сказывается на состоянии сердечно-сосудистой и нервной систем.                                                Исследования по влиянию энергетических напитков на организм растений и животных доказали негативное влияние напитков на организмы: семена фасоли так и не дали проростков, свиная печень начала разлагаться, а белок начал сворачиваться уже после 5 минут нахождения в напитках. Молодые люди, покупая энергетические напитки, даже не задумываются об их составе. Несмотря на активную рекламу, энергетические напитки не безопасны для здоровья, особенно при чрезмерном их употреблении. Поэтому необходимо эту информацию донести до учащихся. Грамотный подход к тому, что мы пьем, позволит в дальнейшем избежать проблем со здоровьем. Лучший способ для восстановления сил – полноценный отдых, нормализация физических нагрузок, соблюдение режима сна и бодрствования.