«Исследование химического
состава и значимость пищевой ценности в безалкогольных напитках»
Автор: Полторакова Ксения, 11 класс, 17 лет,
МБОУ «СШ им. Д.И. Коротчаева» г. Новый Уренгой
Руководитель: Кутищева Светлана Ивановна,
учитель биологии и химии, МБОУ «СШ им. Д.И. Коротчаева» г. Новый Уренгой
Введение
Поскольку
организм человека на 75% состоит из воды, то для поддержания водного баланса он
должен в сутки потреблять от 1,5 до 3 л воды, в том числе и в виде
безалкогольных напитков. Освежающий эффект обусловлен содержащейся в них
углекислотой и органическими кислотами, добавленными или образующимися в
процессе приготовления напитков.
Многие
безалкогольные напитки имеют пищевую ценность, которую придают им, прежде
всего, сахара (фруктоза, глюкоза, сахароза) и полисахариды (крахмал, инулин);
физиологическую − минеральные вещества, витамины и ферменты, вносимые в состав
сырья или получаемые в процессе производства.
За последние
годы существенно изменился ассортимент и качество безалкогольных напитков,
вырабатываемых отечественными и зарубежными предприятиями.
Актуальность заключается в
экспериментальной значимости исследований химического состава, пищевой
ценности и
побочных действий на организм человека. Данная работа реализуется в проектных
рамках химии. Проект может быть квалифицирован как информационный с элементами
исследования.
Объект исследования: качество
продукции безалкогольных напитков для детей
Предмет исследования: безалкогольные
напитки: минеральные воды, соки, газированные напитки.
Цель исследования: изучение
химического состава безалкогольных напитков, а
так же выявление опытным путём их пищевой ценности.
Гипотеза:
1)
можно
определить качество, химический состав и пищевую ценность безалкогольных
напитков, опираясь на научные факты исследования;
2)
подростки
будут владеть обоснованной информацией о влиянии безалкогольных напитков на
биологические процессы, что приведет к осмысленному процессу употребления.
Задачи исследования:
1. Изучение литературы
по теме исследования.
2. Рассмотреть
ассортимент безалкогольных напитков;
3.Определить компоненты
химического состава, пищевую ценность и показатель качества напитка;
4. Технологический
процесс производства напитков.
Методы исследования:
1. Анализ литературы и
других источников;
2. Экспериментальная
работа;
3. Наблюдение.
Научная новизна:
1)
получены
новые знания о химическом составе и пищевой ценности безалкогольных напитков;
2)
определен
показатель качества минеральной воды, сока,
газированного напитка;
3)
экспериментальным
путём выявлены компоненты химического состава и пищевая ценность безалкогольных
напитков.
I.Теоретическая
часть.
Особенности
химического состава безалкогольных напитков. Пищевая и
физиологическая ценность безалкогольных напитков зависит от вида и состава
напитка.
Минеральные воды - это
природные подземные воды, которые характеризуются постоянным химическим
составом. Состав минеральных вод сложный и включает фактически все элементы
таблицы Менделеева Д. И. Основными компонентами вод являются минеральные
вещества, газы, органические соединения.
Химические элементы в
природных водах находятся в различных неорганических формах: ионов, молекул,
коллоидов и комплексных соединений. Ионный состав воды определяет ее
физиологическое воздействие. Из катионов в водах содержатся в основном Na+, K+,
Ca2+, Mg2+, из анионов - C1-S042-, HC03-. Количественное содержание ионов в
различных водах имеет существенное отличие. К примеру, в минеральной воде
«Боржоми» содержание катионов составляет (мг%): натрия -120, кальция -35,
магния - 4. В «Нарзане» из катионов больше всего приходится на кальций - 60
мг%, а количество натрия находится на уровне 20 мг%, магния - 15 мг%.
Воды, содержащие
углекислый газ, сероводород, радон стимулируют функции органов пищеварения.
Из безалкогольной
продукции высокой пищевой ценностью обладают соки. Соки богаты
углеводами. В натуральных соках их содержится в среднем 9 - 14%. Большая часть
углеводов представлена сахарами, прежде всего глюкозой и фруктозой. В соках
присутствует также сахароза, особенно в соках с сахаром. Освежающие свойства
сокам придают органические кислоты — яблочная, лимонная, винная. В небольшом
количестве присутствует янтарная, салициловая и другие.
Жизненно необходимые
белки и аминокислоты обнаружены в соках в небольших количествах - 0,3 -
0,7%.Отличительной особенностью состава соков является значительное содержание
физиологически значимых для организма человека веществ: витаминов (С, В1, В2,
РР, каротин), макро- и микроэлементов (К, Na, Ca, Mg, P, Fe), пищевых волокон,
фенольных соединений.
Пищевая ценность
безалкогольных напитков определяется составом исходного сырья для их
производства. Все жизненные процессы в организме человека протекают в водной
среде, поэтому потребление безалкогольных напитков позволяет сохранить
биологический баланс в организме. Углеводы обуславливают энергетическую
ценность и тем самым способствуют улучшению функциональной работы мозга,
поддержанию умственной и физической работоспособности. Углеводы участвуют в
формировании вкуса, сорбируют ароматобразующие соединения, сохраняя аромат в
процессе длительного хранения напитка.
Наиболее
распространенный углевод в безалкогольных напитках - сахароза.
Содержащиеся в соках
углеводы (моносахара, пектиновые вещества) совместно с микро- и
макроэлементами, дубильными веществами, органическими кислотами, благотворно влияют
на организм человека, укрепляя защитные силы и обогащая его энергетическим
запасом.
Органические кислоты
формируют вкус безалкогольных напитков, участвуют в процессах пищеварения.
Газированные
напитки- напитки,
насыщенные углекислым газом, отличающиеся своеобразным приятным вкусом,
освежающими свойствами и так называемой игристостью (интенсивное и
продолжительное выделение пузырьков газа). Углекислый газ обладает
консервирующим свойством, благодаря чему повышается стойкость напитков при
хранении.
Газированные
безалкогольные напитки в бутылках делят на 5 групп: на натуральном сырье, на
синтетических ароматизаторах, тонизирующие, витаминизированные и для
диабетиков.
Компоненты,
входящие в состав безалкогольных напитков.
В состав безалкогольных
напитков входят, как правило:
·
Сахар
(11%);
·
Диоксид
углерода(CO2);
·
Краситель
(сахарный колер, Е150);
·
Ортофосфорная
кислота (H3PO4);
·
Кофеин(C8H10N4O2);
·
Ароматизатор:
ванилин, коричное масло, масло гвоздики, масло лимона.
Побочные
действия, вызываемые безалкогольными напитками
В целом претензии
сводятся к тому, что безалкогольные напитки могут оказывать вредное влияние на
здоровье потребителя, в частности, провоцировать ожирение и другие нарушения
обмена веществ, стать причиной заболеваний органов желудочно-кишечного тракта
или даже вызвать отравление. Конкретные претензии, как правило, сводятся к
следующему:
1. Калорийность
напитков чрезмерно высока, вследствие чего их потребление вызывает ожирение. В
школах России, по этой причине была запрещена продажа колы и подобных напитков,
где они были заменены на молоко, минеральную воду и сок.
2. Высокая
кислотность ответственна также за повреждения эмали зубов. Ортофосфорная
кислота, которая входит в состав газированных
напитков, ухудшает всасывание кальция и вымывает его из организма, что
приводит к отрицательному действию на скелет, особенно у детей, подростков и
женщин.
II. Экспериментальный
этап
Пищевая ценность
безалкогольных напитков обусловлена содержанием в их составе определенного ряда
веществ. Одним из них является глюкоза, которая входит в состав многих фруктов
и ягод, следовательно также она входит в содержимое соков. Определить ее
содержание можно с помощью гидроксида двухвалентной меди Cu(OH)2.
Опыт
№1.Определение глюкозы в виноградном соке. К небольшому
количеству воды я добавила несколько капель медного купороса (сульфата меди II),
а затем раствор щелочи. Образовался голубой нерастворимый в воде гидроксид
двухвалентной меди. Добавила виноградный сок к данному раствору, далее нагрела
пробирку до кипения. При нагревании глюкоза восстанавливает медь до одновалентной,
образуется желто-зеленый осадок гидроксида одновалентной меди. Глюкоза при этом
окисляется до глюконовой кислоты(C6H12O7). С помощью качественной реакции, я доказала
присутствие глюкозы в виноградном соке. (приложение №1, рис.1.1-1.5),
(приложение №6, табл.1; рис.5.1)
В химическом составе
многих безалкогольных напитков содержится большое количество сахара. Чрезмерное
употребление данных напитков приводит к нарушению обмена веществ, что в свою
очередь грозит зашлакованности нашего организма. Если организм не будет
производить достаточное количество инсулина, то клетки организма теряют
способность усваивать глюкозу, которая накапливается в крови. Быстрое
накопление сахара можно доказать на примере его кристаллизации (выращивание
кристаллов). А увеличение концентрации сахара(глюкозы) в крови ведет к
появлению симптомов диабета или к ожирению.
Опыт №2. Выращивание
кристаллов сахара. Опыт я начала с приготовления сахарного
сиропа. В кастрюлю вылила 1 стакан воды и 1,5 стакана сахара. На среднем огне при
непрерывном помешивании растворила весь сахар. В получившийся сироп высыпала
оставшийся 1 стакан сахара и варила до полного растворения. Небольшое
количество сахара рассыпала на бумагу, затем обмакнула палочки в получившемся
сиропе, и обваляла их в сахаре. Картон проткнула шпажкой сделав дырочку
посередине таким образом, чтобы картон плотно прилегал к шпажке. Затем разлила
горячий сироп по прозрачным стаканам (важно, чтобы стаканы были прозрачными –
так процесс созревания кристаллов будет более увлекателен и нагляден), и
опустила палочки в сахарный сироп. Раствор должен быть горячим, иначе
кристаллы не будут расти. Я сделала цветные сахарные кристаллы. Для этого в
готовый сироп добавила натуральный пищевой краситель фиолетового цвета. Таким
образом, данный опыт наглядно показал высокое содержание сахара в газированных
напитках (приложение №2, рис.2.1-2.5.).
Сахар
ответственен за эпидемию ожирения. Российские медики
уверены, что основная причина развития ожирения у детей и взрослых заключается
в регулярном употреблении сахара. Сахар может вызывать зависимость, аналогичную
наркотической.
Сотрудники Института
питания РАМН заявляют, что в течение 5 лет количество россиян, страдающих от
лишнего веса, увеличилось. Так, прошлое анкетирование выявило ожирение у 16%
детей, в то время как новые данные говорят о 20%. По данным последнего
медицинского осмотра в нашей школе у подростков в возрасте 12–17 лет избыточную
массу тела имеют 26%, а ожирением страдают 9%, от общего числа обучающихся.
Частота избыточной массы тела и ожирения выше у мальчиков чем у девочек, и
данные показатели могут колебаться от возрастных особенностей (приложение №3, диаграммы
№1, 2, 3).
Опыт №3. Определение pH (кислотно щелочного
баланса) минеральной воды при помощи лакмусовой бумаги. Для этого опыта
понадобилась минеральная вода и лакмусовая бумага с эталонной шкалой. Растворы
и жидкости в отношении их кислотности считаются:
· нейтральными
при рН = 7 - если лакмусовая бумага не меняет своей цвет;
· кислыми при
pH< 7 - если лакмусовая бумага краснеет;
· щелочными
при рН > 7 - если лакмусовая бумага синеет.
В
пробирку я налила немного минеральной воды "Рычал-Су" окунула
лакмусовую полоску в исследуемый образец, подождала несколько секунд. Трактовка
результата была следующей: лакмусовая бумага стала
зелено-синей, то есть рН > 7, значит раствор - щелочной.
Хочу заметить, что для
определения точного результата понадобилось от 7 до 10 минут. Сразу после
проведенного опыта, цвет бумаги по шкале индикатора для определения кислотно
щелочного баланса совпадал с рН=8. Но через 10 минут, лакмусовая бумага окрасилась
сильнее, и уже совпадала с рН=9. Выводом данного эксперимента является то, что
минеральная вода является щелочным продуктом. Щелочные продукты – это, прежде
всего, растительная, натуральная пища, которая одновременно и очищает организм,
и обогащает его питательными веществами, а также создает оптимальную среду для
всех клеток. (приложение №4, рис.3.1-3.3.), (приложение №7, табл.2; рис.6.1-6.2.).
Опыт №4. Определение
углекислого газа в газированных напитках. Газированные
напитки, насыщенные углекислым газом, который обладает консервирующим
свойством, благодаря чему повышается стойкость напитков при хранении. На этом
польза углекислого газа в газированных напитках заканчивается. Обычный
углекислый газ, безопасный для здоровья человека, в реакции с водой дает
угольную кислоту, а она, в свою очередь, становится опасным раствором для
желудка. Для подтверждения наличия углекислого газа, я провела опыт с
газированными напитками. В начале я приготовила известковую воду из двух
растворов: хлорида кальция СаСl2 и нашатырного спирта NH4OH
(водного раствора аммиака). При их смешивании получилась прозрачная известковая
вода. Далее в две пробирки с известковой водой добавила газированные напитки. Я
использовала газированные напитки "Fanta" и "Coca-Cola". При
нагревании пробирок наблюдалось помутнение смеси известковой воды и
газированного напитка, а так же выпал осадок. Данная качественная реакция
доказывает содержание углекислого газа в газированных напитках. (приложение №5,
рис.4.1-4.4.), (приложение №8, табл.3; рис.7.1-7.2.).
III. Заключение
На основе
исследований и проведенных опытов можно сделать следующие выводы:
1)
изучив
теоретический материал по теме, я установила, что ассортимент безалкогольных
напитков необычайно разнообразен;
2)
при
изучении химического состава безалкогольных напитков было подтверждено наличие
в них глюкозы, сахара и углекислого газа, причем наибольшее количества
зарегистрировано в напитках такие как, соки и газированная вода. В напитках эти
вещества смешиваются в различных пропорциях, при этом добавляются и те
вещества, без которых немыслима современная пищевая промышленность:
консерванты, регуляторы кислотности, стабилизаторы, красители, ароматизаторы;
3)
по результатам работы можно сделать обоснованный
вывод о том, что выдвинутая гипотеза верна, а именно: можно определить
качество, химический состав и пищевую ценность безалкогольных напитков опираясь на научные
факты исследования;
4) из раствора сахара
можно вырастить кристаллы определённой формы, которая характерна для этой
молекулярной решётки и этого химического состава. Каждое кристаллическое
вещество имеет определенную свойственную ему внешнюю форму кристалла. Например,
для сахара это кубическая призма.
Повышенное содержание
сахара и других консервантов в безалкогольных напитках пагубно воздействуют на
живой организм. Они тормозят правильное развитие его, а в некоторых случаях и
вовсе губят. Молодые люди, покупая напитки, даже не задумываются об их
составе. Несмотря на активную рекламу, не все безалкогольные напитки безопасны
для здоровья, особенно при чрезмерном их употреблении.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.