Исследовательский проект Газированные напитки: польза или вред

ГАЗИРОВАННЫЕ НАПИТКИ: ПОЛЬЗА ИЛИ ВРЕД?

Романец Владислав Иванович
Ханты – Мансийский автономный округ – Югра, г. Нефтеюганск
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Лицей №1»
9 Б класс
ВВЕДЕНИЕ
В современном мире огромной популярностью среди детей и взрослых пользуется газированная вода, особенно в жаркие летние дни. Дело не в мировой моде на здоровый образ жизни, а, скорее, в растущем уровне информированности и образованности. Поэтому будет исторически справедливее, да и проще, вспомнить сначала о более давних и потому более привычных газированных напитках, и, оттолкнувшись от них, попытаться ответить на интересующие нас вопросы.
Итак, в современных словарях и энциклопедиях газированные напитки определены как напитки, насыщенные углекислым газом, отличающиеся своеобразным приятным вкусом, освежающими свойствами и, так называемой, игристостью - интенсивным и продолжительным выделением пузырьков газа. Газирование напитков производится либо механическим введением и растворением в жидкости технического углекислого газа (столовые питьевые воды, фруктовые напитки), когда напитки газируют под давлением в специальных аппаратах; либо насыщением напитка естественным углекислым газом, выделяющимся при брожении (квас). К примеру, настоящий квас готовится из солода - биологически активного вещества проросших зерен; все самое ценное экстрагируется в квасное сусло, где в процессе молочнокислого брожения появляются еще и ферменты, помогающие переваривать и усваивать пищу.
Мы предпочитаем эти напитки в большинстве случаев потому, что они гораздо дешевле соков и вкуснее воды. Газировка – это очень вкусно, но, говорят, не совсем полезно. На тему газировок существует столько страшилок, что не знаешь, какую первой проверять у врачей. Поэтому я решил более подробно изучить состав и свойства газированных напитков: из чего же в действительности состоит легендарная газировка – вкусный напиток с пузырьками. Оказывает ли влияние на организм? Если «да», то какое?
Гипотеза: – знание состава газированных напитков позволит избежать отрицательное воздействия газированных напитков на здоровье человека.
Объект исследования: газированные напитки.
Предмет исследования: кока – кола, спрайт, фанта, лимонад, квас.
Цель: изучить химический состав газированных напитков и влияние их компонентов на здоровье человека.
Задачи:
Изучить литературу по данной теме.
Подобрать методы исследования
Определить состав кока – колы, спрайта, фанты, лимонад, кваса.
Изучить химические свойства газированных напитков
Выявить основные меры профилактики отрицательного влияния газированных напитков на организм человека.
Изучить результаты.
Методы исследования:
аналитические:
анализ литературы по теме, поиск необходимой информации в сети Интернет;
анализ полученных данных в ходе исследования;
сопоставление полученных данных.
деятельностные:
практические исследования среди одноклассников;
разработка методических рекомендаций и проведение занятия для обучающихся 4 классов «Газированные напитки: польза или вред?».
ГЛАВА 1.Газированные напитки
Природная вода с газом известна с древнейших времён и использовалась в лечебных целях (Гиппократ посвятил этой воде целую главу своего труда и велел не только пить её, но и купаться в ней). Одним из древнейших сладких газированных напитков является квас. В XVIII веке минеральную воду начали разливать в бутылки и развозить по миру. Однако она стоила весьма дорого и к тому же быстро выдыхалась. Поэтому были предприняты попытки искусственно газировать воду.
Когда-то у бутилированной воды существовал свой Старый и Новый Свет. Старый Свет - это Европа, Западная и Восточная, включая Россию. В Новом Свете располагаются как традиционные рынки воды (в США), так и самые молодые - например, в Китае.
Традиции в Новом Свете разные, и рынком там правят современные интересы. В настоящее время в Старом Свете наблюдается тенденция движения к Новому Свету, хотя именно в Старом Свете базируются два самых крупных мировых производителя бутилированной воды - Nеstle и Dапопе.
В 19 веке рынок существенно расширился преимущественно за счет лимонада, имбирного пива и других ароматизированных безалкогольных напитков, а не за счет газированных и искусственных вод типа сельтерской. Такая тенденция к увеличению доли потребления не бутилированных безалкогольных напитков отмечалась, прежде всего, в Великобритании благодаря достижениям в области обеспечения безопасности и вкусовых характеристик питьевой воды, чего нельзя сказать о континентальной Европе. Такие минеральные воды, как немецкая Apollinaris, в 1890-х годах все еще оставались модными для составления коктейлей, но рынок их был невелик. К 1902 году начались дискуссии о «натуральности» воды. В суд был подан иск относительно правомерности называния воды Apollinaris «натуральной минеральной водой» (дело «Дэвенпорт против Apollinaris») поскольку состав воды в бутылке порой отличался от состава этой родниковой воды.
Как бы то ни было, основные тенденции 20 века, особенно в Великобритании, остались прежними и сводились к постоянному росту потребления безалкогольных напитков. Первые фруктовые сквоши (жидкие композиции, разбавляемые для быстрого приготовления лимонада газированной водой) появились перед первой мировой войной. В 1930 году появилась Coca-cola, которая оставалась почти неизвестной в Европе вплоть до высадки американских войск. Таким образом, из за хорошего качества питьевой воды Великобритания отличалась от континентальной Европы. В новом свете бутилированные воды стали безопасны, надежны, постоянны, освежающей и удобной альтернативой водопроводной воде. Так как потребители все более осознанно относились к своему здоровью, бутилированная вода имела преимущество перед другими безалкогольными напитками. В некоторых странах без устойчивого водоснабжения безопасной для здоровья водой бутилированная вода – отнюдь не роскошь [1].
1.1. История изобретения
Первому создать газированную воду удалось английскому химику Джозефу Пристли в 1767 году. Это удалось ему после экспериментов с газом, выделяющимся при брожении в чанах пивоваренного завода. Затем швед Тоберн Бергман в 1770 году сконструировал аппарат, позволяющий под давлением, с помощью насоса, насыщать воду углекислыми пузырьками и назвал его сатуратором (лат. Saturo - насыщать).Первым промышленное производство газированной воды начал Якоб Швепп. Он в 1783 году усовершенствовал сатуратор и создал промышленную установку для выпуска газированной воды. В начале XIX века Швепп для удешевления производства стал применять для газирования обычную пищевую воду - напиток стали называть «содовая».
Новинка быстро распространилась по Англии (такой водой стали разбавлять крепкие алкогольные напитки) и её колониям, позволив Швеппу основать компанию «Schwepp & Co», от которой пошла торговая марка «Schweppes».
В дореволюционной России бутылочная вода считалась напитком «господским», её называли сельтерской, по названию напитка (взято от немецкого минерального источника Нидерзельтерс), производимого петербургским рестораном Ивана Излера в 30-х годах XIX века.
В 1886 г. впервые были выпущены в продажу и ныне существующие - Coca-Cola и Dr. Pepper. Изначально Coca-Cola производилась из настойки листьев коки и орехов кола, аптекарь Джон Пембертон придумал рецепт сиропа, предназначенного для лечения головной боли и простуд и догадался разбавить его газированной водой. В 1898 г. появилась Pepsi-Cola (по некоторым версиям, изначально - лекарство от расстройств кишечника), которая была придумана аптекарем Калебом Брэдхемом, смешавшим экстракт из орехов кола, ванилин и ароматические масла.
Успех газировки оказался весьма зависим от политических факторов. После начала Первой Мировой войны индустрия оказалась парализованной - причиной стал дефицит сахара. Производители оказались в тяжелом состоянии, потому что правительство США признало их товар не важным для обеспечения здорового питания американцев. Любопытно, что аналогичное решение власти США приняли и во время Второй Мировой войны, однако к этому времени американцы пристрастились к такого рода питью, поэтому в рацион американских солдат входили газированные напитки. Марк Пендерграст замечает, что у американских солдат на фронте могли быть проблемы с патронами и бинтами, однако им всегда вовремя доставляли положенные бутылочки с «кокой».
В 1929 г. в США начался беспрецедентный экономический кризис «Великая Депрессия», который уничтожил множество мелких компаний, специализировавшихся на производстве такого рода товаров. Однако крупнейшие игроки уцелели. В том же 1929 году был изобретен лимонад Lithiated Lemon, который ныне известен под маркой 7Up. После окончания «сухого закона» его производители начали рекламировать лимонад, как замечательное средство для создания алкогольных коктейлей - благодаря этому 7Up пережил наиболее тяжелые годы. В дальнейшем в дело включились изобретатели: они усовершенствовали процесс смешивания сиропа и газированной воды (первыми, в 1922 г., это сделала Coca-Cola), наладили контроль за качеством продукции (до этого напитки, продаваемые под одной маркой, но производимые в разных городах, были часто разного вкуса), а также создали фирменные упаковки (бутылки).
ИСТОРИЯ КОКА - КОЛЫ
Первая бутылка Кока-Колы была произведена в 1886 году. Напиток изобрёл в Атланте фармацевт Джон Смит Пембертон, бывший офицер американской Армии конфедерации.
Названием новый напиток обязан бухгалтеру Пембертону Френку Робинсону, написавшему слова «Coca-cola» красивыми каллиграфическими буквами. Этот рисунок не изменился по сей день, и является логотипом фирмы. Новый напиток был обозначен как лекарство «от любых нервных расстройств» и начал продаваться в крупной городской аптеке в Атланте.
Выручка от продажи в первый год составила всего 50 долларов при затратах 70. Но постепенно популярность росла. И в 1888 году Пембертон продал права бизнесмену А. Г. Клэндлеру, который в 1892 году основал современную империю «The Coca-Cola Company» Популярность напитка стала расти лавинообразно, и уже через 50 лет кока-кола становится национальным напитком в США. Сейчас «Кока-кола» самый популярный безалкогольный напиток, распространившийся более чем на 200 стран по всему миру.
ИСТОРИЯ ПЕПСИ-КОЛЫ.
В 1959 году во время визита в США Никиту Хрущёва угостил «Пепси-колой» глава департамента международных операций «Pepsi Co» Дональд Кэндалл. В 1972 году был заключён контракт, в соответствии с которыми компания обязывалась построить СССР десять производственных цехов и поставлять на них концентрат напитка, а взамен на это получила эксклюзивный контракт на дистрибуцию водки «Столичная» в США. В 1974 году в Новороссийске был открыт первый завод по производству «Пепси-колы».
ИСТОРИЯ ЛИМОНАДА И СИТРО
В ХVII веке лимонадом назывался напиток, приготавливаемый из лимонного сока и лимонной настойки. Отсюда и его название – «Limonade», что значит «лимонизированный». Для приготовления напитка «Лимонад» используют сахар, лимонную кислоту, а также композицию, состоящую из лимонной настойки, яблочного сока и колера. Этот напиток обладает жёлтым цветом, освежающим вкусом и ароматом эфирных масел лимона. Налитый в стакан, он продолжительное время выделяет углекислый газ.
Для приготовления «Ситро» применяется сахар, лимонная кислота, мандариновая, апельсиновая и лимонная настойки. Напиток светло-жёлтого цвета, имеет освежающий вкус и своеобразный аромат смеси цитрусовых плодов. На этикетках лимонадов в составе, как правило, указан колер - так называют жженый сахар. Его получают путём нагревания увлажнённого сахара и применяют в качестве натурального красителя. Его раствор в воде имеет тёмно – коричневый цвет и характерный приятный запах.
ИСТОРИЯ КВАСА
Квас — очень древний напиток. Первые прототипы, представлявшие нечто среднее между квасом и пивом, появились ещё в Египте в 3 тысячелетии до нашей эры, описания весьма похожих на квас напитков сделали также Гиппократ, Геродот и Плиний Старший. Фруктовые квасы известны также в Вавилоне, хотя и не получили распространения в Древней Месопотамии. Славянам квас известен более тысячи лет. Первое же упоминание о квасе в русских письменных источниках датируется 996 годом: после крещения князь Владимир I приказал раздать народу «пищу, мёд и квас». Костомаров пишет: «Кроме простого, так называемого житного, приготовляемого из ячменного или ржаного солода, были квасы медвяные и ягодные».1.2. Популярные марки
Кока-кола (США) - с 1886 г.
Фанта (США) – с 1940-х г.
Спрайт (США) – с 1961 г.
Буратино (СССР)
Крем-сода

1.3. Состав газированных напитков
Благодаря своим освежающим и жаждоутоляющим свойствам безалкогольные напитки пользуются широким спросом. Освежающий эффект безалкогольных напитков обусловлен наличием в них растворенного диоксида углерода и органических кислот (лимонной, виннокаменной).
В состав безалкогольных напитков входят, как правило:
Сахар (11%)
Диоксид углерода
Краситель (сахарный колер, Е150)
Ортофосфорная кислота
Кофеин
Ароматизатор: ванилин, коричное масло, масло гвоздики, масло лимона (точная концентрация неизвестна)

1.4. Влияние компонентов газированных напитков на организм человека
Сегодня медицинские работники всё чаще говорят о том, 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:
калорийность напитков чрезмерно высока, вследствие чего их потребление вызывает ожирение. В Лос-Анджелесе, по этой причине была запрещена продажа колы и подобных напитков в школах, где они были заменены на молоко, минеральную воду и сок.
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.
При употреблении газированной воды из организма выводится в два раза больше жидкости, чем было выпито, что способствует искусственному обезвоживанию организма. Все сладкие напитки содержат калории, которые замедляют пищеварение, способствуют откладыванию жировых запасов, нарушению уровня сахара в крови и развитию кариеса. К тому же в них содержится фосфор, который способствует истощению запасов кальция в организме, а значит, кости постепенно становятся более хрупкими.
ГЛАВА 2. Практическая часть

Практическая часть нашего исследования состояла из трех этапов:
анкетирование учащихся 8 – х, 11 – х классов
изучение влияния газированных напитков на организм человека
экспериментальная часть

1. Анкетирование.
В анкетировании участвовали 47 учащихся 8 класса и 24 ученика 11класса. Большинство анкетируемых выбрало обычную воду наиболее предпочитаемым для себя напитком. Это связано с её необходимостью и доступностью. На втором месте – сок, который многие люди, несмотря на огромное количество химических добавок в нем, считают наиболее полезным в наши дни напитком.
Квас на третьем месте, однако в рейтинге газированных напитков квас уверенно лидирует. С примерно равным количеством очков, IV и V места поделили газированные минеральные напитки и сладкие газировки.
Однако, несмотря на предпочтение кваса, соков и др. напитков сладким газировкам, многие анкетируемые часто употребляют именно подслащенные напитки. Кроме этого, большинство людей, испытывающих дискомфорт после употребления сладких газировок, всё равно продолжают регулярно употреблять их и испытывают после приема заметное улучшение настроения. Это может свидетельствовать о таких серьёзных проблемах, как привыкание и зависимость (Приложение I)
2. Изучение влияния газированных напитков на организм человека
Я ознакомился с  составом газированной воды, воздействием её на здоровье человека. Выяснил, что в её состав практически всегда входят следующие вещества: углекислый газ, сахар, красители и ароматизаторы, кофеин, консерванты.
Как же они влияют на здоровье человека? Углекислый газ  вызывает вздутие, одышку, икоту. Сахар негативно влияет на функционирование поджелудочной железы и эндокринной системы человека, может вызвать  ожирение у детей и взрослых, сахарный диабет и атеросклероз. Красители и ароматизаторы дают нагрузку на печень, приводят к различным аллергическим реакциям – от насморка и сыпи до бронхиальной астмы, разрушают эмаль зубов, что приводит к кариесу. Кофеин способствует истощению нервной системы, сопровождающейся головными болями, усталостью, повышает нагрузку на сердце. Основными консервантами являются лимонная или ортофосфорная кислота, а также бензоат натрия (Е211). Лимонная кислота -  воздействует на эмаль зубов. Более опасная – фосфорная кислота, способная вымывать кальций из костей, что опасно развитием остеопороза, бензоат натрия (Е211)  может повредить ДНК человека.
Медработники на основе многолетних исследований и наблюдений определили противопоказания к употреблению газированной питьевой воды и других газированных напитков:
Людям с хроническими заболеваниями желудочно-кишечного тракта категорически противопоказано употребление таких напитков, поскольку пузырьки углекислого газа действуют раздражающе на слизистую, вызывая обострение воспалительного процесса. Даже минеральную воду для лечения многих желудочно-кишечных заболеваний врачи рекомендуют пить после удаления из нее газа.
Детям младше 3 лет желательно такие напитки вообще не давать.
Тем, кто страдает аллергическими заболеваниями или имеет избыточный вес, не рекомендуется употреблять газированные напитки в больших количествах.
В отличии от газированных напитков натуральный квас обладает приятным освежающим вкусом, улучшает обмен веществ, благотворно влияет на сердечно-сосудистую систему. Квас хорошо утоляет жажду благодаря содержащимся в нём кислотам — молочной и уксусной; обладает высокой энергетической ценностью, способствует пищеварению благодаря содержащейся в нём углекислоте, которая облегчает переваривание пищи, её всасывание и повышает аппетит. Также он содержит витамины B1 и E, свободные аминокислоты, сахара, микроэлементы и ценные ферменты (от лат. fermentum — «закваска»), поднимает тонус. Квас может использоваться даже как основной продукт питания: в голодные годы он спасал людей от истощения.
3. Экспериментальная часть
Мною проведено шесть опытов:
Опыт №1     Проба с мелом
Я использовал газированную воду «Кока-Кола», «Фанта», «Спрайт», «Лимонад», «Крем-сода»
Пронумеровал стаканы и разлил воду под номерами: 1- «Кока-Кола», 2- «Фанта», 3- «Спрайт», 4- «Лимонад», 5- «Крем-сода».
Положил в стаканы по кусочку мела.
НАБЛЮДЕНИЯ: Во всех растворах начал выделяться углекислый газ, особенно бурно протекала реакция в пробах: №4 («Лимонад») , №5 («Крем сода»): 2C6H8O7 + 3CaCO3 = Ca3(C6H5O7)2 + 3CO2 + 3H2O
ВЫВОД: газированная вода всех видов содержит ионы водорода, что способствует выделению  углекислого газа.
Опыт №2             Проба  со  ржавчиной
Я взял бутылочку «Кока-Колы», стакан, ржавый гвоздь.
Опустил ржавый гвоздь в стакан с газированной водой «Кока-Кола».
Оставил гвоздь в «Кока-Коле» на сутки. Я вынул гвоздь из стакана с «Кока-Колой». Хорошо вытер гвоздь салфеткой.
НАБЛЮДЕНИЯ  (через сутки): Ржавчина уменьшилась в целом, в некоторых местах ржавчина исчезла совсем, так как произошла химическая реакция: 2H3PO4 + Fe2O3 -> 3H2O + 2FePO4
ВЫВОД: в состав газированной воды входит вещество, способствующее очищению металла от ржавчины
Опыт №3    Проба с накипью на чайнике 
В чайник с накипью я налил «Спрайт» и  вскипятил  его.
НАБЛЮДЕНИЯ:  накипь полностью исчезла.
C6H8O7 + CaCO3=Ca3(C6H5O7)2 + CO2 + H2O
ВЫВОД: Газированная вода «Спрайт» удаляет накипь. Это свидетельствует о том, что «Спрайт» имеет кислую среду.
Опыт №4 Проба с яичной скорлупой
Разлил воду в стаканы, и положил в них кусочки яичной скорлупы.
Наблюдения (через сутки): 3CaCO3+2H3PO4=Ca3(PO4)2+3CO2+3H2O
скорлупа в «Кока-Коле»  приняла тёмно-коричневую окраску и стала вязкой и мягкой;
Скорлупа в «Спрайте» не изменилась, но тоже стала вязкой и мягкой;
А скорлупа в минеральной воде «Аква  минерале» совсем не изменилась
Вывод: таким образом,
газированная вода марки «Кока-кола» содержит мощные красители, которые окрашивают яичную скорлупу;
газированная вода марок «Спрайт», «Кока-кола» хорошо растворяют карбонаты в яичной  скорлупе.
Опыт №5 Проба со сливочным мороженым и конфетами «Ментос» Разлил «Кока-Колу» в чистую подготовленную тару
- Положил в стаканчики с «Кока-Колой» сливочное мороженое (стаканчик №1) и драже «Ментос» (стаканчик №2).
Наблюдения : В обоих стаканчиках начала происходит бурная реакция с выделением углекислого газа.
Вывод: В «Кока-Коле» содержится большое количество бензоата калия и диоксида углерода, из-за чего она активно взаимодействует со сливочным мороженым и «Ментосом», частично разлагая их на воду и углекислый газ (поскольку молоко и конфеты являются углеводами).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Результаты моих исследований доказывают, что, действительно, газированные напитки оказывают отрицательное воздействие на организм человека. Исходя из результатов, полученных мною, можно предположить, что эти напитки не столь безопасны для нашего организма и, в частности, непосредственно для органов пищеварительной системы.
Современная жизнь ставит перед нами ни мало проблем, связанных со здоровьем человека. Сладкие и минеральные газированные напитки являются неотъемлемой частью жизни современного человека. Многие пьют их в огромном объёме, хваля за прекрасный вкус и забывая о пагубном влиянии на организм.
Возникает вопрос: почему квас – напиток, обладающий приятным освежающим вкусом и гораздо более полезный, чем, например, кока-кола или спрайт, – вытеснен практически на задворки потребительского рынка? Дело здесь не в стоимости или качестве продукта, а в той рекламе газированных напитков искусственного брожения. С экранов телевизоров и рекламных плакатов мы постоянно видим эти напитки: нам говорят, как они помогают в жару, восстанавливают силы и поднимают настроение. Кроме того, они являются спонсорами и символами многочисленных акций мирового значения.
Я считаю, что необходимо производить поддержку кваса, как полезного и вкусного отечественного продукта. Также очень важно вести разъяснительную работу с потребителями, особенно с детьми и подросткам. Рассказывать обо всех последствиях принятия сладких газированных напитков искусственного брожения и полном составе этих напитков (например, немногие знают, что основным красителем в кока-коле является кармин, изготавливаемый из насекомых кошенилей, что наверняка оттолкнуло бы значительное количество потребителей от этого продукта).
В качестве напоминания о вреде сладких газированных напитков искусственного брожения, мною была создана памятка (ПРИЛОЖЕНИЕ II), были проведены беседы с учениками 4-х классов «газированные напитки: польза или вред?»
ЛИТЕРАТУРА
Габриелян, О.С. Химия. 8 класс: учебник для общеобразовательных учреждений. М.: Дрофа, 2013г.
Королев Дмитрий Амосович «Русский квас», издательство «Пищевая промышленность», 1967;
«Буря в стакане», Вадим Эрлихман — Gala Биография, 2009;
Карапетьянц М. Х., Дракин С. И. «Общая и неорганическая химия». Москва,1994;
Волков А. И., Жарский И. М. Большой химический справочник — Мн.: Современная школа;
Большая Советская энциклопедия.
Интернет-ресурсы:
cocacolarussia.ru — официальный сайт ООО «Кока-Кола Экспорт Корпорэйшн»;
ПРИЛОЖЕНИЕ I
Анкета
1. Как часто вы пьете газированную воду?
А) раз в неделю - 3
Б) Два раза - 7
В) Редко - 33
Г) Ежедневно - 19
Д) Никогда - 9

2. Улучшается ли у вас настроение при приеме сладкой газированной воды?
А) Да - 21
Б) Нет - 32
В) Затрудняюсь ответить – 18

3 Вы обращаете внимание на состав газированной воды?
А) Да - 16
Б) Нет - 36
В) Иногда - 19

4. Расположите в порядке предпочтения напитки: сок, квас, газированная вода, сладкая газированная вода, обычная питьевая вода.
Напиток I ( наиболее предпочитаемый) II III IV V (наименее предпочитаемый)
Вода 33 12 10 5 10
Сок 22 30 12 7 1
Квас 8 16 25 9 13
Газированная вода 4 10 12 33 12
Сладкая газированная вода 4 3 12 16 36
5. Испытывали ли вы дискомфорт после употребления кока – колы, фанты или спрайта?
А) Да – 39 Б) Нет – 32