Влияние заменителей сахара на живые организмы

Исследовательский проект по экологии

         Тема: «Влияние заменителей сахара на живые организмы.»

Автор работы: Бахтина Милена Дмитриевна

ученица 10 «А» класса МОУ «СОШ №36»

г.Магнитогорска

Научный руководитель: Бояринцева Светлана Валерьевна

учитель биологии

г. Челябинск   

 2017

      Содержание

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………...2

ЧАСТЬ 1: ТЕОРИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1.                    Дрозофилы, как подопытные животные…………………………..4

1.2.                    Опыты учёных и результаты опытов………………………………4

1.3.                    Мутагены и их виды………………………………………………...5

1.4.                    Заменители сахара и их виды………………………………………6

ЧАСТЬ 2: ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Анкетирование………………………………………………...………….9

2.2. Эксперимент с группой людей………………………………………….11

2.3. Эксперименты на дрозофилах…………………………………………..12

ВЫВОДЫ…………………………………………………………………….15

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………...16

Библиографический список………………………………………………..17

Приложение…………………………………………………………………..18

1

Введение

Актуальность
          В наше время во многих продуктах питания содержаться различные синтетические химические вещества (красители, заменители, консерванты, эмульгаторы и др). Вместо настоящего молока используют порошок (так называемое сухое молоко), многие продукты содержат красители, и почти все магазинные продукты, наверняка, содержат консерванты. Большинство из этих веществ, как нас уверяет Министерство Здравоохранения России, безвредны и не могут нанести серьёзных проблем организму человека. Но так ли это на самом деле? Всё больше людей начинают употреблять в пищу так называемые "сахарозаменители" (подсластители). Некоторые принимают их по медицинским показаниям, при наличии сахарного диабета. Также при грибковых заболеваниях, панкреатитах, гастродуоденитах - рекомендуют уменьшить количество потребления сахара. Но большинство употребляют сахарозаменители при ожирении, чтобы похудеть или просто сохранить фигуру стройной, и поэтому отказываются от высококалорийного сахара. Но какое воздействие может оказать такая замена на организм человека? Это я выясню в своей исследовательской работе.

Гипотеза: Подсластители пагубно влияют на живые организмы и могут вызвать необратимые процессы.

Цель моей работы: Изучить влияние заменителей сахара на мутации у живых организмов.

Задачи:

1) Определить,  насколько распространены заменители сахара среди людей старше 18-ти лет.

2) Выяснить влияние заменителей сахара на изменение массы тела у группы людей старше 18 лет.

3) Выяснить влияние заменителей сахара на мушек дрозофил.

2

Практическая значимость работы заключается в том, что результат моих исследований помогут показать влияние заменителей сахара на живые организмы.

Предмет работы: Сахарозаменитель сорбит и подсластитель цикламат натрия.

Объект работы: Фруктовые мушки (Дрозофила фруктовая), группа людей в возрасте от 18 лет, не являющиеся учениками или работниками школы.

       Новизна: Раньше в моей школе подобных исследований не проводилось.

                                                                                                                         3 

ЧАСТЬ 1: ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1.                 Дрозофилы, как подопытные животные.

          Дрозофилы – это род мух из семейства плодовых мушек. Длина их тела составляет 2-3,5 мм. Известно свыше 1000 видов. Они довольно широко распространенны. Мухи питаются соком растений и гниющими органическими веществами, а личинки – микроорганизмами. У дрозофил короткий жизненный цикл (в среднем 10 суток от яйца до мухи), высокая плодовитость. Возможность развития на агарсодержащих средах делают дрозофил удобными экспериментальными животными. Для генетических исследований важным свойством дрозофил является малое число хромосом (2n=8) и разнообразие естественных рас и мутантов. В лабораториях обычно разводят Дрозофил melanogaster, на которой проводят многочисленные исследования по генетике, физиологии, экологии, этологии, цитологии, закономерностям эволюции. [1]

          Около 61% известных человеческих заболеваний можно увидеть в генетическом коде плодовой мушки, 50 % белковых соединений дрозофилы имеют аналоги у млекопитающих. Дрозофилы используются в генетическом моделировании некоторых человеческих заболеваний, включая болезни Паркинсона, Хантингтона и Альцгеймера. Мушки также часто используются для изучения механизмов  иммунитета, диабета, рака и наркотической зависимости. [2]

1.2.                 Опыты учёных и результаты опытов

          Мутации - это изменения наследственных свойств организмов, связанных с нарушениями в составе и строении хромосом, несущих генетическую информацию. [3]
Впервые порядок генов в хромосоме удалось установить Альфреду Стертеванту при     выполнении им дипломной работы в мушиной лаборатории Т. Моргана. Стертевант первым понял, что данные из лаборатории Моргана можно использовать для построения физической

4

Х-хромосомы, на которой указывалось бы относительное расположение различных генов. [4]

          В 1932 г. В. В. Сахаров провел ряд экспериментов, в которых с помощью раствора йода сумел вызвать мутации у личинок дрозофилы. У особей мух, развившихся из этих личинок, частота мутаций оказалась в несколько раз выше, чем у контрольных насекомых. Позднее еще в нескольких советских лабораториях (С. М. Гершензоном, М. В. Лобашовым, И. А. Рапопортом) и в Англии (Ш. Ауэрбах) было доказано мутагенное действие ряда химических веществ. После второй мировой войны химический мутагенез стали изучать очень широко, но наиболее значительных результатов ученые достигли после того, как была установлена структура дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). [3]

1.3.                 Мутагены и их виды

          Мутагены — это химические или физические факторы, вызывающие наследственные изменения — мутации. Мутагены бывают физические, химические и биологические.

          Химические мутагены являются самыми распространёнными в группе. На сегодняшний день открыто много различных химических мутагенов: гидроксиламин, гидразины, азотистая кислота, различные акридиновые красители, аналоги азотистых оснований, уретаны, многие ядовитые и отравляющие вещества (например, азотистый и серный иприт). [3]

Также к химическим мутагенам относятся:

·         некоторые пестициды

·         некоторые пищевые добавки (например, ароматические углеводороды,  цикламаты);

·         продукты переработки нефти;

·         органические растворители;

·         лекарственные препараты [5]

5

1.4.       Заменители сахара и их виды

Все заменители сахара делятся на две группы:

- природные (сахарозаменители)

- синтетические (подсластители).

          Сахарозаменители – это пищевые добавки, которые изготавливают из природных компонентов без добавления привычного нам сахара (сахарозы). Сахарозаменители вводят в продукты питания для придания им сладости.

          Подсластители – это синтетические пищевые добавки. Они не калорийны, и не являются источником энергии для организма. Их употребляют  при сахарном диабете, а так же при ожирении.

К сахарозаменителям относят:

1.     Фруктоза

2.     Ксилит и сорбит

3.     Стевия

К подсластителям относят:

1.     Аспартам

2.     Сахарин

3.     Цикламат

4.     Тауматин [6]

          Цикламат натрия (Е952)— представляет собой цикламовую кислоту и два варианта ее солей — калиевые и натриевые.

          Это вещество в 30 раз слаще сахара, но бескалорийное. Благодаря синергетическому эффекту в сочетании с другими подсластителями, его используют вместе с аспартамом, сахарином натрия или ацесульфамом.

          Цикламат натрия появился в 1937 году в Американском Университете штата Иллинойс. Тогда, никому не известный на тот момент студент, Майкл Свед, работал над созданием жаропонижающего средства.

          Закурив в лаборатории, он положил сигарету на стол, а взяв ее снова, ощутил сладкий вкус. Так новый подсластитель вышел на потребительский рынок.

6

          Через несколько лет цикламат был продан фармацевтической кампании  «Abbott Laboratories», которая собиралась использовать его для улучшения вкуса ряда лекарственных препаратов.

          Были произведены необходимые исследования, и в 1950 году подсластитель появился в свободной продаже. В то же время цикламат начали продавать в виде таблеток для диабетиков.

          Однако, одновременно с их запуском в производство, в США проводятся дополнительные исследования по влиянию цикламата на живой организм и выясняется, что в больших дозах это вещество способно провоцировать у крыс-альбиносов появление раковых опухолей и в 1969 года в США цикламат натрия запрещают. Но с начала 70-х годов было произведено много исследований по реабилитации подсластителя и сегодня цикламат разрешен к использованию на территории РФ и ещё в 55 странах мира, среди которых государства ЕС. [7]

          Сорбит (Е 420) — это органическое соединение, которое встречается в живой природе в водорослях и плодах некоторых растений, используют в производстве аскорбиновой кислоты.

Калорийность пищевого сорбита не намного ниже (составляет 260 ккал на 100 грамм), а вот показатель сладости уступает и составляет примерно 40% от обычного сахара. Соответственно, для похудения этот подсластитель не очень подходит.

          Подсластитель Е 420 обладает крайне низким гликемическим индексом (всего 9 единиц). Для сравнения у сахара этот индекс около 70-ти, а у фруктозы  порядка 20-ти. Однако это не означает, что сорбит совсем не повышает уровень глюкозы.

          Именно низкий гликемический индекс является причиной частого использования сорбита для приготовления шоколада, печенья и конфет для диабетиков.

7

Вредные эффекты:

·      незначительно влияет на уровень глюкозы и инсулина, но все же влияет

·      имеет высокую калорийность

·      вызывает кишечные расстройства

·      может вызвать еще большее увеличение веса

Полезные свойства сорбита:

·      желчегонное

·      слабительное

·      пребиотическое [8]

Выводы: Из найденного и прочитанного мной материала я сделала выводы:

1)   Сахарозаменители производят из природных компонентов. Они содержат небольшое количество сахарозы и имеют небольшую калорийность.

2)   Подсластители изготавливают из синтетических химических компонентов. Они не содержат сахарозы и имеют нулевую калорийность.

3)   Сорбит имеет как полезные, так и вредные свойства. Е420 плохо помогает при ожирении, однако его активно используют для приготовления печенья, шоколада и других продуктов для диабетиков.

4)   Про цикламат натрия известно крайне мало, кроме того что в больших дозах он может вызвать возникновение раковых опухолей. Однако, на сегодняшний день Е952 разрешён к использованию на территории РФ.

8

ЧАСТЬ 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Анкетирование

          Приступив к практической части своей работы я провела опрос среди людей старше 18-лет. (см. Приложение 1) Я ходила по общественным местам и выборочно задавала людям вопросы. Не все соглашались на них отвечать, но в итоге мной было опрошено 100 человек. Из них 61 человек употребляют заменители сахара.

          По данной диаграмме мы видим, что большая часть людей (61 человек) употребляют различные заменители сахара. Причины употребления таких заменителей довольно разнообразны, но я выделила две основные: диета и медицинские показания (сахарный диабет). В итоге из 61 человека: 48 человек (~ 79%) употребляют сахарозаменители для похудения, 13 человек (~ 16%) по медицинским показаниям и 3 человека (~ 5%) по другим причинам.

9

           Из 48 человек, употребляющих заменители сахара для похудения, я выяснила, что большая часть принимает их менее года и многие не заметили особых изменений в весе.

Продолжительность употребления заменителей сахара
Продолжительность	0 – 6 месяцев	6 месяцев – 1 год	1 – 2 года	Более 2-х лет
Количество человек	2	20	10	16

Изменение веса
Количество человек	Замеченные изменения
36	Нет изменений
2	Похудели на 1 и более кг
10	Потолстели на 2 и более кг

10

Вывод: По результатам анкетирования можно заметить, что многие люди употребляют в пищу подсластители в надежде похудеть, и многие принимают их уже довольно длительное время, но не у всех выходит сбросить вес. Вес большинства остался неизменным, а некоторые, даже наоборот прибавили пару килограмм.

2.2. Эксперимент с группой людей

          Я решила проверить, можно ли похудеть с помощью подсластителей. Для этого я провела эксперимент на группе людей. Я взяла небольшую группу людей из 18 человек старше 18-ти лет (9 - имеют проблемы с лишним весом, 9 - таких проблем не имеют). На протяжении двух месяцев они исключили из их рациона все сахаросодержащие продукты и заменили его различными подсластителями. Для эксперимента мы взяли 2 самых распространённых подсластителя марок «Сладис» и «Great Life». Качественный состав обоих заменителей одинаков, разница лишь в цене. (см. Приложение 2)

          В течение первого месяца группа принимала дешёвый подсластитель марки «Сладис». Мы сделали контрольные замеры веса перед началом эксперимента и производили последующие измерения каждую неделю. По окончании эксперимента мы получили следующие результаты: (Приложение 3)

1)   Вес 15 участников остался неизменным;

2)   Вес 2 участников уменьшился;

3)   Вес 1 участников увеличился;

          В течении второго месяца группа принимала дорогой сахарозаменитель марки «Great Life». Мы так же сделали контрольные замеры до начала эксперимента и последующие измерения каждую неделю. Так мы получили следующие результаты: (Приложение 4)

1)   Вес 14 человек остался неизменным;

2)   4 человека из группы, страдающих лишним весом, имеют прибавление в весе;

11

Вывод: Таким образом, результаты эксперимента показывают, что, независимо от цены и марки подсластителя, они одинаково неэффективны для снижения веса. Так же хотелось бы отметить, что у всех участников было замечено повышение аппетита. В обоих случаях люди просто не получали достаточное количество глюкозы для работы мозга. Отсюда сильный голод, малая работоспособность, быстрая утомляемость и рассеянность.

2.3. Эксперименты на дрозофилах

          Для следующего эксперимента я взяла фруктовых мушек дрозофил. Эти мушки имеют большую плодовитость и быструю смену поколений, что позволяет быстрее выявить мутации, а малое количество хромосом делает эти мутации более заметными. Поэтому дрозофилы отлично подходят для подобных исследований.

          Для того, чтобы начать эксперимент, мне сначала нужно было получить дрозофил.

                        Оборудование: одна трёхлитровая банка, марля и гниющие бананы.

          На горлышко банки наматываем марлю таким образом, чтобы марля проваливалась внутрь банки. На полученный «гамак» нарезаем немного бананов и оставляем на светлом месте. Через некоторое время на бананы слетаются фруктовые мушки. Они откладывают яйца,  которые проваливаются через марлю внутрь банки вместе с гниющими бананами. Из яиц вылупляются личинки, которые, впоследствии, превращаются в мух, и живут и размножаются уже внутри банки. (см. Приложение 5)

          Полученную стаю мушек я разделила на 3 группы (по 3 пары «самец-самка» в каждой). У каждой группы, изначально, была одинаковая среда обитания. Это была питательная среда, состоящая из тщательно перемешанной однородной помидорной массы. Эту массу я готовила по следующему рецепту:

12

Обычная питательная среда для дрозофил:

1) Берём 4-5 помидоров маленького размера, стакан кипячёной воды.

2) Перемалываем в блендере помидоры до консистенции неоднородной массы.

3) Добавляем воду и затем доводим до однородной массы.

          Такая среда хороша тем, что содержит естественное количество сахарозы, а значит, она максимально приближена к природным условиям.

          После того, как дрозофилы дали первое потомство, я начала первый этап эксперимента.

Эксперимент №1

          В сосуд с первой группой я добавила в питательную среду сахарозаменитель сорбит. Во вторую подсластитель цикламат натрия. Третий сосуд я оставила неизменным – это контрольная группа. (см. Приложение 6). Я вела наблюдения за сменяющимися поколениями во всех трёх сосудах. По истечении двух недель я получила следующие результаты (Приложение 7):

Питательная среда содержит	Что наблюдала
Сорбит	Замечен резкий прирост рождаемости (примерно в 10 раз), мушки довольно активны, реагируют на внешний раздражитель (постукивание по банке).
Цикламат натрия	Очень маленькая рождаемость, мухи малоподвижны, вяло реагируют на внешний раздражитель

          Так же я решила рассмотреть их поближе. Для этого мне нужно было заморить их на некоторое время таким образом, чтобы они не погибли. Для этого я поместила их на 30 минут в холодильник с температурой +2 градуса. Такая температура не убивает мух, но делает их малоподвижными и они засыпают.

13

          При ближайшем рассмотрении нескольких особей (я брала по 3-4 особи из каждой банки) я заметила, что они сильно отличаются друг от друга в размерах (Приложение 8):

Сосуд	Самец	Самка
Сорбит	3-3,5 мм	3,5-4 мм
Цикламат натрия	1-1,5 мм	1,5-2 мм

Вывод: Из проведённого эксперимента можно сделать вывод, что сахарозаменитель сорбит довольно благоприятно влияет на организм дрозофилы, в отличие от цикламата натрия. Недостаток сахарозы в организме дрозофилы сделал их маленькими, неподвижными и сократил их рождаемость. Они плохо реагируют на внешние раздражители (постукивания по сосуду и яркий свет).

Эксперимент №2

          Для выявления мутаций проведём следующий эксперимент. Возьмём группу дрозофил, которые жили на питательной среде с добавлением цикламата, и разделим её на 3 части. Первую группу посадим на обычную помидорную смесь, такую же, какая была у контрольной группы в «Эксперименте №1». Вторую поместим в банку со смесь помидор и обычного сахара. А третью оставим в сосуде с цикламатом. Эксперимент так же длился 2 недели, и по истечении это срока я получила следующие результаты:

Группа 1 (Помидорная смесь)

Группа приспособилась к новым условиям, рождаемость выросла и через 2 поколения муки стали естественного размера, как в контрольной группе эксперимента №1 (Приложение 9)

14

Группа 2 (Помидорная смесь + сахар)	Произошло резкое массовое вымирание группы, в живых остались лишь некоторые особи, которые смогли приспособиться к новым условиям. Через 3 поколения дрозофилы вернулись к естественным размерам, как в контрольной группе эксперимента №1 (Приложение 10)
Группа 3 (Помидорная смесь + цикламат натрия)	Группа не изменилась и продолжала размножаться, хотя и с плохой рождаемостью

Вывод: Цикламат натрия не оказал серьёзного действия на визуальные мутации у дрозофилы, но он вызвал неблагоприятные внутренние изменения, которые отразились на состоянии дрозофилы. Цикламат вызвал у дрозофил плохую рождаемость, сделал их малоактивными. Причины вымирания группы 2 мне не известны. Возможно, в результате отсутствия сахарозы в питательной среде мухи, со временем, через несколько поколений у них пропал какой-то фермент, перерабатывающий сахарозу, и это вызвало резкую смерть группы 2.

ВЫВОДЫ

1)   Большой процент людей старше 18-ти лет употребляют сахарозаменитель, с целью  похудения.

2)   Употребление сахарозаменителя, не помогает сбросить лишние килограммы, а напротив повышает аппетит, что может вызвать набор лишних килограммов.

3)   Подсластители пагубно влияют на живой организм. Чрезмерное и бесконтрольное употребление подсластителей, может привести к необратимым последствиям в организме.

15

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

          Все, поставленные мной задачи, достигнуты. Мне удалось выявить вредные свойства подсластителя и его пагубное влияние на организм дрозофилы. Исходя из этого, можно предположить, что будет с человеком, который долгое время будет бесконтрольно употреблять подсластитель. Моя гипотеза о вреде подсластителей подтвердилась. Также я доказала, что такие вещества не эффективны против ожирения, и перед тем как их употреблять, стоит задуматься.

16

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.

1) Гиляров М.С. Большой энциклопедический словарь / гл. ред. М.С. Гиляров. – 3-е (репр.) изд. – М. : Большая рос. энциклопедия, 2001. – 863, [1] с., [30] л. цв. ил. – (Большие энциклопедические словари). – Библиогр.: с. 753-765. - Указ.: с. 766-857.

2) Дрозофила фруктовая. [Электронныйресурс] URL:https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D1%80%D0%BE%D0%B7%D0%BE%D1%84%D0%B8%D0%BB%D0%B0_%D1%84%D1%80%D1%83%D0%BA%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F   ( дата обращения 14.10.2016)

3) Как вызывают мутации . [Электронныйресурс] URL: http://www.zoodrug.ru/topic1790.html ( дата обращения 16.10.2016)

4) Мутаций у дрозофилы. [Электронныйресурс] URL:  http://chem21.info/info/1355392/ (дата обращения 14.10.2016)

5) Мутагены. [Электронныйресурс] URL:  https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D1%83%D1%82%D0%B0%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D1%8B (дата обращения 29.09.2016)

6) Сахарозаменители и подсластители – забота о здоровье или маркетинговый ход? [Электронныйресурс] URL:   http://specialfood.ru/sf-sovety/dlya-diabetikov/saxarozameniteli-i-podslastiteli-zabota-o-zdorove-ili-marketingovyj-xod/#5 (дата обращения 18.10.2016)

7) Цикламат натрия (е952): вреден ли данный подсластитель? [Электронныйресурс] URL:   http://saxarvnorme.ru/vreden-li-podslastitel-ciklamat-natriya-e952.html (дата обращения 8.10.2016)

8) Сахарозаменитель сорбит: вред и польза ? [Электронныйресурс] URL:   http://saxarvnorme.ru/saxarozamenitel-sorbit-sorbitol-polza-i-vred-pri-diabete.html#h2_6 (дата обращения 16.10.2016).

17

ПРИЛОЖЕНИЯ.

Приложение 1.

1)    Употребляете ли вы сахарозаменители (подсластители)?	Да/Нет
2)    По какой причине вы употребляете сахарозаменители (подсластители)?	Медицинские показания/диета
3)    Как долго вы употребляете сахарозаменители (подсластители)?
4)    На сколько вы похудели?

Приложение 2.

18

Приложение 3.

Номер участника экспери-мента	Вес до начала экспери-мента, кг	Вес за первую неделю, кг	Вес за вторую неделю, кг	Вес за третью неделю, кг	Вес за четвёртую неделю, кг	Разница, кг
1	42	42	42	42	42	0
2	44	44	44	44	44	0
3	46	46	46	46	46	0
4	46	46	46	46	46	0
5	48	48	48	48	48	0
6	49	49	49	49	49	0
7	50	50	50	49	49	-1
8	52	52	52	52	52	0
9	54	54	54	54	54	0
10	70	70	70	70	69	-1
11	72	72	72	73	74	+2
12	74	74	74	74	74	0
13	74	74	74	74	74	0
14	76	76	76	76	76	0
15	78	78	78	78	78	0
16	80	80	80	80	80	0
17	82	82	82	82	82	0
18	90	90	90	90	90	0

Приложение 4

Номер участника экспери-мента	Вес до начала экспери-мента, кг	Вес за первую неделю, кг	Вес за вторую неделю, кг	Вес за третью неделю, кг	Вес за четвёртую неделю, кг	Разница, кг
1	42	42	42	42	42	0
2	44	44	44	44	44	0
3	46	46	46	46	46	0
4	46	46	46	46	46	0
5	48	48	48	48	48	0
6	49	49	49	49	49	0
7	50	50	50	50	50	0
8	52	52	52	52	52	0
9	54	54	54	54	54	0
10	70	70	70	71	71	+1
11	72	72	72	72	72	0
12	74	74	74	74	74	0
13	74	74	74	74	74	0
14	76	76	76	77	78	+2
15	78	78	79	80	80	+2
16	80	80	80	80	80	0
17	82	82	82	82	82	0
18	90	90	91	92	93	+3

19

   Приложение 5.

Приложение 6.

Сосуд с сорбитом                                           Сосуд с цикламатом натрия

20

Контрольная группа

Приложение 7.

               Цикламат натрия                                             Сорбит

21

Приложение 8.

22

Приложение 9.

Приложение 10.

23