Вред газированных напитков
проект по химии (8 класс) на тему

ГБОУ лицей №533 «Образовательный комплекс «Малая Охта»

Исследовательская работа

Вред газированных напитков

Экология человека

Дибировой Аиды Адилевны

Мельниковой Полины Андреевны

учащихся 8«Е» класса

Руководитель:

учитель химии

Педагог дополнительного образования

                                                                          Григорьева Наталья Сергеевна

ГБОУ лицей №533

Санкт – Петербург

2015

Содержание

1. Введение

Работа относится к области экологии человека и посвящена изучению влияния газированных напитков на организм человека.

Наш организм состоит из 70% воды. Для того чтобы поддерживать водное равновесие, мы пьём каждый день. Кто-то пьет просто воду, кто чай, кофе, соки, а кто-то газированные напитки. О них и пойдет речь. Наша работа является актуальной, так как все мы слышали, что газированные напитки вредны для нашего здоровья, но насколько они вредны, мы не задумываемся. Между тем, все химические добавки, внесенные в напиток для улучшения вкуса, запаха, цвета, а также консерванты, служащие для увеличения срока годности продуктов, потенциально очень сильно влияют на здоровье человека.
В результате употребления этих напитков может возникнуть такой экологический риск, как возникновение различных заболеваний у человека.

Цель работы: комплексное изучение состава и свойств газированных напитков и их влияние на организм человека.

 Для решения поставленной цели были определены следующие задачи:

• Опираясь на научно-популярную литературу и ресурсы интернета, определить возможный состав газированных напитков, их влияние на организм человека
• Провести анкетирование одноклассников с целью выявления наиболее популярных употребляемых напитков
• Проанализировать информацию с упаковок напитков, отобранных методом анкетирования
• Определить кислотность газированных напитков
• Опытным путем установить содержание в напитках различных твердых веществ
• Провести эксперимент с наиболее популярными напитками с целью определения влияния газированных напитков на содержание ионов кальция в яичной скорлупе

     При достижении поставленной цели мы руководствовались следующей гипотезой: что кислотность напитков и химический состав негативно влияет на здоровье человека.

2. Обзор литературы

1. История газированных напитков

Известный английский ученый Джозеф Пристли, пропуская через воду газ, выделяемый во время брожения пива, заметил, что вода напитывается газовыми шариками. Попробовав воду, ученый обнаружил, что она приобрела приятный свежий вкус. Однако общество не оценило значения сделанного открытия.

Вскоре ученые нашли способ получать углекислый газ более простым способом – путем соединения карбонатов (обычного мела с кислотой). Это натолкнуло на мысль другого исследователя – шведа Торберна Бергмана изобрести в 1770 году устройство, в котором в воде под давлением быстро растворялся углекислый газ.

Через 13 лет химик-любитель, женевский ювелир Якоб Швепп, мечтая создать безалкогольное шампанское, усовершенствовал сатуратор. В 1783 году он сконструировал промышленный аппарат и начал выпуск газированной воды. Несмотря на то, что в Швейцарии на новый продукт почти не обратили внимания, в Англии газированная вода приобрела популярность.  Обычно ее смешивали с горячительными напитками.

Впоследствии для удешевления производства газированной воды Швепп начал применять обычную пищевую соду, после чего эту воду стали называть «содовой». Новинка быстро распространилась по всей территории Англии и в ее колониях, что позволило химику учредить компанию Schwepp&Cо, которая процветает до сих пор.

Новая газированная вода настолько понравилась людям, что фирмы, занимавшиеся ее производством, начали выпускать воду с примесями ягодных и фруктовых натуральных соков, что значительно повысило стоимость продукта. На помощь пришла наука, которая помогла сделать газированную фруктовую воду дешевле: была выделена лимонная кислота и в 1833 году газировку с этой кислотной добавкой назвали лимонадом.

 Фанта

Напиток появился на свет в 1940 году в нацистской Германии. Из-за наложенного антигитлеровской коалицией эмбарго была приостановлена поставка в Германию сиропа, необходимого для производства Кока-Кола. Тогда Макс Кайт, который отвечал за работу подразделения Кока-Кола в Германии в годы Второй мировой войны, принял решение создать новый продукт на основе ингредиентов, которые были доступны в Германии в это время. Основными компонентами нового напитка стал яблочный жмых (отходы производства сидра) и молочная сыворотка (побочный продукт сыроваренного производства).Новый напиток был жёлтого цвета и сильно отличался по вкусу от апельсиновой «Фанта».

 Швепс

История возникновения рецепта напитка началась с использования его как медицинского препарата. Основным ингредиентом наптка является экстракт коры хинного дерева.

Порошок ХИНИН был крайне распространен в качестве уникального, и единственного средства против малярии. Его употребление было связано с употреблением большим количеством воды, так как хинин обладает ярко выраженным горьким вкусом.      

Легенда гласит, что при строительстве Панамского канала один из американских инженеров т. Паттерсон однажды растворил порошок хинина, который был рекомендован к употреблению в целях профилактики против малярии в газированной воде.

Чтобы отбить горечь, впоследствии он начал добавлять в хинный напиток лимон. Можно сказать, что это была первая версия знаменитого безалкогольного напитка.

 Спрайт

История возникновения названия напитка СПРАЙТ довольно оригинальна. В середине двадцатого века компания КОКА -КОЛА проводила рекламную компанию с использованием в качестве главного героя забавного маленького эльфа с крышкой от лимонада в виде шапочки. Звали этого эльфа  baby Sprite. Малыш Спрайт стал всенародным любимчиком, и название нового напитка с лимонным вкусом, который компания готовила к запуску, появилось само собой.

SPRITE был представлен для продажи в 1961 году и изначально позиционировался как содовая со вкусом лимона. То есть предлагалось использовать его в ситуациях, аналогичных использованию содовой.

В 1978 году СПРАЙТ занял лидирующие позиции и стал представляться как самостоятельный оригинальный напиток.

       Кока-кола

Напиток «Кока-Кола» был придуман в Атланте (штат Джорджия, США) 8 мая 1886 года. Его автор — фармацевт Джон Стит Пембертон, бывший офицер американской Армии конфедерации (есть легенда, что его придумал фермер, который продал свой рецепт Джону Ститу за 250$, о чём Джон Стит якобы сказал в одном из своих интервью). Название для нового напитка придумал бухгалтер Пембертона — Фрэнк Робинсон, который также, владея каллиграфией, написал слова «Coca-Cola» красивыми фигурными буквами, до сих пор являющимися логотипом напитка.

Основные ингредиенты «Кока-Колы» были таковы: три части листьев коки (из этих же листьев в 1859 году Альберт Ниман (англ. Albert Niemann) выделил особый компонент (наркотик) и назвал его кокаин) на одну часть орехов тропического дерева колы. Получившийся напиток был запатентован как лекарственное средство «от любых нервных расстройств» и начал продаваться через автомат в крупнейшей городской аптеке Джекоба в Атланте. Пембертон также утверждал, что «Кока-Кола» исцеляет от импотенции и что на неё можно перейти тем, кто пристрастился к морфию. Здесь нужно отметить, что кокаин тогда не являлся запрещённым веществом и о его вреде для здоровья ещё ничего не знали. Поэтому кокаин свободно продавался и его часто добавляли для удовольствия и тонуса в напитки взамен спирта — «Кока-Кола» в этом не была новинкой.

В 1888 году Пембертон продал права на выпуск напитка. А в 1892 году бизнесмен Аса Григгс Кэндлер, обладавший правами на «Кока-Колу», основал компанию The Coca-Cola Company, которая занимается производством «Кока-Колы» и поныне.

Но в конце 1890-х годов общественное мнение повернулось против кокаина, а в 1903 году в газете «New York Tribune» появилась разгромная статья, утверждавшая, что именно «Кока-Кола» виновата в том, что упившиеся ею негры из городских трущоб начали нападать на белых людей. После этого в «Кока-Колу» стали добавлять не свежие листья коки, а уже «выжатые», из которых был удалён весь кокаин[1].

Пепси-кола

«Пепси-колу» придумал в 1898 году американский фармацевт Калеб Брэдхем из Нью-Берна. В состав газировки, которую он назвал «Напиток Брэда», входили пепсин и экстракт орехов колы. Он также приписывал газировке целебные свойства и уверял, что пепсин способствует пищеварению. Привычное название и широкое признание «Пепси-Кола» получила в 1903 году.

В 1923 году из-за роста цен на сахар в результате Первой мировой войны компания PepsiCo обанкротилась. Её активы были проданы. Крах компании в 1923 году лишил секретности формулу напитка. Для оформления банкротства Калебу Дэвису Брэдему, создателю напитка и руководителю компании, пришлось не только представить в федеральный суд рецепт сиропа, но и подтвердить истинность этой информации под присягой.

Через восемь лет компания обанкротилась ещё раз. Однако во время депрессии 30-х годов в США PepsiCo организовала успешную атаку на рыночные позиции «Кока-колы». Во время Второй мировой войны «Пепси-Кола» обошла и Royal Crown, и Dr. Pepper и стала напитком № 2 после «Кока-Колы».

2. Состав газированных напитков

Газированная вода — напиток насыщенный газом. Стремясь предложить покупателям как можно больше напитков на любой вкус, в газированную воду добавляют фруктовые, травяные экстракты. Искусственные вкусовые добавки могут придавать напиткам различные вкусы. Но настоящих фруктов в этой воде нет. А значит, нет и полезных нашему организму витаминов. Для того чтобы газированные напитки были ароматными, в них добавляют специальные ароматизаторы.

Стандартные компоненты, входящие в состав сладкой газированной воды: сахар - в газировке он содержится в очень больших количествах, иногда его содержание доходит до пяти ложек на стакан;

Аспартам (Е 951) - в 160—200 раз слаще сахара, не имеет запаха, хорошо растворим в воде. При температуре выше 30°С превращается в малоконцетрированный яд;

Красители и ароматизаторы, содержащиеся в газировке, расщепляются в печени. Они могут быть безвредными, но все равно дают нагрузку на печень. Кроме того, печень при этом еще и занимается разложением сахарозы до глюкозы и синтезом из глюкозы гликогена. По этой причине, газировку нельзя пить людям, страдающим различными гепатитами.

Кофеин - добавляется в качестве тонизирующего средства в некоторые газированные напитки. Это вызывает дополнительное возбуждение нервной системы, что противопоказано детям. Кроме того, кофеин вызывает зависимость. Хотя, в газировке его концентрация не слишком велика, но углекислый газ в несколько раз усиливает его действие;

Консерванты - лимонная (Е 330) или ортофосфорная кислота (Е 338). Они приводят к раздражению слизистой оболочки желудка, что может вызвать развитие гастрита и даже появление язвы. Ортофосфорная кислота способствует вымыванию кальция из костей. Недостаток кальция становится причиной такого серьезного заболевания как остеопороз.

Бензоат натрия (Е 211). В сочетании с витамином Сон выделяет бензол, который является канцерогеном. Кроме того, бензоат натрия также может повреждать ДНК человека.

Ацесульфам калия обладает свойствами аспартама. Некоторые критики обвиняют производителей в недостаточном изучении побочных явлений, связанным с его употреблением, и утверждают, что ацесульфам калия может быть канцерогеном.

Углекислый газ (Е 290) вступает в химическое взаимодействие с водой и достаточно хорошо растворяется в ней. В этом он похож на другие газы – сероводород, аммиак, диоксид серы и др., но они хуже растворяются в воде. Углекислый газ используется в качестве консерванта. На упаковке продукта он обозначается под кодом Е290. Существует мнение, что именно за счет пузырьков газировка хорошо утоляет жажду. Другие наоборот считают, что механическое воздействие пузырьков вызывает неприятные ощущения во рту. Сам по себе углекислый газ не вреден, но он вызывает отрыжку, вздутие живота и газы. Особенно это касается людей, имеющих заболевания желудочно-кишечного тракта. Компонентами напитка Кока-колы являются: сахар, краситель: сахарный колер (Е150), кармазин (азорубин) (E122), ортофосфорная кислота (E338), кофеин, натуральные ароматизаторы.

3. Классификация газированных напитков

• Минеральные воды
• Сладкие газированные напитки. В них кроме насыщения воды СО2 используют компоненты для придания им определенного вкуса и цвета

Минеральные воды делятся на:

• Природные (столовые, лечебно-столовые, лечебные)
• Искусственные

4. Влияние газированных напитков на организм

Доказано, что при частом употреблении газированных напитков могут развиться различные проблемы со здоровьем:

• Остеопороз. Частое употребление газировки в несколько раз повышает риск развития остеопороза – болезни, при которой кости становятся хрупкими. У детей, которые пьют газированные напитки гораздо чаще, чем молоко, наблюдаются серьезные нарушения процесса

формирования костной ткани. Ведь накопление кальция проходит как раз с 8 до 18 лет, а затем, на протяжении всей жизни его запасы будут только тратиться. Поэтому, если к 18 годам в организме будет недостаточно кальция, то уже в зрелом возрасте появится склонность к возникновению остеопороза.

• Кариес. Рафинированный сахар, входящий в состав газировки, способствует появлению кариеса. Если родители хотят уберечь зубы своих детей от кариеса – необходимо исключить из рациона не только сладости, но и газировку. Также этот продукт имеет высокую кислотность, которая пагубно влияет на прочность эмали. Кислота растворяет ее полезные минеральные вещества, делает зубы более чувствительными, непрочными, склонными к разрушению. Поэтому стоматологи настоятельно рекомендуют пить газировку через соломинку – тогда напиток не контактирует с зубами и не действует на них так агрессивно.
• Камни в почках. Медицинские исследования показали, что у пациентов, не употребляющих газированную воду, почечные колики наблюдаются намного реже. Врачи, которые составляют для почечных больных диету, отмечают, что данный продукт им строго противопоказан. Медики считают, что образование камней в почках происходит из-за фосфорной кислоты, содержание которой в газированных напитках очень высокое. Ожирение и избыточный вес.

Согласно исследованиям, выпивая ежедневно в течение месяца лишь одну 330-миллилитровую бутылочку сладкого напитка можно получить 0,5 кг лишнего веса. И взаимосвязь между весом тела и употреблением сладких напитков очень прочная.

• Гипогликемия. В газированных напитках, как правило, наблюдается высокое содержание сахара, который стимулирует выработку очень больших доз инсулина поджелудочной железой. Спустя некоторое время происходит гипогликемия (процесс при котором уровень сахара содержащегося в крови резко падает). Это вызывает сонливость, вялость и апатию. Гипогликемия в свою очередь может провоцировать развитие сахарного диабета и других опасных заболеваний системы обмена веществ.
• Болезнь Альцгеймера. Высокий уровень кислотности газированных напитков может спровоцировать разъедание нижнего слоя алюминиевой баночки. Если она слишком долго залежалась в магазине, то в организм человека, купившего напиток, попадает алюминий, который может провоцировать развитие болезни Альцгеймера или прочих неврологических заболеваний. Понижение уровня калия в

крови. В ходе исследований было установлено, что у людей,

употреблявших от 2 до 9 л газировки ежедневно, очень быстро происходит потеря аппетита, появляется тошнота, развивается утомление. Такая реакция объясняется гипокалиемией — состоянием, при котором уровень калия в крови падает ниже нормы. Отсутствие питательной ценности. Газированные напитки, как правило, содержат мало минералов, витаминов, белка, клетчатки и других питательных веществ. Более того, обычная шипучка вытесняет из рациона полезные соки, воду и молоко.

•  Обезвоживание организма.

 Газированная вода является сильным мочегонным продуктом, то есть она выводит ценную жидкость из организма, что влечет за собой обезвоживание. Для восполнения потерянной жидкости нужно выпивать 8-12 стаканов простой воды из расчета на каждый стакан газировки. Повышение артериального давления. Диетологи пришли к выводу, что чрезмерное потребление фруктозы (разновидность сахара, присутствующая во многих газированных напитках) приводит к повышению артериального давления. Кому газированные напитки не рекомендуется употреблять Учитывая всю серьезность проблемы, газировку необходимо полностью исключить из рациона детей возрастом до 3 лет. В это время детский организм очень хрупкий и подвержен влиянию многих негативных факторов. Также газированные напитки не желательно употреблять людям с разными хроническими заболеваниями, такими как болезни желудка, аллергия, избыточный вес и т.д. Вещества, которые входят в состав таких продуктов, могут значительно ухудшить самочувствие больных или даже обострение болезни. 

3. Материалы и методика

1. Анкетирование

Мы решили исследовать наиболее употребляемые напитки. Для этого нами была разработана анкета и опрошено 86 учащихся 8-х классов нашего лицея. Восьмиклассникам были заданы следующие вопросы:

1. Пьете ли вы газированные напитки?
2. Как часто вы употребляете газированные напитки?
3. Какие напитки вы пьете чаще всего?

Далее полученные данные были проанализированы, сравнивались с данными анкетирования восьмиклассников в 2013-2014 учебном году.

2. Анализ информации с упаковок напитков

           Объектом изучения послужили 6 напитков, отобранных в результате анкетирования: Coca-Cola, Spite, Fanta, Pepsi, Laimonfresh, Seven up.

Отдельно был проанализирован состав каждого напитка, данные занесены в сравнительную таблицу. При помощи справочной литературы были определены вредные добавки с маркировкой Е, их побочное действие.

3. Определение кислотности газированных напитков

Кислотность образцов напитков мы определяли с помощью датчика pH цифровой установки «Архимед».

4. Определение влияния напитков на зубы.

Мы погрузили на 5 дней яичную скорлупу в 100 мл разных напитков, чтобы узнать, что происходит с нашими зубами, когда мы пьём тот или иной напиток.

5. Содержание в напитках различных твердых веществ

Выпарили жидкости, с целью узнать, сколько примесей в напитке без воды. При выпаривании определяли также наличие запаха и его резкость.

4. Результаты

1. Результаты анкетирования респондентов

       В ходе исследований нами было опрошено 86 восьмиклассников.

1. Пьете ли вы газированные напитки? Да-87%  нет-13%

Диаграмма № 1.Количество употребляющих газированные напитки

2. Так же мы узнали, как часто учащиеся восьмого класса пьют газированные напитки.

Диаграмма № 2. Частота употребления газированных напитков

1-2 раза в день-7%

2-3 раза в неделю-34%

1 раз в месяц-59%

3. Каким именно напиткам отдают предпочтения?

Coca Cola-22%

Sprite-19%

Fanta-15%

Pepsy-12%

Laimon fresh-9%

Seven up-8%

Другие-15%

Диаграмма № 3. Рейтинг газированных напитков

2.Анализ информации с упаковок напитков (таблица №1)

Таблица №1.  Анализ информации с упаковок напитков

Побочное действие добавок, входящих в состав напитков:

• Е338 Ортофосфорная кислота (Phosphoric AcidЕ-338) используется как подкислитель в различных напитках на ароматизаторах. Вызывает расстройство желудка. А так – же вызывает кариес.
• *E296 Безопасна при употреблении в пищу. 
• *Е330 Безвредна. Участвует в метаболизме (обмене веществ). Встречается индивидуальная непереносимость лимонной кислоты 
• *Е331 в разумных пределах безвреден для здоровья человека. 
• *E150а Карамельный колер одобрен для употребления в пищу в большинстве стран мира. В то же время, в ряде стран есть ограничения на использование красителя Е150 в пищевой промышленности. Добавка Е150 разрешена для использования в пищевой промышленности России.
• *Е950 Безопасной нормой потребления считают до 1 г в сутки.
• *Е955 Согласно официальным данным, этот подсластитель является безопасным для здоровья человека при условии соблюдения его дозирования
• *Е211 активное вещество бензоат натрия влияет на развитие злокачественных раковых опухолей. А также мутаций.

Вывод: Исходя из анализа этикеток, мы видим, что самый вредный по составу напиток-Seven Up, а также Pepsi Cola,Coca Cola; а вот напиток, который не содержит  подсластители и красители – LaimonFresh.

3.Определение кислотности газированных напитков

Результаты исследования представлены в таблице.

Таблица №2.  Определение кислотности газированных напитков

Вывод: у всех газированных напитков, которые мы исследовали, кислотная среда. Наиболее кислотный- Pepsi Cola и Coca Cola. Менее «кислый» - Seven Up.

4. Определение содержания в напитках различных твердых веществ и запаха при разложении (таблицы №3,4)

Таблица № 3. Определение содержания в напитках различных твердых веществ.

Таблица № 4. Наличие запаха при нагревании напитков

Вывод: опыт показал, что меньше всего примесей в 7UP, а едкого запаха при выпаривании не было только у Sprite и LaimonFresh.

5.Определение влияния напитков на зубы.

Таблица № 5.  Определение влияния напитков на зубы.

Вывод: Масса скорлупы, которая была в каждом стакане, после эксперимента уменьшилась, так как в состав каждого напитка входят кислоты, которые реагируют с ионами кальция, входящим в состав скорлупы. Больше всего ионов кальция «потерял» образец скорлупы, который находился в Sprite и Fantа, менее- Seven up.

Кроме того, напитки Coca-Cola, Pepsy и Fanta придали скорлупе желто-коричневый цвет, видимо, потому что в состав этих напитков входят красители.

5. Заключение

1. Газировка очень популярный продукт по причине «просто нравится» или из-за незнания ее вреда. Это подтверждает соцопрос. В результате опроса восьмиклассников только 14% не употребляют газированные напитки, такой же процент употребления был и два года назад (13%). Как и в предыдущих исследованиях, каждый день употребляют 8%.
2. Лимонады обладают повышенной кислотностью, так как все газированные напитки содержат слабые кислоты и углекислый газ, чрезмерное использование которого, раздражает слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта, способствуя возникновению гастрита, вздутию кишечника.  Кислотная среда также негативно сказывается на содержание солей кальция, входящих в состав костей и зубов человека, и мы пришли к выводу, что компоненты газированной воды могут способствовать возникновению кариеса и остеопорозу, особенно у молодых людей, употребляющих газировку в больших количествах. Кроме того, красители напитков изменяют цвет эмали наших зубов.
3. Изучив состав газированных напитков, описанный производителями на этикетке, мы убедились, что газированные напитки не так уж и безобидны. Например, содержат усилители вкуса – аспартам, который в результате распада образует формальдегид – сильнейший яд, консерванты – бензоат натрия, ортофосфорную кислоту– канцероген.
4. Сравнив результаты всех исследований, мы решили, что наиболее вредны  Coca-Cola, Pepsi, которые являются самыми популярными по результатам соцопроса. Наименее вредный напиток это Laimonfresh.

Таким образом, все компоненты, содержащиеся в газированной воде, влияют на организм человека. Влияние на здоровье у таких веществ различно — от безвредного до опасного, особенно для людей с аллергией.
По теоретической и практической части работы мы можем заключить: газированные напитки очень и очень вредные!!!  Это подтверждает нашу гипотезу.

           Для снижения экологического риска, надо выполнять следующие рекомендации:

• Пейте обыкновенную воду, вместо газированной
• Держите бутылку обычной воды всегда под рукой, чтобы при наступлении желания выпить газировки, вы могли ею воспользоваться.
• Отучайте себя от этой вредной привычки

Чтобы рассказать нашим сверстникам о вреде газированных напитков мы написали статью в школьную газету.

6. Используемая литература и Интернет-ресурсы

1. Пиль А. Мое тело (Все обо всем). – М.: ООО «Издательство Астрель», 2002. 
2. айковский А.М., Шенкман А.Б. Искусство быть здоровым. Сборник, часть 1 и 2. М.: Физкультура и спорт, 1987. 
3. http://www.inmoment.ru/beauty/health-body/gas-cut-water
4. http://getmedic.ru/lechenie/zhkt/3074-vred-gazirovannykh-napitkov-skachat-prezentatsiyu-gazirovannye-napitki-pri-epilepsii
5. http://dolgojit.net/chem-vredny-gazirovannye-napitki.php
6. http://provitaminki.com/eda/napitki/gazirovannye-napitk.html
7. http://www.poznakomimsa.by/info/istoriya-poyavleniya-gazirovannih-napitkov.html
8. http://infourok.ru/issledovatelskaya_rabota_po_himii-431530.htm 

Приложение

Определение кислотности, с помощью цифровой установки «Архимед»

Определение содержания в напитках твердых веществ, с помощью выпаривания.

Определение влияния напитков на зубы