XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Среда обитания: вся правда об энергетических напитках

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Зуйков И.А. 1

---

1МБОУ гимназия "Пущино"

Зуйкова О.В. 1

---

1МБОУ гимназия "Пущино"

Работа в формате PDF

135.2 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

1. Введение

Совсем недавно в продаже появились энергетические напитки, которые стали особенно популярны в среде молодёжи. Энергетические напитки обещают быстрый эффект, снятие общей усталости, сонливости. На вечеринках, при подготовке к экзаменам, в компании многие считают нормой употребление энергетиков. В составе энергетических напитков содержится комплекс витаминов и глюкозы. Витамины необходимы нашему организму, а глюкоза быстро проникает в кровь, участвует в окислительных процессах и обеспечивает энергией мышцы, мозг и другие жизненно–важные органы. Упаковка энергетических напитков удобная, все ингредиенты уже смешаны в нужной пропорции, напитки можно брать с собой в отличие от кофе или чая. Однако безопасно ли их употребление?

Актуальность

Данная работа особенно актуальна для школьников, так как именно они попадают в группу риска. Мы попытались разобраться в особенностях химического состава наиболее популярных энергетических напитков, оценить их воздействие на живые организмы, разработать собственные рекомендации.

Цель проекта: изучение химического состава некоторых энергетических напитков и их влияние на функциональные показатели живых организмов.

Задачи:

исследовать данные литературных источников и интернет-источников о составе энергетических напитков, принятые стандарты и нормативно-правовое регулирование продажи энергетических напитков, их положительное и отрицательное воздействие на организм человека;

провести анкетирование среди учащихся 5-11 классов и учителей по теме проекта;

изучить химический состав энергетических напитков по этикетке;

провести эксперименты, позволяющие опытным путем выявить химических состав энергетических напитков;

провести эксперименты по влиянию энергетических напитков на растительные организмы;

провести эксперименты, демонстрирующие изменения физиологических показателей организма до и после употребления энергетических напитков с помощью специального оборудования;

провести анализ полученных результатов, сделать собственные выводы;

разработать рекомендации.

Объект исследования: энергетические напитки различных производителей.

Предмет исследования: состав энергетических напитков, их воздействие на живые организмы.

Гипотеза: мы предположили, что информация, заявленная производителем на упаковке, не всегда соответствует действующим принятым ГОСТам, а употребление энергетических напитков оказывает негативное влияние на физиологические процессы живых организмов, в частности, на рост, развитие растений и на организм человека.

Для осуществления поставленных задач мы использовали следующие методы исследования: анкетирование, эксперимент, наблюдение, сравнение, анализ.

Качественное определение содержания кофеина проводилось согласно методике, изложенной в лабораторном практикуме А. П. Нечаева «Пищевая химия» (Санкт-Петербург «Гиорд» 2006 год) [1], качественное определение таурина осуществлялось по реакции Пиотровского, качественное определение витамина С, глюкозы, танина и определение рН среды осуществляли стандартными методами.

2. Основная часть

2.1. Обзор литературы

Энергетические напитки – это очень распространенный среди молодежи продукт, предназначенный для поднятия физической и умственной работоспособности человека.

Идея создания напитка, способного стимулировать физическую и психоэмоциональную активность человека, придавать бодрость, возникла давно. Например, в Германии в 12 веке аббатиса Хильдегарда фон Бинген впервые предприняла попытку создания «энергетиков». Конечно, по вкусу и своим бодрящим способностям напитки тех лет нельзя сравнивать с современными. Вторая попытка принадлежала англичанину Смит-Кляйну Бичамону, который в 1938 году приготовил свой первый энергетический напиток Lukozade для спортсменов, но это чуть не привело к их отравлению. Позднее Смит-Кляйн Бичамон внёс корректировки в рецепт своего напитка и повторно запустил его в теперь уже массовую продажу. Не смотря на полученную ранее плохую репутацию, данный напиток завоевал большую популярность у британского населения. Именно по образцу этого энергетического напитка в Японии в 1962 году был создан новый напиток Lipovitan. На сегодняшний день Япония является одним из самых значимых экспортеров энергетиков на мировом рынке [2].

Несмотря на популярность и рост производства энергетических напитков, следует отметить несовершенство законодательной базы и уровня контроля за их качеством и безопасностью, а это может служить фактором риска для возникновения различных заболеваний.

В стандартах ГОСТ Р 52844-2007 «Напитки безалкогольные тонизирующие», ГОСТ Р 52845-2007 «Напитки слабоалкогольные тонизирующие», утвержденных в 2007 году, даны определения безалкогольных и слабоалкогольных энергетических напитков. Безалкогольные энергетические напитки - напитки специального назначения, содержащие кофеин или другие тонизирующие компоненты в количестве, достаточном для обеспечения тонизирующего эффекта на организм человека, с массовой долей сухих веществ (сахар, красители и др.) не менее 10% (п.3.1 и 3.2 ГОСТ).

Обязательным требованием технической документации на безалкогольных энергетиков является наличие надписи: «Не рекомендуется лицам до 18 лет, старшего и пожилого возраста, больным гипертонической болезнью, с нарушениями сердечной деятельности, повышенной нервной возбудимостью, выраженным атеросклерозом, лицам, страдающим бессонницей, беременным и кормящим женщинам» [3].

Рекомендуемые уровни содержания некоторых компонентов в безалкогольных энергетических напитках, обеспечивающие оптимальный тонизирующий эффект (согласно ГОСТ Р 52844-2007), представлены в табл. 1. Таблица 1

Согласно Федеральному закону от 29 июля 2017 г. N 278-ФЗ оборот слабоалкогольных напитков такого типа на территории РФ с 2018 года был запрещен [4].

Считается, что в небольших количествах энергетические напитки препятствуют сонливости, повышают интенсивность восприятия, улучшают настроение и самочувствие, ускоряют реакции организма. Чаще всего, проблемы со здоровьем, связанные с энергетическими напитками, возникают из-за избытка кофеина, особенно для людей, дневная доза кофеина у которых превышает 200 мг. Исследования, проведенные в лабораториях по воздействию содержащихся в энергетиках таурина и глюкоронолактона, показали, что они не были опасны при употреблении их по отдельности. Однако данные относительно их совместного действия при сочетании друг с другом, с кофеином или гуараной, неполны.

В качестве главных нарушений здоровья, связанных с употреблением энергетических напитков, отмечаются:

увеличение частоты сердечных сокращений, сердцебиение,

повышенное кровяное давление,

нарушения сна и бессонница

учащение позывов к мочеиспусканию,

гипергликемия (вследствие высокого содержания сахара в энергетических напитках), которая может быть опасна в первую очередь для страдающих диабетом и другими нарушениями обмена веществ.

По утверждению американских ученых, энергетические напитки содержат достаточное количество стимулирующих веществ, чтобы вызвать раздражительность, нервозность, бессонницу, повышение артериального давления, сердцебиение. Ароматизаторы и красители могут вызвать раздражение органов пищеварения, покраснение кожных покровов. В зависимости от того, какие индивидуальные особенности и заболевания имеет человек, употребление энергетических напитков может спровоцировать приступы судорог, маниакальных припадков и кровоизлияния. Кроме того, содержание в популярных энергетических напитках гуараны, таурина и женьшеня слишком мало, чтобы оно могло приводить к каким-либо негативным явлениям или иметь терапевтический эффект. А вот содержащиеся в энергетических напитках количества кофеина и сахара могут оказать на организм вредное воздействие [5].

2.2. Результаты исследования

2.2.1. Социологический опрос среди обучающихся 5-11 классов и учителей.

Прежде чем приступить к проведению экспериментов, мы решили провести социологический опрос. На первый вопрос «Вы пробовали энергетические напитки?» обучающиеся 5-х классов и учителя в большей мере ответили отрицательно. Тогда как 8,9 и 10-е классы наоборот, положительно. 6-е и 7-е классы заняли промежуточное положение.

На второй вопрос «Как часто вы пьете энергетические напитки?» большинство ответили «Редко», т.е. раз в месяц.

На третий вопрос «Считаете ли вы, что энергетики вредят здоровью?» обучающиеся 5,6,7,10,11-х классов и учителя ответили утвердительно, тогда как среди учеников 8 и 9-х классов почти половина так не считают.

Подробные результаты анкетирования представлены в Приложении №1 к проекту.

2.2.2. Изучение информации, заявленной на этикетке, стандартам качества

В качестве объектов исследования мы взяли наиболее популярные марки безалкогольных энергетических напитков, обозначили их как «Образец 1», «Образец 2» и «Образец 3».

Изучили информацию о составе, указанную на банке с энергетическим напитком и сравнили ее со стардартами содержания определенных веществ по ГОСТу Р 52844-2007 Результаты отражены в Таблице №2.

Таблица №2

Вывод: во всех трех образцах содержание кофеина и витаминов В3, В5, В6, В12 соответствует ГОСТу Р 52844-2007. В энергетическом напитке «Образец 2» в составе указан таурин, глюкоронолактон и инозит, но нет контрольных цифр. Помимо веществ, определяемых ГОСТом, в составе «Образец 3» заявлены вещества: гуарана, витамин С и биотин; в составе «Образец 2» - витамин С; в составе «Образец 1»-глюкоза.

Так же во всех знергетиках присутствуют регуляторы кислотности, красители, ароматизаторы. В составе «Образец 3» - концентрированный экстракт апельсинового и яблочного соков, их количество не указано.

Наиболее калорийным из трех образцов является «Образец 2».

На всех упаковках есть обязательная надпись: «Не рекомендуется лицам до 18 лет, старшего и пожилого возраста, больным гипертонической болезнью, с нарушениями сердечной деятельности, повышенной нервной возбудимостью, выраженным атеросклерозом, лицам, страдающим бессонницей, беременным и кормящим женщинам». Указана рекомендуемая суточная доза: «Образец 1»-не более 1 банки 0,25 л. в день, «Образец 2»- не более 2 банок 0,25 л в день; «Образец 3» - более 2 банок 0,25 л. в день.

2.2.3. Оценка внешнего вида по органолептическим показателям

Все три образца соотвествуют сроку годности, имеют приятный запах, прозрачную консистеницю, цвет разный: «Образец 3» - зеленоватый оттенок, «Образец 1» - желтоватый оттенок, «Образец 2»- розовый оттенок.

2.2.4. Проведение экспериментов, позволяющих провести оценку химического состава

Опыт № 1. Определение витамина С в напитках йодометрическим методом

Для определения витамина С в исследуемых образцах мы налили в колбу 2 мл каждого из энергетических напитков, затем добавили немного раствора крахмала. Далее по каплям добавляли раствор йода до появления устойчивого синего окрашивания, не исчезающего в течение 10-15 секунд.

Результат:

Опыт №2. Определение глюкозы

В пробирки (3) мы поместили по 1 мл исследуемых энергетических напитков, добавили 1 мл раствора гидроксида натрия и 1 мл раствора сульфата меди (II). Полученную смесь нагрели в пламени спиртовки. На наличие глюкозы указывает появление красно-бурого осадка оксида меди (I).

Результат:

Опыт №3. Определение таурина (биуретовая реакция – реакция Пиотровского)

В пробирки налили по 1 мл энергетических напитков, добавили 1 мл раствора гидроксида натрия и несколько капель раствора медного купороса. При наличие таурина должно появиться устойчивое сине-фиолетовое окрашивание.

Результат:

Опыт №4. Ксантопротеиновая реакция на наличие таурина

Мы налили в пробирку 1 мл энергетического напитка, добавили 2-3 капли концентрированной азотной кислоты и нагрели. При наличие таурина жидкость окрасится в лимонно-жёлтый цвет. После охлаждения добавили 10 капель раствора гидроксида натрия – окраска перешла в оранжевую.

Результат:

Опыт №5. Определение кофеина

Поместили в фарфоровую чашку по 5 мл исследуемых энергетических напитков, добавили 2-3 капли концентрированной азотной кислоты. Смесь осторожно выпарили досуха. В результате окисления кофеина образуется амалиновая кислота оранжевого цвета. При реакции с концентрированным раствором аммиака это вещество превращается в пурпурат аммония.

Результат:

Опыт №6. Определение танина

Налили в пробирку 2 мл энергетического напитка и добавили 5 мл раствора хлорида железа (III). При наличии в энергетическом напитке танина содержимое пробирки окрашивается в зелёно-чёрный цвет. В другую пробирку налили 2 мл энергетического напитка и 5 мл свежеприготовленного сульфата железа (II). Должно появиться фиолетовое окрашивание.

Результат:

Опыт №7. Определение кислотно-щелочного баланса

В пробирки с энергетическими напитками опускают универсальные бумажки (синюю лакмусовую, универсальную) для определения рН.

Результат:

Опыт №8. Определение красителей

Для эксперимента мы измельчили 5 таблеток активированного угля. В пробирку налили по 20 мл энергетического напитка, добавили к энергетическому напитку активированный уголь, полученную смесь нагрели и после охлаждения раствор профильтровали. Активированный уголь поглощает красители, входящие в состав энергетических напитков и раствор становится прозрачным.

Результат:в данном случае раствор после фильтрации не обесцветился, т.е.искусственные красители отсутствуют

Опыт №9. Определение углекислого газа

10 мл энергетического напитка налили в пробирку и нагревали в пламени спиртовки, выделившийся газообразный продукт по газоотводной трубке пропустили через известковую воду – она мутнеет, что является свидетельством наличия угольной кислоты в исследуемых напитках.

Результат:

2.2.5. Воздействие энергетических напитков на растительные организмы

В чашках Петри мы замочили семена белой фасоли в обыкновенной воде (контроль) и в трех энергетических напитках. Сверху чашки накрыли пластиковыми стаканами для поддержания постоянной температуры, в течение нескольких дней наблюдали за их состоянием в ходе эксперимента.

Результат: для прорастания семян необходима среда, близкая к нейтральной (рН = 7). В контроле семена проросли на 3 день. Кислотность среды энергетических напитков большая (рН=1-3), семена фасоли не проросли.

Далее мы высадили растения фасоли, которые поливали водой, в 4 горшочка. В течение 2-х недель полив осуществлялся водой и тремя энергетическими напитками.

Результат:

Вывод: химический состав энергетических напитков отрицательно влияет на рост и развитие растений.

2.2.6. Воздействие энергетических напитков на функциональные показатели организма

Для оценки функциональных показателей организма до и после употребления энергетических напитков мы использовали аппаратно-программный комплекс РОФЭС-Е01С созданный для индивидуальной комплексной диагностики организма. Данный аппарат предназначен для тестирования и контроля общего уровня здоровья, функционального состояния 17 основных органов и систем организма, а также оценки психоэмоционального состояниячеловека (уровня усталости, стресса, влияния эмоций на работу организма). Качество изделия подтверждается удостоверением о внесении комплекса «РОФЭС» в госреестр медицинских изделий № 98/219-125 от 12 апреля 1999 г.

Метод основан на воздействии на биологически активную точку МС-7, расположенную на внутренней стороне запястья левой руки, через которую ко всем органам посылается импульс микротока, вызывающий ответную реакцию.

С помощью прибора можно увидеть реакцию организма на то или иное воздействие. Для этого необходимо произвести тестирование непосредственно перед воздействием и через 20 минут после его начала.

Результаты общего тестирования организма в начале исследования

Результаты общего тестирования организма после употребления энергетического напитка «Образец 2»

Данные, приведенные в таблице, наглядно демонстрируют снижение всех функциональных показателей организма. В связи с тем, что прослеживается явный негативный эффект применения энергетического напитка на организм, тестировать все виды энергетиков мы не стали. Однако одновременно с этим у испытуемого мы наблюдали резкое повышение настроения (18.00, после уроков), двигательную активность.

3. Заключение.

Проанализировав результаты исследований, мы можем сделать следующие выводы:

1. Безалкогольные энергетические напитки - напитки специального назначения, содержащие кофеин или другие тонизирующие компоненты в количестве, достаточном для обеспечения тонизирующего эффекта на организм человека;

2. В 2007 г. утверждены и введены в действие национальные стандарты ГОСТ Р 52844-2007 «Напитки безалкогольные тонизирующие», в которых определено количественное содержание основных компонентов;

3. Данные социологического опроса показали, что обучающиеся 8 и 9-х классов наиболее подвержены риску;

4. На всех упаковках есть обязательные надписи о противопоказаниях к применению и рекомендуемой суточной дозе. Состав основных компонентов соответствует ГОСТу. В энергетическом напитке «Образец 2» в составе указан таурин, глюкоронолактон и инозит, но нет контрольных цифр. Он же является наиболее калорийным из трех образцов. Во всех знергетиках присутствуют регуляторы кислотности, красители, ароматизаторы;

5. Во всех трех образцах содержится витамин С; глюкоза содержится в 2-х образцах, хотя в составе «Образец 3» она не указана; наличие таурина подтвердилось и соответствует информации на упаковке; во всех образцах содержится кофеин, танин не обнаружен (соответствует этикетке); реакция среды кислая (от 1 до 3), искусственные красители отсутствуют; во всех образцах имеется углекислый газ.

6. Химический состав энергетических напитков отрицательно влияет на прорастание семян, а так же на рост и развитие растений.

7. После применения энергетического напитка у испытуемого наблюдается повышение настроения и двигательной активности, но явное снижение всех функциональных показателей его организма, что так же свидетельствует о негативном эффекте энергетиков. Наша гипотеза подтвердилась.

4. Наши рекомендации:

1. Необходимо помнить, что употребление энергетических напитков не рекомендуется лицам до 18 лет, это означает, что растущему организму школьников может быть причинен значительный вред.

2. Перед покупкой энергетических напитков надо всегда внимательно изучить размещенную на их этикетках информацию о содержании тонизирующих веществ и противопоказаниях для употребления.

3. Ни в коем случае нельзя превышать рекомендуемую суточную дозировку.

4. Помните: энергетический напиток не содержит энергии, а всего лишь использует резервную энергию организма, активизирует обмен веществ и запускает собственные энергетические ресурсы. По окончании действия энергетического напитка организму необходим отдых для восстановления ресурсов.

5. При употреблении энергетиков могут быть спровоцированы обострения хронических заболеваний, таких как гипертоническая болезнь. Может ухудшиться состояние здоровья у лиц, страдающих повышенной нервной возбудимостью, бессонницей, нарушениями сердечной деятельности.

6. Период полувыведения кофеина составляет от 3 до 5 часов. На протяжении этого промежутка времени не рекомендуется употреблять продукты, содержащие кофеин, из-за риска передозировки.

Очень часто мы слышим о вреде употребления каких-либо продуктов или напитков. Но не всегда при этом погружаемся в проблему и относимся к ней серьезно. Работая над проектом, мы оценили всю важность данной работы и наглядно продемонстрировали: «Энергетические напитки приносят намного больше вреда, чем кажущийся кратковременный эффект благополучия».

Интересно, что сейчас на рынок вышли новые энергетические стимуляторы, только в виде таблеток. В их составе есть кофеин, гаурана, ароматизаторы и красители. Данный продукт так же не рекомендуется употреблять детям до 18 лет. ГОСТы для данного продукта мы не нашли. Содержание кофеина в них от 64 до 80мг на порцию в 12 г., что подтверждено заключением ФГБУ«НИИ Питания» РАМН. Так есть ли необходимость употреблять продукт, эффект от которого весьма сомнителен?

5. Список используемой литературы и интернет- источников

1. Пищевая химия / А. П. Нечаев, С. Е. Траубенберг, А. А. Кочеткова [и др.] ; под ред. А. П. Нечаева. – 6-е изд., стер. - СПб. : ГИОРД, 2015. - 672 с.

2. История возникновения энергетических напитков- URL: http://alcopedia.ru/energy-drinks/history/

3. Анализ качества энергетических напитков на соответствие требованиям стандартов- URL: https://cyberleninka.ru/article/v/analiz-kachestva-energeticheskih-napitkov-na-sootvetstvie-trebovaniyam-standartov

4. Федеральный закон "О внесении изменений в Федеральный закон «О государственном регулировании производства и оборота этилового спирта, алкогольной и спиртосодержащей продукции и об ограничении потребления (распития) алкогольной продукции и отдельные законодательные акты Российской Федерации" от 29.07.2017 N 278-ФЗ (последняя редакция) - URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_221239/

5. Влияние энергетических напитков на здоровье - URL: http://toitumine.ee/ru/kak-pravilno-pitatsya/rekomendatsii-v-oblasti-pitaniya-i-piramida-pitaniya/sladkie-i-solenye-zakuski/energeticheskie-napitki/vliyanie-energeticheskih-napitkov-na-zdorovehttp://alcopedia.ru/energy-drinks/history/