Исследовательская работа по химии на тему:Изучение кислотности и содержание сахара в газированных напитках

муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя школа №15»

Региональная конференция Всероссийского конкурса юношеских и исследовательских работ им. В.И. Вернадского

                               Естественнонаучное направление

         Исследовательская работа

Изучение кислотности и содержание

  сахара в  газированных напитках

     Выполнила:

                                                          Чудинова Александра Александровна, учащаяся 9Б класса

                        Научный руководитель

                                                      Демаева Александра Валерьевна, учитель

                                                          химии

                                      г. Арзамас. 2022

 

 

Оглавление

Введение. 3

Глава I    Состав газированных напитков. 3-7

        1.Из истории появления газированных напитков…………………………....3-4

        2.Первые марки газерованной воды.. 4-5

3.Химический состав газерованных напитков. 5-6

4.Кислоты.. 6

        5.Понятие кислотности. 6-7

Глава II   Определение кислотности и содержания сахара в напитках. 7-

           1. Методы исследования…………………………………………………….7-8

а)измерение кислотности напитков

б)анализ содержания сахара в напитках

в)анкетирование учащихся школы

            2.Результаты исследования, их анализ………………………………………8-9

        3.Вред или польза газированных напитков. 9-10

Заключение и выводы.. 10

Литература. 11

  Приложения………………………………………………………………………12-16

                                                   

 

                                          Введение

  Мы  хорошо знаем такие продукты как газированные напитки. Многие газированные напитки мы используем для утоления жажды не только летом, но в течении всего года. Дети очень часто слышат противоречивые мнения о пользе сладких газированных напитков. Взрослым хорошо знакома информация о волне “газированных” скандалов, прокатившихся по всему миру. Но при этом взрослые продолжают употреблять газировку и покупают ее своим детям. А многие дети  признаются, что не могут и дня прожить без  сладких газированных напитков. Врачи считают, что эти напитки скорее годятся для чистки  чайников и кастрюль.

     В своем   исследовании мы решили проверить: всегда ли вкусные напитки

 полезны для здоровья?

 Цель:

Выяснить какие кислые вещества содержаться в газированных напитках и как они влияют на полезность данных продуктов.

Задачи:

1.     Рассмотреть понятия «кислоты», «кислотность»;

2.     Рассмотреть способы измерения кислотности; провести измерение кислотности напитков.

3.     Рассмотреть содержание кислот в исследуемых газированных напитках.

4.     Провести анкетирование учащихся.

5.     Изучить наличие сахара по этикеткам и рассчитать его содержание  в газированных напитках.

6.     По полученным данным построить диаграммы.

Глава I.  Состав газированных напитков

1.Из истории появления газированных напитков

Газиро́ванная вода́ (газировка) — прохладительный напиток из минеральной или ароматизированной сладкой воды, насыщенной углекислым газом.

Газированная вода была изобретена английским химиком Джозефом Пристли в 1767 году. После экспериментов с газом, выделяющимся при брожении в чанах пивоваренного завода, он сконструировал аппарат, позволяющий с помощью насоса насыщать воду углекислыми пузырьками и назвал его сатуратором (лат. saturo — насыщать). Промышленное производство начал в 1783 году Якоб Швепп (от которого пошла торговая марка Schweppes).

2.Первые марки газированной воды

Кока-кола (США), Пепси-кола (США), Спрайт (США), Фанта (США), Байкал (СССР), Буратино (СССР), Тархун (СССР).

Кока-кола.  Напиток «Кока-кола» был придуман в США в1886 году. Его автор — фармацевт Джон Стит Пембертон. 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.

«„Кока-кола“ за 5 центов» — первый рекламный плакат «Кока-Колы» периода 1900 годов

Основные ингредиенты Кока-Колы были таковы: три части листьев коки 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

В 1902 году кока-кола стала самым известным напитком в США.

И уже через пятьдесят лет после изобретения кока-кола стала для американцев чем-то вроде национального символа.

В 1916 году было возбуждено 153 судебных иска против марок-имитаторов, таких как «Fig Cola», «Candy Cola», «Cold Cola», «Cay-Ola» и «Koca Nola».

В 1988 году «Кока-Кола» вышла на рынок СССР.

Напитки компании «Кока-Кола» впервые появились в СССР в 1979 году в ходе подготовки Олимпийских игр в Москве. Фанта. Фанта— марка газированных прохладительных напитков, производимых компанией Кока-Кола.

Фанта была создана немецким подразделением Кока-Колы во время Второй мировой войны. Немецкое подразделение компании из-за войны не имело возможности получать концентрат Кока-Колы, и ему было необходимо чем-то загрузить производство. Основными компонентами нового напитка стал яблочный жмых (отходы производства сидра) и молочная сыворотка (побочный продукт сыроваренного производства). Получившийся напиток был желтого цвета и сильно отличался по вкусу от апельсиновой фанты, которая сейчас наиболее распространена. Спрайт. Sprite — газированный безалкогольный напиток выпускаемый компанией Coca-Cola. Идея названия напитка родилась в 40 годы XX столетия. В то время в рекламный компании Coca-Cola был особо популярен Малыш Спрайт — эльф с серебряными волосами и широкой улыбкой, который носил вместо шляпы пробку от напитка. Этот персонаж настолько полюбился потребителям, что Компания чуть позже использовала его имя для названия нового газированного напитка с лимонным вкусом и вкусом лайма — «Sprite».

Пепси.«Пепси-кола» или просто «Пепси» — безалкогольный прохладительный напиток, продающийся по всему миру. Основной конкурент «Кока-колы»

По одной из версий название «пепси» Калеб Брэдхэм произвёл от слова диспепсия. По другой от содержавшегося в Pepsi вещества пепсина.

Диспепсия— нарушение нормальной деятельности желудка, затрудненное и болезненное пищеварение

Компания несколько раз становилась банкротом, но всё же сейчас так же популярна как и кока-кола.

3.Химический состав газированных напитков

Для газированных напитков характерно искусственное насыщение углекислотой до концентрации 0,3—0,6%. Помимо освежающего эффекта углекислота оказывает консервирующее действие и бактерицидное  воздействия на некоторые микроорганизмы. Освежающие и вкусовые свойства газированных напитков наиболее полно проявляются, когда они охлаждены до температуры 10—12°С. Биологическая ценность газированных напитков может быть повышена путем витаминизации.

Основу газированных напитков составляет газированная питьевая вода. Разнообразие же ассортимента газированных напитков обусловлено видами вспомогательного сырья, которое включает плодово-ягодные соки, сиропы и экстракты, сахар, сорбит, морсы, виноградные вина, настойки, ароматизаторы, пищевые кислоты, красители (колер) и др.

В состав газированных напитков входят различные добавки: регуляторы кислотности, подсластители.

Регулятор кислотности Е-330 – это обычная лимонная кислота, используется для придания приятного кислого вкуса. Лимонная кислота не раздражает слизистые пищеварительного тракта и разрешена к применению без ограничений. Другой регулятор кислотности - цитрат калия Е-332, также разрешен к применению и отвечает всем гигиеническим нормам. К сожалению, в качестве подкислителей могут использоваться и другие вещества, например ортофосфорная кислота E-338.

Подсластитель Е-951 – аспартам (Nutrasweet, Equal, Spoonful). Аспартам применяется как искусственный заменитель сахара. Аспартам примерно в 200 раз слаще сахара, но по сравнению с ним не содержит углеводов и калори Для предания сладкого вкуса  напиткам используют и сахарозу.

Таким образом, в состав газированных напитков входят кислоты: лимонная, угольная и фосфорная.

Рассмотрим кислоты.

4.Кислоты

А) Кислоты — сложные вещества, которые состоят из атомов водорода, способных замещаться на атомы металлов и кислотных остатков.

Они получили своё название из-за кислого вкуса большинства кислот.

В водных растворах они диссоциируют на катион водорода (протон) и анион кислотного остатка, например соляная кислота распадается в растворе следующим образом:

HCl = H⁺ + Cl^-

5.Понятие кислотности

Кислотность водного раствора определяется присутствием в нем положительных водородных ионов Н⁺ и характеризуется концентрацией этих ионов в одном литре раствора C(H⁺) (моль/л или г/л).

Для характеристики кислотности среды вводят водородный показатель рН, который можно определить как отрицательную степень десяти величины концентрации ионов Н⁺, то есть С(Н⁺)=10^-рН.

В зависимости от концентрации ионов Н⁺ в растворе может быть кислая, нейтральная или щелочная среда (табл. 1).

Глава II. Определение кислотности и содержания сахара в газированных напитках

Объект исследования: газированные напитки

1.Методы исследования:

А) Измерения кислотности:

   Индикаторы:

Для определения кислотность среды часто применяют кислотно-основные индикаторы — особые вещества имеющие в разных средах разную окраску. Как правило, в роли индикаторов выступают слабые органические кислоты или основания, содержащие хромофорные (от греч. «хрома» — «цвет» и «форо» — «несу») группы, которые придают этим веществам яркую окраску (рис.1)

Кислотно-щелочные индикаторы весьма разнообразны; многие из них легко доступны и потому известны не одно столетие. Это отвары или экстракты окрашенных цветов, ягод и плодов.

Но наиболее часто в лабораторной практике используется универсальный индикатор — смесь нескольких кислотно-основных индикаторов. Он позволяет легко определить не только характер среды, но и значение кислотности раствора. На рис. 5 представлен универсальный индикатор в средах с различной кислотностью.

   Ионометрический способ

Использование специального прибора ― рН-метра ― позволяет измерять рН в более широком диапазоне и более точно (до 0,01 единицы рН), чем с помощью индикаторов. Данный способ отличается удобством и высокой точностью, он позволяет также измерять рН непрозрачных и цветных растворов, отчего широко используется в практике.

Б) Анализ состава газированных напитков на содержание сахара по этикеткам. (табл.3) 

В) Анкетирование учащихся школы.

Мы провели анкетирование учащихся по вопросам марок предпочтения, восприятия кислотности и сладости напитков, а так же как учащиеся представляют себе пользу или вред данных продуктов.

Были опрошены учащиеся 7а, 8б, и 9б классов. Результаты анкетирования представлены в таблице 2.

2.Результаты исследования, их анализ.

А). Измерение кислотности напитков

Для измерения кислотности напитков мы использовали  универсальный индикатор

Напиток	Температура	PH
1) Coca-cola	23°	2,72
2) Sprite	23°	3,25
3) Fanta	23°	3,04
4) Лаймон-фреш	21°	3,09
5)  Pepsi	21°	2,72
Вода водопроводная	21°	6,10

Наши измерения показали, что самыми кислыми из исследованных напитков оказались Coca-cola и Pepsi. Значения их pH меньше, чем для остальных напитков. Тогда как по результатам анкетирования самым кислым напитком большинство учащихся считает Фанту. Подобное различие может быть связано с тем, что наше восприятие вкуса  индивидуально и субъективно.

Б). Нами ранее проведен анализ состава изучаемых газированных напитков на содержание сахара по этикеткам, результаты представлены в таблице. Так же проведен расчет содержания сахара и калорийности на самые распространенные объемы напитков. Полученные расчеты представлены в таблице 3.

Сравнивая содержание сахара в напитках с дневной нормой потребления сахара можно отметить, что если потреблять 1 л (1000г) любого напитка в сутки, то норма потребления сахара будет превышена. Из рассмотренных напитков наибольшее количество сахара содержит фанта. Тогда как по опросу самым сладким напитком является Кока-кола.

В). Наибольшей популярностью среди практически всех учащихся  пользуется напиток Coca-cola. Наиболее сладким напитком учащиеся 7б класса  считают Фанта, учащиеся 8б – Coca-cola, учащиеся 9б - Фанта. Наиболее кислый напиток по мнению большинства учащихся всех опрошенных классов  Спрайт и Фанта.

Самым вредным напитком считают Кока-колу учащиеся 7б класса, 8б класса и 9б класса. Наиболее безвредным напитком  учащиеся 7б класса считают Спрайт, а 9б и 8б – Байкал и Буратино.

3.Вред и польза газированных напитков

Газированные напитки имеют высокую кислотность, в некоторых из них величина pH равняется 3 или даже меньше.

Кислота растворяет минеральные вещества в эмали, от чего зубы становятся непрочными, более чувствительными и более склонными к разрушению. Употребление напитков с высокой кислотностью на протяжении длительного времени (особенно маленькими глотками) в результате может привести к разрушению зубной эмали.

Поэтому стоматологи рекомендуют пить газированные напитки через соломинку — тогда жидкость попадает сразу в заднюю часть полости рта и не вступает в контакт с зубами настолько агрессивно. Кстати, не рекомендуется чистить зубы сразу после употребления газированной воды, так как из-за наличия кислоты может происходить дополнительная эрозия зубов.

Регулятор кислотности Е-330 – это обычная лимонная кислота, используется для придания приятного кислого вкуса. Лимонная кислота не раздражает слизистые пищеварительного тракта и разрешена к применению без ограничений. Другой регулятор кислотности - цитрат калия Е-332, также разрешен к применению и отвечает всем гигиеническим нормам.

Другой подкислитель, входящий в состав напитков – фосфорная кислота, хоть и не запрещена, но может вызывать раздражение глаз и кожных покровов.

Споры о вреде аспартама напоминают споры о вреде сотовых телефонов, аргументы есть и у защитников и у противников. Некоторые исследователи отмечают химическую нестабильность аспартама. По их словам, после нескольких недель в жарком климате или при нагреве до 30 градусов по Цельсию, основное количество аспартама в газированной воде распадается на формальдегид, метанол, фенилаланин и другие малополезные вещества. Ученые независимого института рака European Ramazzini Foundation в Болонье заявили, что аспартам может вызывать рак почек и периферических нервов. При беременности аспартам может воздействовать непосредственно на плод, даже при употреблении в очень малых дозах.

       Заключение

Проведенная работа показала, что газированные напитки являются очень популярными среди учащихся школы, их употребляет до 95% опрошенных.

Большинство учащихся считают вредным употребление газированных напитков, в частности Кока-колы, но все равно употребляют ее.

Выводы:

1. В состав газированных напитков входят кислоты, которые добавляются для улучшения вкуса и как консерванты;

2. Кислотность раствора можно определять с помощью индикаторов или ионометрически, для определения кислотности газированных напитков удобнее использовать ионометрический способ;

3. Количественной характеристикой кислотности служит величина pH, для газированных напитков величина pH  приблизительно равна 3, самыми кислыми являются Кока-кола и Пепси;

4. Несовпадение величин кислотности и содержания сахара с восприятием вкуса напитков учащимися может быть связано с тем, что наше восприятие вкуса индивидуально и субъективно.

5. Содержание кислот в напитках достаточно высоко, что может вызывать ряд заболеваний, соответственно употреблять их нужно умеренно.

  Литература

1.                 Энциклопедический справочник медицины и здоровья. – М.: Русское энциклопедическое товарищество, 2008.

2.                О.    С. Габриелян, Т. В. Смирнова, Изучаем химию в 8 классе, Москва, «Блик и К^О», 2002.

3.                О. С. Габриелян, Химия 8 класс: Учебник для общеобразоват. учреждений, Москва, Дрофа, 2003.

4.                Г. И. Шелинский, Н. М Юрова, Химия: Пробный учебник для 8 класса общеобразоват. школы, Санкт­Петербург , СпецЛит, 1998

5.                                         О. С. Аранская, И. В. Бурая, Проектная деятельность школьников в прцессе обучения химии, М., Вентана-Граф, 2005.

6.                 А. П. Гаршин, Неорганическая химия, СПб, Лань, 2003.

7.                 http://ozdorovi.ru/saxar-uroven-saxara-v-organizme-saxar-v-krovi-cheloveka.html

8.                  http://www.wwwoman.ru/health/calendar/archiv2001/1221.htm

Приложения

Таблица 1. рН в различных средах

Среда	С(Н+)	рН
Кислотная	>10-7моль/л	<7
Нейтральная	10-7моль/л	7
Щелочная	<10-7моль/л	>7

 Рис. 1. Наиболее часто встречающиеся индикаторы

Рис. 5

                                                Таблица 3.

Расчет содержания сахара в газированных напитках.

Название	Сахара на 100 г	калорийность на 100 г	масса продукта	Сахара в продукте	калорийность продукта
Coca-cola	10.6	42	330г	34.98	138.6
			500г	53	210
			1000г	106	420
Pepsi	11	44	330г	36.3	145.2
			500г	55	220
			1000г	110	440
Schweppes	9.1	38	330г	30.03	125.2
			500г	45.5	190
			1000г	91	380
fanta	11.2	45.5	330г 500г 1000г	36.96	150.15
				56	227.5
				112	445

                                           Таблица 2.

                           Результаты анкетирования

                                                7б

Напитки	Какие вы употребляете?	Какой самый кислый?	Какой самый сладкий?	Какой самый вредный?	Какой самый безвредный?
Фанта	3	5	8	3	1
Спрайт	8	1	1	1	10
Байкал	2	6	6	0	6
Буратино	5	1	6	0	6
Тархун	2	4	0	0	4
Пепси кола	2	1	1	6	0
Кока-кола	5	1	7	16	0

                                                       8б

Напитки	Какие вы употребляете?	Какой самый кислый?	Какой самый сладкий?	Какой самый вредный?	Какой самый безвредный?
Фанта	10	4	4	1	1
Спрайт	11	3	0	0	7
Байкал	5	0	1	0	7
Буратино	8	0	1	1	5
Тархун	10	1	1	0	4
Пепси кола	5	0	0	1	0
Кока-кола	8	0	12	17	0

                                                         9б

Напитки	Какие вы употребляете?	Какой самый кислый?	Какой самый сладкий?	Какой самый вредный?	Какой самый безвредный?
Фанта	9	1	5	3	0
Спрайт	9	5	0	1	2
Байкал	2	0	1	1	2
Буратино	5	1	3	1	7
Тархун	4	2	0	1	3
Пепси кола	4	1	1	2	0
Кока кола	7	1	2	11	0