XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Влияние пакетированного яблочного сока на уровень сахара в крови подростков
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Актуальность
Здоровый образ жизни популярен в современном мире. Одним из главных факторов ЗОЖ является здоровое сбалансированное питание. Для более удобного представления здорового питания была разработана пирамида питания. Она представляет собой схематическое изображение принципов здорового питания, разработанных диетологами. Продукты, составляющие основание пирамиды, должны употребляться в пищу как можно чаще, в то время, как находящиеся на вершине пирамиды продукты следует избегать или употреблять в ограниченных количествах. Первая пищевая пирамида была опубликована Министерством сельского хозяйства США в 1992 году, затем она была несколько раз переработана с учётом новых знаний диетологов. В России пока не была разработана собственная пищевая пирамида, однако специалисты НИИ питания РАМН одобряют американский проект MyPyramid с учётом национальных особенностей. Это гарвардская пирамида:
В основании пирамиды, разработанной Гарвардской школой общественного здоровья под руководством американского диетолога Уолтера Виллетта, лежат физическая активность и достаточное потребление жидкостей, предпочтительней в виде минеральной воды.
Также традиционно считается, что стакан свежего фруктового сока — это полезная альтернатива газированным напиткам. Однако, соки на данный момент не входят ни в одну пирамиду здорового питания. Отсюда можно сделать вывод, что люди не до конца понимают, что собой представляет здоровое питание.
Большинство людей считает сок полезной заменой газированным напиткам. Согласно маркетинговому исследованию FDFgroup 41% покупателей сока приобретают его для своих детей. Почти половина опрошенных (47%) покупает сок чаще одного раза в неделю. 29% приобретают этот безалкогольный напиток один раз в неделю, 17% респондентов делают это два-три раза в месяц. Лишь 6% довольствуются покупкой сока один раз в месяц. Наиболее востребованным является яблочный сок – чаще всего его покупают 37% респондентов. На втором месте находится апельсиновый сок – ему отдают предпочтение 24% опрошенных. 5-7% выбирают персиковый, вишневый и томатный соки. Еще меньше (2-3%) чаще всего покупают ананасовый, виноградный и грейпфрутовый сок. Десятая часть респондентов предпочитают другие вкусы.
Все респонденты считают сок вкусным напитком. 93% полностью удовлетворены упаковкой для сока и говорят о том, что пить из нее сок удобно. С тем, что сок – источник витаминов, согласны 77% опрошенных. Вместе с тем, 48% признались, что сок кажется им слишком сладким, а потому вредным для здоровья. 69% не сомневаются в том, что сок отлично утоляет жажду, 62% уверены в его бодрящих свойствах. 44% верят в то, что сок вызывает аллергическую реакцию. [10].
Статистика по заболеваниям, связанным с нарушением углеводного обмена говорит, что с 1990 года во всем мире заболеваемость диабетом выросла с 11,3 млн до 22,9 млн в 2017, т.е. на 102,9%. Стандартизованный по возрасту показатель заболеваемости увеличился с 233,6 до 284,6. Кроме того, распространенность диабета в мире увеличилась с 211,2 млн в 1990 году до 476 млн в 2017, т.е. на 129,7%. При этом стандартизованный по возрасту коэффициент распространенности вырос с 4738,5 до 5886,9. В 2019 году число впервые выявленных случаев сахарного диабета в России увеличилось на 27% по сравнению с показателями 2010 года. Об этом свидетельствуют данные российского Минздрава. Уровень заболеваемости — число впервые выявленных случаев на 100 тыс. населения — вырос на 22,5%: в 2010 году он составлял 228,3 новых случая, а в 2019 году — 279,7. [7]
По данным федерального регистра сахарного диабета на ноябрь 2020 в РФ зарегистрировано 4 902 857 больных. За 11 месяцев 2020 было выявлено 312 950 больных. [5]
В процессе поиска информации о влиянии сока на здоровье подростков, мы обнаружили, что данная тема является недостаточно изученной в РФ, что и стало предметом нашего исследования.
Цель исследования: изучить влияние яблочного сока на уровень сахара в крови подростков.
Объект: сок яблочный, восстановленный различных торговых марок.
Предмет: влияние пакетированного яблочного сока на изменение уровня сахара в крови подростков.
Задачи:
Проанализировать состав восстановленных яблочных соков различных производителей;
Изучить характеристики соков различных марок;
Проверить гипотезу экспериментально.
Гипотеза: употребление 250мл. пакетированного яблочного сока приводит к значительному повышению уровня сахара в крови подростков.
Научная новизна исследования – в реальных условиях изучено влияние пакетированного яблочного сока на изменение уровня сахара в крови.
Практическая значимость – данные, полученный в ходе исследования могут быть использованы учителями химии, биологии и ОБЖ, родителями и специалистами в области здорового образа жизни.
Методы исследования:
-теоретический (анализ, сравнение, обобщение результатов);
-эмпирический (наблюдение, эксперимент).
2.1 История появления сока.
Первые письменные сведения о соках из различных фруктов и ягод принадлежат древнегреческим писателям. Известно, что греки и римляне плоды фруктовых деревьев употребляли не только в пищу, но и запасали в виде соков как лекарство при некоторых болезнях. Особой популярностью у них пользовались соки из малины. Соки также были известны в Древнем Китае и в Древней Руси. Так, например, наши предки особо ценили плоды облепихи.
Массовое производство соков при СССР началось в 1930-е годы. Идею эту привез из США нарком пищевой промышленности Анастас Микоян. Советским руководством было принято решение начать выпуск томатного сока, который начали выпускать в трехлитровых банках. В 1960-е годы ассортимент расширился – построены заводы, на которых делали соки из яблок, груш и слив. Позже по ГОСТу 1974 года выпускались следующие виды соков: вишневый, виноградный, клюквенный, яблочный, гранатовый, грушевый, сливовый, черешневый. Тогда же к таре добавили и стеклянные бутылки объемом 0,7 литра. 1980-м году, во время Олимпиады было закуплено огромное количество апельсинового сока, упакованного в Финляндии в маленькие TetraPak пакеты по 200 граммов. К этим контейнерам из картона прилагалась пластиковая трубочка. Плюсы TetraPak упаковки: сок надежно защищен от света, их удобно перевозить и продавать. Они не разобьются, на упаковке не появятся микротрещины. [5].
В настоящее время большинство производителей сока используют технологию «TetraPak» для сохранения и реализации своей продукции.
2.2 Классификация современного пакетированного сока.
Согласно Федеральному закону от 27 октября 2008 г. N 178-ФЗ «Технический регламент на соковую продукцию из фруктов и овощей» под соком следует понимать «жидкий пищевой продукт, который несброжен, способен к брожению, получен из съедобных частей доброкачественных, спелых, свежих или сохраненных свежими либо высушенных фруктов и (или) овощей путем физического воздействия на эти съедобные части и в котором в соответствии с особенностями способа его получения сохранены характерные для сока из одноименных фруктов и (или) овощей пищевая ценность, физико-химические и органолептические свойства». Российское законодательство согласно ГОСТ 32100-2013делит соки на пять видов в зависимости от способов производства и обработки плодов [7]:
Сок прямого отжима - произведенный непосредственно из свежих или сохраненных свежими фруктов\овощей путем механической обработки;
Свежеотжатый сок - сок прямого отжима, произведенный из свежих или сохраненных свежими фруктов и (или) овощей в присутствии потребителей и не подвергавшийся консервированию;
Восстановленный сок - сок, произведенный из концентрированного сока или сока прямого отжима и питьевой воды;
Концентрированный сок - сок, произведенный путем физического удаления из сока прямого отжима части, содержащейся в нём воды в целях увеличения содержания растворимых сухих веществ не менее чем в два раза по отношению к исходному соку прямого отжима;
Диффузионный сок - сок, который произведен путем извлечения с помощью питьевой воды экстрактивных веществ из свежих фруктов и (или) овощей либо высушенных фруктов и (или) овощей одного вида, сок из которых не может быть получен путём их механической обработки.
2.3 Состав современного пакетированного яблочного сока.
С точки зрения биологии растений соки по составу представляют собой содержимое, главным образом, вакуолей клетки. В вакуольной влаге растворены сахара: глюкоза с фруктозой и различные полисахариды; фруктовые кислоты (яблочная, лимонная и пр.); минералы; комплекс водорастворимых витаминов: аскорбиновая, фолиевая, никотиновая и пантотеновая кислоты, Р-активные вещества, каротин, тиамин, рибофлавин и др.; аминокислоты; фитонциды. Соки сохраняют все питательные вещества, имеющиеся в свежих плодах, ягодах и овощах, и легко усваиваются организмом.
Мы проанализировали содержание этикеток сока 4 популярных торговых марок. К сожалению, подробный состав не указан ни одним производителем, но в настоящее время это не является нарушением.
В таблице 1 указано количество углеводов в 100гр. сока и их количество в 1 стакане. Таблица 1
|
Соки |
Кол-во углеводов на 100 гр. |
Кол-во УВ на 250 гр. |
|
Образец 1 |
11,7 |
29,25 |
|
Образец 2 |
9,5 |
23,75 |
|
Образец 3 |
11 |
27,5 |
|
Образец 4 |
12 |
30 |
2.4 Классификация углеводов (по скорости усвоения).
«Быстрые» углеводы
К «быстрым» углеводам относятся моносахариды, или «простейшие углеводы» и дисахариды, в составе которых два моносахарида. Это такие углеводы, как:
|
Глюкоза |
Фруктоза |
Сахароза |
Мальтоза |
Как «быстрые» углеводы влияют на организм
Самый распространённый в пище вид «быстрых» углеводов — это глюкоза. Глюкоза, как и другие моносахариды, быстро усваивается организмом и даёт много энергии. Но эта энергия расходуется так же быстро, а излишки инсулина, который обеспечивает усвоение глюкозы, вызывают чувство голода.
«Медленные» углеводы
«Медленные» углеводы в отличие от «быстрых» это более сложные соединения, которые называют полисахаридами. К медленным углеводам относятся:
|
Крахмал |
Гликоген |
Целлюлоза |
Как следует из самого их названия, «медленные» углеводы продолжительное время усваиваются организмом и более длительно, чем «быстрые» углеводы, насыщают организм человека энергией.[4]
Показателем влияния продукта на уровень сахара в крови является гликемический индекс.
2.5 Гликемический индекс.
Гликемический индекс — относительный показатель влияния углеводов в продуктах питания на изменения уровня глюкозы в крови. Углеводы с низким ГИ (55 и ниже) медленнее усваиваются, всасываются и метаболируют, и вызывают меньшее и более медленное повышение уровня сахара в крови, а, следовательно, уровня инсулина. Впервые понятие гликемический индекс введено в 1981 году доктором Дэвидом Дж. Дженкинсом, профессором университета Торонто в Канаде. Для того, чтобы определить, какое питание более благоприятно для людей, болеющих диабетом, он измерял концентрацию глюкозы в крови после употребления порции продукта, содержащей 50 граммов углеводов.
Классификации ГИ для продуктов питания: низкий ГИ (меньше 40), средний ГИ (от 40 до 70) и высокий ГИ (выше 70).
|
Продукты с высоким ГИ |
Продукты со средним ГИ |
Продукты с низким ГИ |
|
Сухие завтраки — до 132 Варёный и запеченный картофель — до 118 Варёный белый рис — до 112 Сахароза — 110 Белый хлеб — до 100 Фасоль – 80 |
молочный шоколад – 70 мед – 60 булгур – 55 спагетти – 55 Яблочный сок (без сахара) – 48 Апельсиновый сок (б/сах) – 45 |
Томатный сок – 35 Абрикос (свежий) – 30 Молоко (любой жирности) – 30 Вишня (свежая) – 25 Лимон (свежий /спелый) – 20 Капуста брокколи – 15 Авокадо – 10 |
Методика определения гликемического индекса продукта питания.
Методика определения ГИ регламентируется международным стандартом ISO 26642:2010. Десять (или более) здоровых добровольцев натощак в течение 15 минут употребляют порцию продукта, содержащую 50 граммов углеводов. В течение следующих двух часов через каждые 15 минут у них замеряют уровень сахара в крови, а полученные значения отмечают на графике. Площадь под получившейся кривой в стандарте ISO 6642:2010 называется IAUC — Incremental Area Underthe (bloodglucoseresponse) Curve, что можно перевести как площадь под кривой (уровня сахара в крови). Так как изменение уровня сахара в крови в результате употребления одной и той же порции продукта каждым из добровольцев будет различным, для одного исследуемого продукта питания будет получено 10 (или более) значений IAUC. Аналогичным образом для каждого из добровольцев определяют IAUC эталонного продукта (50 граммов чистой глюкозы). Затем IAUC исследуемого продукта каждого из добровольцев делят на его IAUC чистой глюкозы и умножают на 100. ГИ продукта называют среднее арифметическое полученных значений.
Таким образом, ГИ продукта питания — это результат деления его IAUC на IAUC чистой глюкозы, умноженный на 100.
ГИ продукта = (IAUC продукта / IAUC глюкозы) * 100
2.6 Влияние углеводов на здоровье человека.
Углеводы являются основным источником энергии для физической и умственной деятельности. Помимо этого, все виды углеводов необходимы для бесперебойного деления клеток, укрепления мышц и нормализации динамики роста. Углеводы быстро усваиваются, дают заряд бодрости и не требуют для этого много времени.
Переваривание углеводов в ротовой полости и желудке.
В ротовой полости пища смешивается со слюной, которая содержит пищеварительный фермент птиалин (амилазу), секретирующийся в основном околоушными железами. Птиалин гидролизует крахмал на дисахарид мальтозу и другие небольшие глюкозные полимеры, содержащие от 3 до 9 молекул глюкозы. Однако, в ротовой полости пища находится короткое время, и, вероятно, до акта глотания гидролизуется не более 5% крахмала.
Переваривание крахмала иногда продолжается в теле и дне желудка еще в течение 1 ч до тех пор, пока пища не начнет перемешиваться с желудочным секретом. Затем активность амилазы слюны блокируется соляной кислотой желудочного секрета, т.к. амилаза не активна при снижении рН среды ниже 4,0. До 30-40% крахмала гидролизуется в мальтозу прежде, чем пища и сопутствующая ей слюна полностью перемешаются с желудочными секретами.
Переваривание углеводов в тонком кишечнике.
Переваривание панкреатической амилазой. Секрет поджелудочной железы, как и слюна, содержит большое количество амилазы, т.е. он почти полностью схож в своих функциях с амилазой слюны, но в несколько раз эффективнее. Через 15-30 мин после того, как химус из желудка попадет в двенадцатиперстную кишку и смешается с соком поджелудочной железы, фактически все углеводы оказываются переваренными. В результате, прежде чем углеводы выйдут за пределы двенадцатиперстной кишки или верхнего отдела тощей кишки, они почти полностью превращаются в мальтозу и/или в другие очень небольшие полимеры глюкозы.
Недостаток углеводов в рационе приводит к тому, что для получения энергии организм разрушает белки, которые более полезны для восстановления организма. Калорийность у белков и углеводов относительно одинаковая (400 ккал/100 граммов).
Польза углеводов.
Продукты с высоким содержанием углеводов, как правило, хороши на вкус. Для спортсменов влияние углеводов на организм незаменимо ввиду своей энергоемкости и быстрому усвоению. Медленные углеводы более полезны для организма человека, чем быстрые. Они длительное время обеспечивают организм энергией, почти не откладываются в виде жира и, что особенно важно при диабете, поддерживают уровень сахара в крови.
Обеспечение организма энергией- это основная роль углеводов: только для нормальной работы мозга количество необходимого сахара равняется 160граммам в сутки. Речь идёт обо всех сахарах, которые содержатся в пище.
Вред углеводов.
Для усвоения глюкозы и других моносахаридов поджелудочная железа человека вырабатывает гормон инсулин. Он преобразует моносахариды в полисахарид гликоген, который откладывается в печени и мышцах. При норме потребления моносахаридов это не вызывает вреда, но при их переизбытке в крови, инсулин перерабатывает моносахариды в жирные кислоты, и они откладываются в виде жира. Обычно, во время диеты быстрые углеводы полностью исключаются из употребления в пищу.
Заболевания, связанные с чрезмерным употреблением углеводов.
1. Гиперинсулинемия – чрезмерная выработка инсулина способного спровоцировать понижение уровня сахара, кислородное голодание и дисфункцию всех внутренних систем. Отсутствие лечебных мероприятий, направленных на подавление производства инсулина, может привести к развитию неконтролируемого диабета.
2. Гипергликемия - развивается в случае избытка углеводов в питании, к примеру, если человек злоупотребляет сладостями. Часто переходит в сахарный диабет 2 типа. Проявляется у людей с гипертиреозом, почечной или печеночной недостаточностью и при других гормональных заболеваниях.
3. Гипогликемия - возникает, если у человека происходит недостаточное расщепление и всасывание углеводов. Симптомы острой гипогликемии проявляются в общей слабости, мелком дрожании рук и ног, сонливости. У человека бледнеют кожные покровы и слизистые, он испытывает острое чувство голода, возникает холодный пот, замирание сердца и учащенное сердцебиение. Могут проявляться нервозность, тревожность и страх.
Нарушения углеводного обмена ведут к таким заболеваниям как ожирение, сахарный диабет, аллергические реакции, кариес.
Нормальный уровень сахара натощак в крови подростка 13-18 лет от 3,3 до 5,5 ммоль/л.
Выводы по 1 главе.
Впервые соки появились еще в древнем мире, их упоминали древнегреческие писатели в своих трудах. Производство соков при СССР началось в 1930-е годы, разливались они в 3-х литровые банки, позже в 1980-е появилась TetraPak упаковка, которая актуальна по настоящее время.
Соки, согласно ГОСТ 32100-2013 классифицируют на 5 видов[1]:прямого отжима, свежеотжатый сок, восстановленный, концентрированный и диффузионный.
Гликемический индекс — относительный показатель влияния углеводов в продуктах питания на изменения уровня глюкозы в крови. Разные продукты содержат разный ГИ. Он вычисляется по формуле:
ГИ продукта = (IAUC продукта / IAUC глюкозы) * 100
ГИ яблочного сока может варьироваться от 48 до 65, что говорит о том, что яблочный сок является продуктом со средним гликемическим индексом.
В стакане яблочного сока (250 мл) содержится от 23,75 до 30 гр. «быстрых» углеводов.
Для усвоения глюкозы и других моносахаридов поджелудочная железа вырабатывает инсулин. При переизбытке моносахаридов он перерабатывает их в жирные кислоты, и они откладываются в виде жира. Так же избыток углеводов может вызывать заболевания, связанные с нарушением углеводного обмена.
Глава 2
Исследование влияния яблочного сока на уровень сахара в крови
Для проведения исследования был взят пакетированный яблочный сок 4 торговых марок. Добровольцами в исследовании стали 5 подростков 2004 года рождения без хронических заболеваний, связанных с нарушением углеводного обмена, с нормальными значениям индекса массы тела.
В ходе эксперимента с помощью бытового глюкометра определялся сахар в периферической крови натощак, затем через 45 минут после употребления 250 мл яблочного сока.
Выводы по главе 2
Было проведено 4 серии опытов с соками разных производителей. В результате получены следующие данные: при употреблении яблочного сока в количестве 250 мл. через 45 минут уровень сахара в периферической крови имеет незначительные отклонения: в среднем уровень сахара повысился на 0,4 единицы. Были зафиксированы отдельные случаи понижения уровня после приема сока в среднем до0,3 единиц, что, вероятно, связано с выбросом большего количества инсулина, чем это требовалось для конкретного количества углеводов. В результате мы пришли к выводу что однократное употребление 250мл. пакетированного яблочного сока через 45 минут приводит к незначительному (в пределах возрастной нормы) повышению уровня сахара в крови здоровых подростков. Наша гипотеза опровергнута.
Заключение
Сок традиционно является очень популярным напитком в нашем обществе. Детям его очень часто предлагают родители как полезную альтернативу газированным напиткам. Однако, в процессе подготовки исследования, мы не обнаружили сока ни в одной из современных пирамид здорового питания.
В процессе проведения эксперимента нам удалось доказать, что при однократном употреблении 250 мл сока содержание сахара в крови через 45 минут изменялось незначительно.
Следовательно, при умеренном употреблении (1-2 стакана в день), пакетированный яблочный сок, у подростков с нормальным ИМТ, не страдающих заболеваниями углеводного обмена, не оказывает негативного влияния на здоровье.
Список литературы
ГОСТ 32100-2013 Консервы. Продукция соковая. Соки, нектары и сокосодержащие напитки овощные и овощефруктовые. Общие технические условия от 29.06.2013 // СПС [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://vsegost.com/Catalog/55/55233.shtm
Донченко Л.В., Сокол Н.В., Щербакова Е.В., Красноселова Е.А. Пищевая химия. Добавки: учебное пособие для вузов; ответственный редактор Л. В. Донченко. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва: Издательство Юрайт, 2019. — 223 с. — (Университеты России). — ISBN 978-5-534-05898-7. — Текст: электронный // ЭБС Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/444268 (дата обращения: 02.10.2020). 2-е изд., испр. и доп.
ИТС 44-2017 Производство продуктов питания» // Утвержден приказом Росстандарта от 11 декабря 2017 г. N 2784.
ТюкавкинаН. А. Органическая химия: учебник; под ред. Н. А. Тюкавкиной. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2019. - 640 с. : ил.
Шестакова М.В., Викулова О.К., Железнякова А.В. и др. Эпидемиология сахарного диабета в Российской Федерации: что изменилось за последнее десятилетие. Терапевтический архив. 2019; 91 (10): 4–13.
http://68.rospotrebnadzor.ru/content/545/21700/
https://diabethelp.guru
https://roscontrol.com
https://www.tetrapak.com
dfgroup.ru/poleznaya-informatsiya/gotovye-issledovaniya/marketingovoe-issledovanie-potrebiteley-sokov