XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

Вода газированная относится к популярным охладительным и безалкогольным напиткам. В летнюю жару нет ничего лучше, чем освежающий напиток – сладкая газировка, например. Так думают многие, и неудивительно, что продажи газированных напитков летом многократно возрастают. Некоторые, особенно дети и подростки, настолько привыкают к любимой газировке, что покупают её круглый год.

В настоящее время газированные напитки вытеснили натуральные прохладительные напитки. Сегодня большая часть населения не может представить жизнь без разноцветной шипучки. С каждым годом употребление газированных напитков повышается, потому что газеты и журналы пестрят красочной рекламой.

Здравомыслящие родители не могут понять: неужели безобидная газировка, которую многие дети успели полюбить, опасна для здоровья?

Во всем мире уже давно ведутся разъяснительные беседы о вреде сладких газированных напитков для здоровья человека. Многие люди пьют их не для утоления жажды, а для того, чтобы почувствовать вкус этих напитков. Если о вреде табакокурения сегодня знает практически каждый, то о «газировке» сказать то же самое нельзя. Так, анкетирование подростков показало, что большинство из них (82,5%) знают о вреде сладких газированных напитков, но объяснить этого вредного воздействия на организм, они не могут. Основная проблема заключается в том, что за последние годы существенно изменились ассортимент и качество безалкогольных газированных напитков, однако меньше их употреблять не стали. Поэтому важно, чтобы люди умели выбирать напитки, состав которых окажет минимально негативное воздействие на организм.

В связи с этим мы считаем, что наша работа актуальна, так как она должна привлечь внимание подростков и их родителей, которые употребляют газированные напитки, чтобы не навредить своему здоровью.

Цель работы: изучение химического состава газированных напитков и их влияния на организм человека.

Задачи:

1. Рассмотреть историю применения газированных напитков.

2. Изучить классификацию и состав газированных напитков по литературным источникам и этикеткам.

3. Выявить влияние компонентов газированных напитков на организм человека.

1. История применения газированных напитков

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). 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 позже были предприняты попытки искусственно газировать воду.

Первому создать газированную воду удалось английскому химику Джозефу Пристли в 1767 году после экспериментов с газом, выделяющимся при брожении в чанах пивоваренного завода. Далее 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 ХlХ века Швепп для удешевления производства стал применять для газирования обычную пищевую соду – воду стали называть «содовая».

Новинка быстро распространилась по Англии и её колониям.

В отличие от США, где газировка в основном продавалась разлитой с бутылки, в других странах было принято потреблять её из перезаправляемых сифонов – как маленьких домашних, так и больших, устанавливаемых в кафе и барах. Позже появились и уличные автоматы по продаже газированной воды. В дореволюционной России бутылочная вода считалась напитком «господским», её называли зельтерской (сельтерской), по названию напитка (взято от немецкого минерального источника Нидерзельтерс), производимого петербургским рестораном Ивана Излера в 30-х годах ХlХ века.

Отрасль безалкогольных газированных напитков появилась в России после Октябрьской революции. В 1938-1942 гг. правительство предъявляет серьёзные требования к безалкогольной промышленности, которые направлены на увеличение объёмов выпускаемой продукции, а также повышения качества напитков с соблюдением рецептуры стандартов.

В 1946 г. в СССР создаётся Всесоюзный институт пивоваренной и безалкогольной промышленности. На данном этапе происходит расширение ассортимента оригинальных безалкогольных напитков с профилактическим действием на организм человека. Тогда же на мировом рынке появляются напитки, содержащие в своём составе кофеин. Создатели таких напитков рассчитывали привлечь студентов, бизнесменов и всех людей, кому срочно требовалось взбодриться. В девяностые годы выходит логическое продолжение – «энергетические напитки», содержащие огромные дозы кофеина и других бодрящих веществ, которые активно употребляются и по сей день.

По мнению аналитиков, в настоящее время рынок безалкогольных газированных и энергетических напитков – наиболее динамичный и прибыльный.

2. Классификация газированных напитков и их состав

Для газированных напитков характерно искусственное насыщение углекислотой до концентрации 0,3 – 0,6%. Помимо освежающего эффекта углекислота оказывает консервирующее действие при хранении напитков путём снижения рН напитка и бактерицидного 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 путём витаминизации.

К газированным безалкогольным напиткам относят газированную воду с добавлением сиропов, реализуемую через сатураторную сеть, газированные напитки в бутылках и сухие газированные напитки. Основу первых двух составляет газированная питьевая вода. Разнообразие 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.

Газированная вода– это питьевая вода, насыщенная углекислотой, оптимальное содержание которой составляет около 0,4% массы.

Для получения газированной воды в сатуратор подают одновременно охлаждённую до 4°С воду и углекислоту из баллона, доводя давление в сатураторе до 2 атмосфер.

Газированные напитки в бутылках–  насыщенные углекислотой водные растворы смесей сахарного сиропа, плодово-ягодных соков, экстрактов, настоев, вин, эссенций и другого основного и дополнительного сырья.

В бутылки вносят определенную дозу купажного сиропа (смесь всех составляющих напитка, за исключением газированной воды), разбавляемого затем газированной водой. После доведения до необходимого объёма бутылки с напитком герметично укупоривают кронен-пробками. На более современных предприятиях существует другая схема приготовления: купажный сироп смешивают с холодной водой и насыщают углекислотой в больших ёмкостях, после чего разливают в бутылки, которые немедленно герметизируют.

Газированные безалкогольные напитки в бутылках делят на 5 групп: на натуральном сырье, на синтетических ароматизаторах, тонизирующие, витаминизированные и для диабетиков.

Напитки, приготовленные на натуральном сырье (соках, сиропах, экстрактах, настойках), отличаются значительным содержанием сахара (10 – 12%, а в последнее время – 5 – 6%). Ассортимент этих напитков достаточно широк. Основной особенностью трёх последних напитков является исключение из рецептуры колера. Цвет их создаётся только за счёт цвета сырья.

Напитки на пищевых добавках – по органолептическим показателям эти напитки должны напоминать соответствующее плодово-ягодное сырьё. На этикетках бутылок этих напитков обязательно указывается вид пищевой добавки, введённой в бутылку.

Тонизирующие (бодрящие) напитки содержат тонизирующие настои и экстракты, благодаря чему эти напитки способны снимать утомление и оказывают жаждоутоляющее действие. В таких напитках могут содержатся настои лимонника, левзеи, эвкалипта, лавра и некоторых других растений. Некоторые напитки готовят на основе настоев грецкого ореха молочно-восковой зрелости, зверобоя, тысячелистника, солодкового корня, апельсина, зубровки, стеркулии платанолистной.

Ассортимент «тоников» с каждым годом возрастает. В композицию некоторых напитков входит настой орехов кола, богатых кофеином и теобромином, обладающих специфическими горьковато-смолистыми, близкими к мускатному тону вкусом и запахом. В формировании сенсорных свойств напитка участвуют также добавляемые в него эфирные масла цитрусовых. Сахаристость напитка – 5 – 6%. Тёмно-коричневый цвет ему придаёт добавленный колер. Однако в последнее время настой орехов на территории России не вводится. Кроме того, вместо сахара (сахарозы) вводят сахарозаменители. «Тоники» – это напитки только для взрослых.

Витаминизированные напитки отличаются повышенным содержанием витамина С, вносимого в виде аскорбиновой кислоты или в составе высоковитаминных экстрактов, соков и настоев (лимонного, апельсинового, чёрносмородинового). При использовании плодово-ягодных полуфабрикатов напитки одновременно обогащаются и витамином РР.

Напиток готовится на пастеризованном виноградном соке с добавлением аскорбиновой и сорбиновой кислот, имеет вкус и аромат, свойственные свежему винограду. Аналогично вырабатывают напиток из яблочного сока. Рецептура включает сахар, черничный, клюквенный и малиновый соки, аскорбиновую и лимонную кислоты, ромовую и ананасную эссенцию.

Наряду с витамином С вносят в напитки и бета-каротин (провитамин А) в дозах, необходимых для суточной потребности организма.

Напитки для диабетиков вместо сахара содержат пищевой сорбит и другие сахарозаменители. Для ароматизации применяют лимонную и апельсиновую настойки, а также ароматизаторы.

Влияние компонентов газированных напитков на организм человека

Взрослому здоровому человеку небольшое количество газированной воды не повредит. Но частое употребление сладкой газированной воды неблагоприятно отражается на здоровье. На основании анализа этикеток «газировок», мы решили выяснить, из каких веществ состоят сладкие газированные напитки, зачем их добавляют туда, а так же выяснить, как эти вещества влияют на организм.

Нами были изучены, на основании этикеток, наиболее популярные торговые марки сладких газированных напитков.

Все газированные напитки содержат углекислый газ – Е290.

Углекислый газ сам по себе безвреден, но постоянное его поступление в желудочно-кишечный тракт (особенно, если напиток сильной газации) раздражает и растягивает стенки желудка, увеличивает секрецию желудочного сока, что может привести к образованию гастритов, эрозий и язв.

Сахар очищенный (рафинированный) – один из факторов, способствующих разрушению зубов – кариесу. И даже если Вы будете чистить зубы два раза в день и полоскать рот после стакана газировки, это лишь уменьшит, но не устранит вредное влияние этого продукта и не обеспечит должной защиты.

В газировке содержится очень большое количество сахара, иногда оно доходит до пяти ложек на стакан. Это негативно влияет на функционирование поджелудочной железы и эндокринной системы человека. Кроме того, такое количество сахара приводит к избытку сахара в организме. Это может вызвать такие серьёзные проблемы со здоровьем, как: ожирение у детей и взрослых, сахарный диабет и атеросклероз.

Синтетические заменители сахара – дешёвые подсластители: Е950 – ацесульфам калия, Е951 – аспартам, Е954 – сахарин – потенциальные канцерогены.

Ацесульфам калия может ухудшать работу сердечно-сосудистой системы оказывать возбуждающее действие на нервную систему, кроме того, возможно привыкание.

Аспартам – генетически модифицированный нейротоксин, применяется как заменитель сахара, так как примерно в 200 раз слаще сахара, но по сравнению с ним не содержит углеводов и калорий.

Употребление напитков с аспартамом не утоляет жажду. Слюна плохо удаляет остаточный подсластитель со слизистой рта, поэтому после употребления напитков с аспартамом во рту остаётся неприятное ощущение приторности, которое хочется снять новой порцией напитка. В результате напитки с аспартамом становятся напитками для возбуждения жажды, а не для её утоления.

Фенилаланин, содержащийся в аспартаме, изменяет порог чувствительности, истощает запасы серотонина, что способствует при употреблении его в больших дозах развитию маниакальной депрессии, припадков паники, злости и насилия. Употребление продуктов с аспартамом противопоказано лицам, страдающим фенилкетонурией. В большинстве случаев (классическая форма) заболевание связано с резким снижением или полным отсутствием активности печёночного фермента фенилаланин-4-гидроксилазы, который в норме катализирует превращение фенилаланина в тирозин. Вследствие метаболического блока активируются побочные пути обмена фенилаланина, и в организме происходит накопление его токсичных производных – фенилпировиноградной и фенилмолочной кислот, которые в норме практически не образуются.

При нагревании до +30ºС аспартам распадается с образованием канцерогена формальдегида и высокотоксичного метанола. Проглоченный метанол (метиловый или древесный спирт, убивший или ослепивший тысячи любителей алкоголя) преобразуется в формальдегид, затем в муравьиную кислоту (яд красных муравьев). Формальдегид – это вещество с резким запахом, канцероген класса А, то есть формальдегид по классификации относится к той же группе веществ, что и мышьяк с синильной кислотой – смертельные яды!

Газировка добавляет в наш рацион ненужные, «непищевые» калории. К тому же, как было выявлено в одном из исследований, полные подростки получают более 10% своих калорий от газировок, тогда как у их сверстников с нормальным весом напитки обеспечивают только 7,6% калорий.

Любовь к газировке считается одной из причин эпидемии ожирения. В частности, по подсчетам Университета Техаса, примерно 33% людей, которые на протяжении долгого времени выпивают 1-2 банки подобных напитков в день, приобретают лишний вес или страдают ожирением; если доза «газировки» превышает 2 банки в день, то шансы к ожирению увеличиваются до 47%.

Те, кто пьют газированные напитки вместо молока или других молочных продуктов, скорее всего, будут иметь более низкое содержание кальция. А это чревато развитием остеопороза, заболевания, при котором кости становятся хрупкими и легко ломаются. Взрослые теряют способность накапливать кальций в костной ткани, именно поэтому рекомендуется потреблять больше кальция в возрасте от 9 до 18 лет. Развитие остеопороза обычно проявляется после пятидесяти, и вред газировок сразу не заметен. Но исследования показывают, что и 3-15-летние дети, у которых были переломы костей, имели более низкую плотность костной ткани, которая могла быть следствием низкого потребления кальция.

Е211 – бензоат натрия является канцерогеном и консервантом, то есть веществом, которое подавляет деятельность микроорганизмов и сохраняет товарный вид продукта, продлевая срок его годности.

Наиболее опасным становится бензоат натрия, когда вступает в реакцию с аскорбиновой кислотой. Здесь стоит отметить, что аскорбиновая кислота – это полезный продукт – витамин С. И производитель, указывая на упаковке состав продукта, может сделать акцент на том, что продукт содержит витамин С, а вот про наличие бензоата натрия умолчать или же скромно указать мелким шрифтом, что, мол, есть, ещё в составе добавка Е211. И многие не обратят на это внимания, вдохновившись тем, что в продукте присутствует витамин С. Но, вступая в реакцию, бензоат натрия и витамин С, образуют опаснейший яд – бензол, который действует на организм человека крайне разрушительно.

По данным исследований, бензол наносит губительное повреждение ДНК в митохондрии, что может привести к серьёзным заболеваниям, таким как цирроз печени, болезнь Паркинсона и т. д. Особенно губителен бензол для детей. Как и все подобные канцерогены, он вызывает расстройство внимания и поведения, а также приводит к гиперактивности и нервным расстройствам.

Е330 – лимонная кислота. Если речь идёт о содержании лимонной кислоты в естественном виде, то есть во фруктах и растительной пище, такой продукт гармонично встраивается в процессы метаболизма. Стоит понимать, что лимонную кислоту используют в сочетании с другими – более опасными веществами для регуляции вкуса, консервации и т. д.

Лимонная кислота чаще всего используется при производстве напитков. Да, речь идёт о тех самых напитках, которые при кипячении их в чайнике способны до блеска очистить с него накипь. Можно себе представить, что такие напитки делают с желудком и кишечником. Несмотря на то, что добавку Е330 относят к относительно безвредным пищевым добавкам, она содержится в продуктах, которые сами по себе приносят здоровью вред, – газированные напитки, алкоголь, хлебобулочные и кондитерские изделия.

Пищевая добавка Е300 – это аскорбиновая кислота – органическое соединение, похожее на глюкозу и играющее важную роль в питании человека. Аскорбиновая кислота участвует в формировании соединительных и костных тканей, поэтому её регулярное наличие в рационе жизненно необходимо. Также аскорбиновая кислота принимает участие в восстановлении тканей и является коэнзимом метаболических процессов.

Аскорбиновая кислота присутствует в природе в естественном виде и встречается в овощах, ягодах и фруктах. Наибольшее количество аскорбиновой кислоты присутствует в цитрусовых, красном перце, смородине, листовых овощах, киви и шиповнике. В пищевой промышленности аскорбиновая кислота присутствует в качестве антиоксиданта, способствуя сохранению продукта.

Е338 – ортофосфорная кислота, химическая формула: H₃РО₄ – жидкость, бесцветная или со слабым жёлтым оттенком и слабым запахом. Вызывает раздражение глаз и кожных покровов, способна присоединять ионы кальция, вымывать его из костей, что опасно развитием остеопороза, при котором возникает повышенная ломкость костей. Пищевую ортофосфорную кислоту применяют в производстве газированной воды в качестве стабилизатора кислотности, которая также оказывает негативное воздействие на эмаль зубов.

Учёные также заподозрили связь между потреблением газировки и почечно-каменной болезнью.

Кофеин, который содержится в большинстве напитков, является мягким психоактивным стимулятором, способным вызывать зависимость. Человек, пьющий колу может испытать прилив сил и работоспособности, но при длительном употреблении кофеин истощает нервную систему.

Одна из проблем, связанных с кофеином, также имеет отношение к остеопорозу. Кофеин увеличивает выделение кальция с мочой. Не говоря уже о том, что кофеин может вызывать раздражительность, бессонницу, нервозность, головные боли. У детей может нарушаться способность концентрировать внимание.

Красители в напитках используют исключительно в психологических целях. Например, удовлетворяется желание покупателя приобрести напиток со вкусом апельсина не прозрачного, а оранжевого цвета. Красители, используемые в напитках, бывают натуральными и искусственными. Наиболее распространённым из натуральных красителей является сахарный колер E150, то есть жжёный сахар.

Номенклатура искусственных красителей гораздо шире, а их себестоимость гораздо ниже себестоимости натуральных. С другой стороны, искусственные красители – это химические вещества с определёнными, далеко не полезными свойствами. Они не обладают биологической активностью и не содержат ни полезных веществ, ни витаминов. Могут вызвать аллергические реакции от насморка и сыпи до бронхиальной астмы, гиперактивность, разрушают эмаль зубов, что приводит к кариесу. С особой осторожностью нужно относиться к тем красителям, которые содержат азот (Е102, Е110, Е123, Е124, Е133, Е151).

Жёлтый краситель Е102 – тартразин запрещён в некоторых странах, известно, что это – сильнейший аллерген, способен провоцировать приступы астмы, появление сыпи на коже, изменить поведение и восприятие, вызвать гиперактивность. Потенциальный канцероген, подавляет метаболизм цинка и препятствует работе пищеварительных энзимов.

Краситель Е133 – бриллиантовый синий вызывает гиперактивность, сужение бронхов, хромосомные повреждения.

Краситель Е150d – сульфитно-аммиачная карамель, получаемая с помощью аммиака, токсична и может вызывать гиперактивность. Некоторые карамели способны повреждать гены, задерживать рост, вызывать увеличение почек и кишечника, а также разрушать витамин В.

Ароматизаторы – это – то самое, что заставляет нас поверить в то, что мы пьём что-то апельсиновое, яблочное, вишнёвое, грушевое.… В большинстве своём ароматизаторы являются искусственными химическими веществами, хотя выпускаются напитки и на растительном сырье.

Пищевые добавки обеспечивают многие удобства для производителя и продавца, позволяют использовать менее качественные исходные продукты, а также способствуют увеличению продаж за счёт улучшения химическими веществами вкуса, аромата и внешней привлекательности продуктов. 

Заключение

Изучив литературные и электронные источники о газированных напитках, мы узнали, что газированную воду изобрёл английский химик Джозеф Пристли. В 1783 г. промышленное производство газированной воды начал Якоб Швепп. Отрасль безалкогольных газированных напитков появилась в России после Октябрьской революции.

Из различных источников мы изучили классификацию и состав газированных напитков.Газированные безалкогольные напитки в бутылках делят на 5 групп: на натуральном сырье, на синтетических ароматизаторах, тонизирующие, витаминизированные и для диабетиков.

В соответствии с этикетками, состав сладкихгазированных напитков разнообразный, но обязательно включает в себя воду, диоксид углерода (углекислый газ), регуляторы кислотности, красители, ароматизаторы,подсластители, сахар или сахарозаменители.

Изучив влияние компонентов газированных напитков на организм человека, мы пришли к выводу: наносят ущерб организму. Сладкие газированные напиткиочень плохо действуют на работу желудочно-кишечного тракта. Для детей они вредны ещё больше, так каку них ещё не сформирован взрослый тип секреции желудка – она у них более низкая, а лимонады ещё более снижают кислотообразование.

Красители могут вызвать аллергические реакции, а углекислый газ  вызывает отрыжку, вздутие кишечника и другие нежелательные явленияв организме.

Сахар, в большом количестве присутствующий в газированной воде, провоцирует кариес и может вызвать такие серьёзные проблемы со здоровьем, как: ожирение у детей и взрослых, сахарный диабет и атеросклероз.

Синтетические заменители сахара – дешёвые подсластители: Е950 – ацесульфам калия, Е951 – аспартам, Е954 – сахарин (сахаринат натрия) являются потенциальные канцерогенами.

Проводя исследование по этикеткам состава газированных напитков, пришли к выводу, что для большинства людей, не обладающих глубокими знаниями в области химии, объективно оценить тот объём информации, который содержат пищевые добавки, не представляется возможным.  Многое в названиях веществ и их значении простым людям не понятно.

Тем не менее, нам удалось найти для себя много нового и важного и ещё раз убедиться в том, что «золотое правило – во всём должно быть чувство меры», распространяется и на нашу любовь к газированным напиткам. Чем реже мы их будем употреблять, тем лучше будет для нашего здоровья.

Что можно предложить современному потребителю? Существует такое выражение: «Кто вооружён, тот защищён». При покупке продукта внимательнее смотрите на состав, указанный на этикетке. Если на этикетке в составе напитка обнаружили перечень незнакомых вам химических веществ или большой список Е, постарайтесь отказаться от покупки такого напитка. Очень важно, чтобы люди умели выбирать напитки, состав которых окажет минимально негативное воздействие на организм.

С результатами исследования мы познакомили преподавателей и студентов и составили памятку, в которой поместили информацию о вредных пищевых добавках, которые могут быть в составе газированных напитков. Надеемся,что всё это позволит сделать правильный выбор.

Список использованных источников

1. Березовская А.В. Характеристика ингредиентного состава безалкогольных напитков [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://scienceforum.ru/2016/article/2016018984 (дата обращения: 11.02.2020).

2. Вредные пищевые добавки Е [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://prodobavki.com/modules.php?name=articles&article_id=30&page=all (дата обращения: 21.02.2020).

3. Габриелян, О. С. Химия. Углублённый уровень. 11 кл.: учебник Текст / О. С. Габриелян, Г. Г. Лысова. – Москва: Дрофа, 2017. – 397 с.

4. Газированные напитки в жизни подростка [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://gigabaza.ru/doc/61865-p5.html (дата обращения: 29.01.2020).

5. Газированные напитки: вред или польза? [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://89.rospotrebnadzor.ru/press/public/73358 (дата обращения: 17.01.2020).

6. ГОСТ Р 51153-98 – Напитки безалкогольные газированные и напитки из хлебного сырья [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.normacs.ru/Doclist/doc/13N7.html (дата обращения: 19.01.2020).

7. Напиток «Дюшес» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.goodsmatrix.ru/goods-catalogue/Non-alcoholic-Fizzy-drinks/Duchesse-drink.html(дата обращения 12.02.2020).

8. Пищевая ценность и химический состав газированных напитков [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://nomnoms.info/pischevaya-tsennost-i-himicheskiy-sostav-gazirovannyh-napitkov/ (дата обращения 23.01.2020).

9. Таблица вредных пищевых добавок [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://belkablog.com/pishhevye-dobavki-2/ (дата обращения 02.02.2020.).

10. Томас, П. Контрольная закупка. Справочник покупателя о содержании в продуктах вредных веществ. Информация для тех, кто заботится о своем здоровье [Текст]/Пэт Томас; [пер. с анг. И. А. Забелиной]. – Москва: РИПОЛ классик, 2010. 480 с.

Код для цитирования: Скопировать