IV Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

АЛЮМИНИЙ НА КУХНЕ: ОПАСНЫЙ ВРАГ ИЛИ ВЕРНЫЙ ПОМОЩНИК?
Гусева Е.В., Сизикова К.М., Скороходова А.С.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение

В странное время мы живём. Странность заключается в том, что многие наши знакомые «сидят» на диете, подсчитывают калорийность, иногда худеют. Другие - наращивают мышцы, большую часть свободного времени проводят в спорт.залах. Мы не против занятий спортом, но может нужно сначала понаблюдать над собой, проконсультироваться с врачами, специалистами, тренерами? Нам кажется, нужно начать с того, что посмотреть, что мы кушаем, на сколько полезны наши продукты, воспользоваться индексом Брока для подсчёта оптимальной массы отдельно взятого человека и лишь затем продумать своё меню. Сказано – сделано, но возникает вопрос: В какой посуде приготовить завтрак, обед, ужин?

Кухонная посуда. Многие годы алюминиевая посуда устраивала большинство. Она легкая (плотность всего 2,7 г/куб. см), долговечная, и тогда эта посуда была очень дешевая. А главное положительное качество в том, что алюминий — хороший проводник тепла, вода закипает в такой кастрюле довольно быстро[7]. Разнообразие форм алюминиевой посуды и утвари огромно. Это казаны, кастрюли, гусятницы, утятницы, котлы, сковороды, вилки, ложки, кружки, ведра, дуршлаги, тарелки, миски, противни, приспособления для хранения льда, кастрюли-скороварки – для производства всего этого тоже используется алюминий[2]. Часто мы слышим о вреде, который якобы причиняет использование алюминиевой посуды человеческому здоровью.

Своими исследованиями мы хотели бы ответить на следующие вопросы:

  1. Выявить и установить возможность попадания ионов алюминия в организм человека через металлическую посуду, опытным путем подтвердить, что алюминиевая посуда непригодна для приготовления пищи.

  2. Подготовить памятки с рекомендациями «Советы хозяйкам».

Наша первоначальная гипотеза такова: Если с помощью химических методов можно определить наличие ионов Al3+ в пище после её приготовления в алюминиевой посуде, то можно установить, что ионы алюминия попадают в организм человека с пищей и представляют опасность для здоровья человека.

Цель исследования: исследовать возможные пути попадания ионов алюминия в организм человека через использование в быту алюминиевой посуды; опытным путем подтвердив непригодность алюминиевой посуды для приготовления и хранения пищи.

Задачи исследования:

  • Теоретическим путем изучить химические свойства алюминия.

  • Изучить влияние и возможное негативное воздействие на живой организм ионов Al3+.

  • Определить, насколько широко алюминиевая посуда используется в быту в наше время.

  • Определить рН среды различных видов пищи, которую готовят в школьной столовой.

  • С помощью качественного анализа растворов исследовать их на наличие ионов Al3+.

  • На основе проведенных исследований сделать вывод о пользе или вреде алюминиевой посуды и дать рекомендации по её правильному использованию.

Объект исследования: Ионы металла: Al3+

Предмет исследования: Алюминиевая посуда

Методы исследования:

  • обзор и анализ литературы по изучению влияния алюминия на организм человека.

  • социологический опрос по использованию алюминиевой посуды в быту.

  • лабораторные исследования по определению рН среды различных видов пищи, которую готовят в алюминиевой посуде.

  • исследование с помощью качественного анализа растворов на наличие в них ионов Al3+.

2. Основная часть

  1.  
    1. Влияние ионов алюминия на организм человека

Изучив различные источники информации, нами был структурирован материал о применении в быту алюминия и его солей, изучен вопрос влияния алюминия на организм человека.

Лёгкость алюминия и его сплавов и большая устойчивость по отношению к воздуху и воде обусловливают их применение в машиностроении, авиастроении, судостроении, быту[8]. Некоторые соли алюминия применяют в медицине для лечения кожных заболеваний: KAl(SO4)2 12H2O – алюмокалиевые квасцы: (CH3COO4)3Al- ацетат алюминия. Оксид алюминия Al2O3 используется в качестве адсорбента в хроматографии. Хлорид алюминия AlCl3 применяется в качестве катализатора в органической химии. Сульфат алюминия Al2(SO4)318H2O используется для очистки воды. Бытовало мнение, что алюминий инертен, так как он защищен оксидной пленкой, и поэтому не оказывает вредного влияния на здоровье человека[7]. Алюминий действительно выполняет в живом организме важную биологическую роль: принимает участие в построении эпителиальной и соединительной тканей, участвует в процессе регенерации костной ткани, оказывает активирующее или ингибирующее действие на реакционную способность пищеварительных ферментов (в зависимости от концентрации в организме), участвует в обмене фосфора[3].

Более 30 лет назад определили, что так называемый пищевой алюминий опасен для нашего здоровья. Московский институт гигиены подтвердил выводы о небезопасности алюминия. Оказывается, он изменяет энергообмен в клетках. Последние, в результате, теряют способность к нормальному размножению, и начинают делиться хаотично, порождая опухоли[1].

Алюминий обладает способностью к накоплению в организме, вызывая ряд тяжёлых заболеваний. Медики обнаруживают всё новые негативные последствия контактов с ним. Установлено, что алюминий отрицательно влияет на обмен веществ, особенно минеральный, на функцию нервной системы, воздействует на размножение и рост клеток[6]. К важнейшим клиническим проявлениям нейротоксического действия относят нарушения двигательной активности, судороги, снижение или потерю памяти, психопатические реакции. Избыток солей алюминия снижает задержку кальция в организме, уменьшает адсорбцию фосфора, одновременно в 10-20 раз увеличивается содержание алюминия в костях, печени, семенниках, мозге и в паращитовидной железе. Избыток алюминия тормозит синтез гемоглобина, вызывает флюороз зубов и специфическое повреждение костей (костный флюороз); может вызвать или усилить новообразования костей. Физическими признаками отравления алюминием могут быть ломкие кости или остеопороз, нарушение почечной функции. Особенно склонны к негативному воздействию алюминия дети и пожилые люди[5].

У детей избыток алюминия вызывает повышенную возбудимость, нарушения моторных реакций, анемию, головные боли, заболевание почек, печени, колиты. Гиперактивность, повышенная возбудимость, агрессивность подростков, нарушения памяти и трудности в учёбе, могут быть результатом даже небольшого повышения количества ионов алюминия в организме. Алюминий также оказывает общее отравляющее и засоряющее действие на организм человека[6].

Алюминий обнаружен у некоторых пожилых людей, страдающих потерей памяти, рассеянностью или слабоумием, и может приводить к деградации личности. В некоторых исследованиях алюминий связывают с поражениями мозга, характерными для болезни Альцгеймера (в волосах больных наблюдается повышенное содержание алюминия)[3].

Одним из путей попадания алюминия в организм человека является алюминиевая посуда.

  1.  
    1. Промышленное производство алюминиевой посуды, и возможность ее применения в быту и общепите.

На основе источников информации мы выяснили следующее: алюминий и его сплавы в производстве посуды используются совсем недолго, меньше 100 лет, в отличие от меди, бронзы, золота, серебра и железа, известных уже несколько тысячелетий. Алюминий хорошо проводит тепло, поэтому пища в таких кастрюлях готовится очень быстро. Ассортимент посуды из алюминия весьма разнообразен: толстостенные литые гусятницы, казаны, сковороды и кастрюли. Вспомогательные кухонные предметы: дуршлаги, вилки, ложки, фляги, миски[8].

Когда-то ее производили в больших количествах, так как ее себестоимость в промышленном масштабе была невысока. Однако, после того, как учеными были установлены негативные воздействия алюминия на организм человека, во многих странах мира отказались от производства посуды из алюминия. Но в России и странах СНГ есть 26 предприятий, на которых по-прежнему выпускается алюминиевая посуда: это Балезинский литейно-механический завод, Белгородецкий завод металлоизделий, Каменск-уральский металлургический завод, Кукнарский завод металлопосуды, Ступинский металлургический комбинат и другие. То есть такая посуда используется хозяйками на кухнях. Ионы алюминия могут попасть в организм человека через посуду. Во-первых, это металл нежный, он легко соскребается со стенок посуды. Мы съели уже немало алюминиевой стружки. Когда тщательно вытираешь полотенцем алюминиевую кастрюльку, на нем остаются серые пятна[8]. Можно себе представить, сколько ионов алюминия мы получаем, когда такая кастрюлька сильно нагревается при приготовлении! То есть, очевидно, что алюминий попадет в организм через пищу, приготовленную в такой посуде. Специалисты, занимающиеся испытанием и сертификацией посуды, в том числе и алюминиевой, советуют ее использовать только для кипячения воды — все остальные вещества при высокой температуре провоцируют в алюминиевой посуде активную реакцию[5]. Недаром, алюминиевая посуда запрещена для использования в детских учреждениях общепита. Так, в постановлении Главного государственного санитарного врача РФ от 23 июля 2008 г. N 45 "Об утверждении СанПиН 2.4.5.2409-08" говорится: «Не допускается использование кухонной и столовой посуды деформированной, с отбитыми краями, трещинами, сколами, с поврежденной эмалью; столовые приборы из алюминия; разделочные доски из пластмассы и прессованной фанеры; разделочные доски и мелкий деревянный инвентаря с трещинами и механическими повреждениями».[7]Кроме того, в быту в нашей стране широко используется упаковка на основе алюминия (пищевая фольга, а также широко разрекламированный «ТетраПак» (бумажные пакеты на основе алюминиевой фольги). В то же время, во всех развитых странах считают, что единственный экологически чистый вид упаковки для молочных продуктов - стеклянная бутылка, которая позволяет сохранить все ценные свойства напитков. По заявлениям учёных, алюминиевосодержащая тара негодна для хранения большинства продуктов, особенно круп, соли и сахара: мягкий металл остаётся на твёрдой поверхности, и переходит в пищу[2]. При хранении или тепловой обработке продуктов, особенно кислых, в алюминиевой таре, содержание этого элемента в продуктах может возрасти почти в два раза. Алюминий также может быть выщелочен из алюминиевой фольги или консервной банки в пищу, напитки. Главные «виновники» – содовая вода (с фосфорной кислотой), томатный соус, ананасы, кофе в алюминиевых банках, и еда, завёрнутая в алюминиевую фольгу. Томатный соус часто готовят в огромных алюминиевых котлах, и кислотность томатов может вызвать выщелачивание алюминия в готовый продукт. Кофе, который готовят в алюминиевых котлах, также может быть токсичным[3].

Изучив различные источники, я пришла к выводам, что не смотря на то, что о вреде алюминиевой посуды говорит немало источников, подобная посуда и пищевая упаковка по-прежнему производятся в промышленных масштабах в России и СНГ, пользуется спросом среди хозяек для использования в быту.

Далее мы решили выяснить, почему хозяйки используют алюминиевую посуду: не знают о ее вреде или не считают эту информацию существенной? Для ответа на этот вопрос исследования нами был проведён социологический опрос об использовании алюминиевой посуды в быту. (Вопросы в приложении №1)

Выводы по результатам социологического опроса

Результаты (Таблица приложение №2):

  1. При проведении социологического опроса 57 % респондентов ответили, что используют алюминиевую посуду для приготовления пищи.

  2. 36 % не знает о вреде, который может быть нанесен организму человека, если он использует алюминиевую посуду для приготовления пищи.

  3. 50 % респондентов не знает, какую пищу можно готовить в алюминиевой посуде

  4. 50 % респондентов думают, что молочную кашу и другие молочные блюда можно готовить в алюминиевой посуде, а 35 % считают, что она пригодна для приготовления борща, морсов, киселей.

  5. Кроме того 38 % респондентов не знают, что алюминиевая посуда запрещена к использованию в детских садах, школах.

На основании социологического опроса видно, что население плохо информировано о вреде, который алюминиевая посуда может нанести здоровью человека при неправильном её использовании. (Участники опроса приложение №3)


    1. Алюминий - амфотерный металл

  1. Практическая часть. Качественный анализ

Опыт №1.Исследование взаимодействия алюминия с растворами кислот и оснований. Нами были проведены опыты взаимодействия алюминия с раствором соляной кислоты и раствором гидроксида натрия. В обоих случаях наблюдали выделение Н2, а поэтому пришли к выводу, что алюминий особый металл, который взаимодействует и с кислотами и с основаниями, то есть проявляет свойства переходного элемента, а значит является амфотерным[7]:

2Al + 6HCl=2AlCl3 +3H2

2Al + 6NaOH=2Na3AlO3+3H2

Опыт №2. Определение среды распространенных пищевых блюд.

Нами были проверены наиболее распространенные блюда, которые готовят в школьной столовой универсальным индикаторам и была определена среда этих блюд.

Наименование блюда

Среда

1

Чай

Нейтральная

2

Бульон куриный

Щелочная

3

Компот из яблок

Кислая

4

Суп куриный с лапшой

Слабо-щелочная

5

Рисовая каша

Щелочная

6

Кисель

Кислая

7

Капуста тушенная

Кислая

Вывод: Нами было обнаружено, что различные блюда имеют различную среду растворов: молочные каши имеют щелочную среду, блюда куриные – щелочную среду, компот и кисель имеют кислую среду, капуста тушенная – кислую. Только чай – нейтральную.

Опыт №3 В алюминиевом сотейнике проведено кипячение водопроводной воды в течении 15 минут. Затем раствор остудили и проверили его на наличие ионов алюминия раствором гидроксида натрия.

Наблюдения: Никаких изменений в пробе воды, которая кипятилась в алюминиевой посуде, не наблюдали и ионов алюминия не обнаружила.

Опыт №4. Кипячение соляной кислоты 0,01Н

В алюминиевом сотейнике проведено кипячение раствора соляной кислоты с концентрацией 0,01 моль/л в течении 15 мин. Затем раствор остудили и проверили его на наличие ионов алюминия раствором гидроксида натрия.

Наблюдения: в полученном растворе соляной кислоты, которая кипятилась в алюминиевой посуде, при добавлении раствора гидроксида натрия наблюдалось выпадение белого студенистого осадка, а значит, в растворе присутствуют ионы алюминия:

Al3+ + OH- Al (OH)3

Опыт №5. Кипячение гидроксида натрия 0,01Н

В алюминиевом сотейнике проведено кипячение раствора гидроксида натрия с концентрацией 0,01 моль/л в течении 15 мин. Затем раствор остудили и проверили его на наличие ионов алюминия раствором соляной кислоты с концентрацией 0,01моль/л.

Наблюдения: в полученном растворе гидроксида натрия, который кипятился в алюминиевой посуде, при добавлении раствора соляной кислоты наблюдалось выпадение белого студенистого осадка, а значит, в растворе присутствуют ионы алюминия.

Al3+ + OH- Al (OH)3

Вывод: слабокислая среда раствора и слабощелочная среда раствора способствует незначительному переходу ионов алюминия в раствор.

Опыт №6.Длительное хранение в алюминиевой посуде

В алюминиевую посуду, взятую для исследований, наливаем дистиллированную воду и оставляем на 10 суток. Затем проверяем воду на наличие ионов алюминия, добавляя раствор гидроксида натрия.

Наблюдения: В пробе воды, взятой из алюминиевой посуды, при добавлении раствора гидроксида натрия, наблюдаем выпадение слабого светлого студенистого осадка.

Вывод: при нахождении в контакте с алюминиевой посудой длительное время, вода также насыщается ионами алюминия. Интенсивность перехода ионов в раствор, отраженная в данном опыте, говорит о том, что хранение продуктов в металлической посуде небезопасно с точки зрения насыщения их ионами алюминия.

После проведения практического этапа исследования мы пришли к следующим выводам:

Алюминий не любит контакта с кислотами и щелочами. Потому, что кислоты и щелочи, содержащиеся в продуктах, защитную пленку все-таки разрушают, и тогда металл переходит в пищу. Но щи, кисель или мясо в кисло-сладком соусе как раз и есть такие реактивы, которые имеют кислую среду, а молоко имеет щелочную реакцию. В результате в наши блюда со стенок кастрюль переходят соединения, не предусмотренные кулинарными рецептами. Нельзя хранить продукты, содержащие серу, кальций (яйца, молочные продукты, рассолы) в алюминиевой посуде.

  1. Выводы

После теоретического и практического этапа нами были сделаны общие выводы по теме исследования:

  1. Соцопрос населения показал, что многие люди не знают, либо не придают особого значения тому, что алюминиевая посуда не безопасна для использования на кухне и по-прежнему используют её для приготовления пищи.

  2. Опытным путем подтверждена небезопасность алюминиевой посуды, потому что при приготовлении пищи в ней ионы алюминия переходят в пищу.

  3. Наиболее интенсивный переход наблюдается, когда готовят пищу, имеющую кислую или щелочную среду.

  4. Наиболее опасно приготовление в алюминиевой посуде молочных блюд и блюд с добавлением молока, имеющих слабощелочную среду, а также овощных и фруктовых блюд, имеющих слабокислую среду. Это развенчивает миф большинства домохозяек о том, что в алюминиевой посуде хорошо готовить каши.

  5. При кипячении чистой воды перехода ионов в раствор практически не наблюдается, так как вода имеет нейтральную среду.

  6. Алюминиевая посуда непригодна для хранения пищевых продуктов и воды, так как при долгом хранении наблюдается переход ионов алюминия в раствор.

  7. Есть необходимость больше освещать вред бытового использования алюминия с целью предотвращения возможного вреда здоровью человека.

  1. Заключение

Сама по себе алюминиевая посуда не несет такого вреда. Когда-то давно наши предки научились плавить алюминий и делать из него алюминиевую посуду, люди ели и пили из нее, и до сих пор не вымерли. Надо просто знать, что в ней можно готовить и хранить, а что нельзя. В алюминиевой посуде можно: отваривать макароны, картошку, нежирное мясо, рыбу, варить каши. Между прочим, макароны в алюминиевой посуде не пригорают. В алюминиевой посуде нельзя: готовить овощные блюда, особенно из кислых или маринованных овощей, отваривать соленую рыбу, готовить фруктовые компоты, кипятить молоко, а так же хранить овощные блюда, щи, рассольники, соленую рыбу и прочие соления, фруктовые компоты, морсы. Чтобы посуда из алюминия долго служила и приносила только пользу, нужно правильно ухаживать за ней. Вся алюминиевая посуда покрыта защитной оксидной пленкой, которая защищает металл от окисления. Поэтому с ней нужно обращаться аккуратно. Алюминиевую посуду нельзя мыть при помощи грубых чистящих средств, абразивных паст, металлических губок, мочалок и ершей. Так что спокойно пейте молоко, воду, кофе из алюминиевой посуды, но вот щи из кислой капусты лучше варить в стеклянной, эмалированной или нержавеющей посуде.

На основании исследования нами были подготовлены рекомендации для хозяек (Приложение №4).

  1. Список литературы

  1. Культура питания: Энциклопедический справочник. [Текст] /Под ред. И.А.Чаховского. - Минск Белорусская литература,1993.-с.550.

  2. Поваренная книга. [Текст]- /М:Терра, (серия «Русский дом»). 1996.- с.320.

  3. Пищевые добавки. Организм человека: Универсальный иллюстрированный справочник для всей семьи. [Текст] /- М: Маршалл Кавердиш,2004.-105с. (серия «Древо познания»).

  4. Научно-методический журнал « Химия в школе» №1,3,4 [Текст] / –М., 1999.-20с.

  5. Научно-методический журнал « Химия в школе» №№1,5 [Текст] / –М., 2000.- 20с.

  6. Свободная энциклопедия «Википедия» [Электронный ресурс] / - Режим доступа: /http://ru.wikipedia.org/

  7. «Популярная библиотека химических элементов» [Электронный ресурс] / – Режим доступа: /http://n-t.ru/ri/ps/pb013.htm

  8. А.Дроздов «Алюминий. 13-й элемент» (энциклопедия) [Текст] /-М., «Библиотека «РУСАЛа», 2007.-154с.

  1. Приложения

Приложение №1

Вопросы социологического опроса

  1. Какую посуду вы используете дома?

  • алюминиевую

  • чугунную

  • из нержавеющей стали

  • с тефлоновым покрытием

  • эмалированную

  1. Знаете ли вы о недостатках алюминиевых кастрюль?

  2. Можно ли использовать алюминиевую посуду?

  3. Знаете ли вы, какую пищу можно готовить в алюминиевой посуде, без вреда организму человека?

  4. Можно ли в алюминиевой посуде готовить молочную кашу?

  5. Можно ли в алюминиевой посуде варить морс, компот, борщ?

  6. Знаете ли вы, что алюминиевая посуда запрещена к использованию в детских садах, школах?

Приложение №2

Результаты опроса

Участники опроса

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

Итого,%

1. Какую посуду вы используете дома

 

алюминиевую

да

нет

да

нет

да

нет

нет

да

нет

да

да

нет

да

да

Да -57

Нет-43

чугунную

да

да

нет

нет

да

нет

да

да

нет

да

да

нет

да

нет

Да-57

Нет-43

Из

нержавеющей

стали

нет

да

нет

нет

да

да

да

нет

да

да

нет

да

нет

да

Да-57

Нет-43

с тефлоновым покрытием

нет

да

да

да

да

нет

да

нет

нет

нет

нет

да

нет

да

Да-50

Нет-50

эмалированную

нет

нет

нет

да

нет

да

нет

да

нет

да

нет

нет

да

нет

Да-36

Нет-64

2. Знаете ли вы о недостатках алюминиевых кастрюль?

да

да

да

нет

нет

да

да

нет

да

нет

да

нет

да

да

Да-65

Нет- 36

3. Можно ли использовать алюминиевую посуду?

да

нет

да

нет

да

нет

да

да

нет

да

нет

да

да

нет

Да-57

Нет-43

4. Знаете ли вы, какую пищу можно готовить в алюминиевой посуде, без вреда организму человека

нет

да

да

нет

да

нет

да

нет

да

нет

да

да

нет

нет

Да-50

Нет-50

5.Можно ли в алюминиевой

 

посуде готовить

                             

молочную

кашу?

да

да

нет

да

нет

нет

нет

да

нет

да

нет

да

да

нет

Да-50

Нет-50

6 Можно ли в алюминиевой посуде варить морс, компот, борщ?

да

нет

нет

да

нет

да

нет

да

нет

нет

да

нет

да

нет

Да-35

Нет-65

7. Знаете ли вы, что

алюминиевая

посуда

запрещена к использованию в детских садах, школах?

да

да

да

нет

да

нет

да

нет

да

нет

да

нет

да

да

Да-62

Нет-38

Приложение №3

Участники опроса

Зобнина Н.Г Гусева Л.В Гусева Е.В Ивлева У. А.

Галкин Р. А. Пушкарёва Е. В. Сизикова К.М. Скороходова А.С.

Давыдова А.И

Луговая О.Н Ветренко М. А. Ветеренко Е.О.

Ветеренко С.О.

Гусев В.А.

Приложение №4

Памятка «Советы хозяйкам»

  1. В алюминиевой посуде можно кипятить только чистую воду.

  2. Пользоваться алюминиевой посудой постоянно нельзя, так как ионы алюминия могут накапливаться в организме человека, что способствует ухудшению здоровья человека.

  3. Алюминиевые кастрюли можно использовать для приготовления таких блюд, которые содержат мало кислот и обычное количество соли (картофель, каши, макароны).

  4. Нельзя готовить в алюминиевой посуде молочные блюда и блюда из овощей и фруктов, различные маринады с добавлением уксусной и лимонной кислот.

  5. Нельзя хранить питьевую воду, крупы в алюминиевой посуде

  6. Нельзя варить диетические блюда и детское питание

  7. Нельзя мыть эту посуду металлическими щетками, абразивными чистящими веществами.

  8. Посуду можно вымыть содовым раствором (ложка на литр воды), грязь уйдет вместе с растворенной пленкой, а на их месте образуется новая и чистая.

  9. Посуда из полированного Алюминия сохранит блеск, если её время от времени протирать толчёным мелом или зубным порошком. Но она должна быть сухой. Остатки мела удалите тряпочкой.

  10. Накипь на алюминиевой посуде и окись алюминия, образующуюся на стенках, можно снять, если прокипятить в посуде какую-нибудь кислую пищу, например ревень, и она заблестит как новая.