XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Влияние кофеиносодержащих напитков на работу органов и систем органов человека

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Лаптева Ю.А. 1

---

1МАОУ "СОШ №4 им. В.Г.Некрасова"

Хуснутдинова Л.Б. 1

---

1МАОУ "СОШ №4 им. В.Г. Некрасова"

Работа в формате PDF

1.4 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Актуальность: В современном мире, когда время беспрестанно, а жизнь протекает с невероятной скоростью, многие люди, чтобы успеть выполнить все намеченные задачи и достигнуть всех поставленных целей, непременно прибегают к чашке кофеиносодержащего напитка, свою жизнь они уже не представляют без этого.

Во все кофе, чаях, энергетиках содержится кофеин, который оказывает влияние на организм человека. Некоторые люди просто поддаются воздействию яркой и красочной рекламы, не задумываясь о вреде и пользе выбранного напитка, мало кто читает состав перед покупкой, а ведь там зачастую оказывается не только кофеин, а ещё много разнообразных добавок и примесей. О напитках до сих пор можно найти мало информации, ведь не всегда понятно, как каждый организм отдельно взятого индивида отреагирует на них. Я хочу узнать является ли безвредным их употребление. И все-таки попытаться разобраться как органы и системы органов реагируют на эти загадочные жидкости.

В данном проекте я хочу выделить и провести качественную и осадочную реакции, затем сравнить количество кофеина в кофеиносодержащих напитках, понять как он будет влиять на органы и системы органов организма, также определить pH среды.

Объект исследования: Кофеиносодержащие напитки

Предмет исследования: Кофеин

Цель: Выяснить какого же содержание кофеина в кофеиносодержащих напитках и изучить какое они оказывают влияние на органы и системы органов человека.

Задачи:

Узнать какое оказывает влияние на органы и системы органов

Выделить положительное и отрицательные стороны этого влияния

Провести эксперименты

Дать рекомендации

Проблема: Кофеиносодержащие напитки употребляются повсеместно на всём Земном шаре, но какое они оказывают влияние на организм человека, знает далеко не каждый...

Гипотеза: Я считаю, что кофеиносодержащие напитки будут оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на органы и системы органов индивидов, но это будет проявляться в разной степени, в зависимости от наличия/отсутствия хронических заболеваний и образа жизни человека

Практическая значимость: В своём проекте я хочу дать людям четкие и верные указания по употреблению кофеиносодержащих напитков, которые помогут им избежать неприятных ситуаций, возникших со стороны здоровья.

1.Теоретическая часть

1.1. Кофеин и центральная нервная система

Кофеин - это алкалоид пуринового ряда, бесцветные или белые горькие кристаллы. Он способен вызывать возбуждения в ЦНС. Этот эффект кофеина связан с его ролью в качестве антагониста аденозиновых рецепторов. Это происходит из-за того, что он имеет сходную структуру с аденозином, веществом, которое вырабатывается в мозге, что защитить организм от переутомления, благодаря чему может связываться с его рецепторами. Но никакого стимулирующего или подавляющего действия на клетки при этом он не оказывает. Кофеин просто блокирует рецепторы для аденозина. Он не прибавляет энергии, а всего лишь не позволяет нейронам получить сигнал о том, что уже бы следовало перестать работать идти отдыхать. Человек же в это время чувствует невероятный прилив сил... Но, как можно было догадаться, мнимый. Все это длится примерно 2,5–4,5 часа. Почему именно столько? Это период элиминации половины поступившего в организм вещества. Когда оно заканчивается, эффекты этих «бодрящих напитков» быстро исчезают. Аденозин связывается с освободившимися от кофеина рецепторами, и человек снова утомлен и хочет спать¹.

Кофеин становится «другом» и верным помощником, ведь он повышает внимание, улучшает когнитивную деятельность и спортивные результаты, при усилении секреции B-эндорфинов. Ещё за ним замечено, что он препятствует развитию болезни Альцгеймера и Паркинсона, смягчает неблагоприятные последствия депривации сна.

Он успешно борется с головной болью и даже является неотъемлемым компонентом некоторых аптечных препаратах для лечения мигрени. Приступ боли вызывают расширенные сосуды, которые сдавливают нервные окончания. Действие препаратов, в составе которых присутствует кофеин, направлено на возвращение сосуда к исходным размерам. Ещё действующее вещество обладает обезболивающим эффектом.

При повышении тонуса стенок, кофеин в некоторой степени сужает сосуды головного мозга, делает их более выносливыми и активными. Это ускоряет работу мозговых структур и стимулирует мыслительную способность.

Сужение сосудов головного мозга стимулирует выработку адреналина, что даёт возможность человеку легче переносить нахождение в замкнутых помещениях, это является актуальным для людей с клаустрофобией.

Таким образом, кофеин оказывает положительное влияние на ЦНС, но стоит употреблять его с осторожностью лишь людям, страдающим расстройствами сна.

. Кофеин и глаза

При злоупотреблении кофеином, поступающим с кофе, чаем, энергетическими напитками может возникнуть помутнение зрения наряду с тошнотой и потерей аппетита.

Также при достижении в крови высоких концентраций кофеина Вы можете ощущать подергивание глаз, это может стать неприятным симптомом, мешающим выполнению бытовых занятий.

Ещё одним симптомом является сухость в глазах, она возникает у людей, глаза которых находятся в постоянном напряжении и помимо это принимающих много порций кофеина, чтобы чувствовать себя в бодрости. Хроническая сухость в глазах может привести к развитию инфекций и воспалению.

Эту информацию стоит принять к сведению людям с плохим зрением или с заболеванием глаз, ведь про неё редко пишут в разных источниках, считая её не очень важной и мало значительной.

1.3. Кофеин и сердечно-сосудистая система

Я хочу рассмотреть отрицательные явления, происходящие с сердечно-сосудистой системой человека, употребляющего более двух чашек кофеиносодержащего напитка.

Одним из первых симптомов можно заметить повышение артериального давления, что в свою очередь увеличивает нагрузку на левые отделы сердца. Из-за этого может возникнуть гипертрофия миокарда.

Так же человек может ощущать боли в области грудной клетки, её вызывают расстройства метаболизма в сердечной мышце. Это возникает из-за того, что орган увеличивается в размере и требует большее количество питательных веществ, затем происходит спазм венечных сосудов, который препятствует нормальному кровотоку. Из-за возникших изменений в плохую сторону, в сердце нарушаются процессы обмена веществ и происходит накопление токсических метаболитов, они и воздействуют на нервные окончания и вызывают ощущение болей за грудиной.

Кофеин оказывает пагубное влияние на стенки артерий, вызывая отрицательные изменения в внутреннем и среднем слое.

Интимы (внутренний слой), он выстлан плоскими клетками эндотелиоцитов, при увеличении дозы кофеина развиваются тромбы и атеросклеротические бляшки.

Медии (средний слой) - состоит из мышечных волокон, при сокращении которых происходит сужение просвета сосудов. Чувствительность этого слоя к кофеину зависит, в первую очередь, от эластичности нитей. В пожилом возрасте, при нарушениях липидного слоя и при наличии хронических заболеваний снижается возможность сосудистой стенки возвращаться в нормальное состояние.

Таким образом, не стоит употреблять кофеиносодержащие напитки:

беременным, так при возникновении спазма сосудов есть риск возникновения гипоксии плода, что в свою очередь является причиной врождённых патологий.

пожилым людям с атеросклерозом, ведь при действии на поврежденный сосуд кофеина, он сокращается и происходит разрыв бляшки с последующим попаданием эмболы в кровоток. Наиболее опасными последствиями этого являются: ишемический инсульт, когда случается закупорка артерий головного мозга и инфаркт миокарда, так там происходит закупорка венечных сосудов.

при вегетососудистой дистонии – кофеин усиливает клиническую картину и провоцирует появление беспричинного беспокойства, депрессии и повышенной тревожности;

при гипертонии - кофеин вызывает рост артериального давления, что значительно ухудшает общее состояние больного и может привести к гипертоническому кризу;

при поражении миокарда с болевым синдромом и тяжестью в области сердечной мышцы, которые напрямую связаны с дефицитом калия, кальция, магния.

при стенокардии и тахикардии, при которых кофеин усиливает их симптоматику и провоцирует осложнения;

1.4. Кофеин и желудочно-кишечный тракт

Если каждый человек будет знать, как кофеин влияет на желудочно-кишечный тракт, то сможет контролировать своё состояние и употреблять кофеиносодержащие напиткиразумно.

Кофеин - это вещество, которые стимулирует выработку соляной кислоты, только это будет, конечно, отрицательной стороной вещества для людей, страдающей повышенной кислотностью желудка, ведь помимо усугубления болезни, он вызывает изжогу, но явно положительной для других, ведь почти все любят употреблять белковую пищу, зная тот факт насколько она полезна для организма, только не всегда в желудке выделяется нужное количество соляной кислоты для переваривания еды, из-за этого происходит ферментация белка, но не переваривание, и это является средой для развития кишечных бактерий, которые вырабатывают не столь полезный для организма сероводород. Чтобы избежать неприятных последствий, советую Вам выпивать чашку кофеиносодержащего напитка после приема пищи, насыщенной белком.

При попадании в желудок, кофеин воздействует на межмышечные и подслизистые нервы, которые выполняют функцию опустошения желудка. Затем пищеварительные метаболиты в тонком кишечник стимулируют его перистальтику с последующим позывом к дефекации, причем, данная реакция является одним из основных механизмов кофеина. В конечном итоге это приводит к более активному сжатию мышцы сфинктера, при этом уже задействуется меньшее количество нейронов, поскольку снижается порог сенсорной чувствительности.

Чаще всего ингибирование при разных типах поглощения питательных веществ является отрицательным. Есть продукты, которые перемещаются с неимоверной скоростью, что приводит к увеличению перистальтики, из-за этого питательные вещества не могут полностью всасываться. Но если вы хотите контролировать свой сахар в крови, минимизация поглощения глюкозы может быть хорошей. Хлорогеновая кислота, содержащаяся в кофеиносодержащих напитках, действует как антиоксидант, в некоторой степени блокирует поглощение глюкозы. Это может помочь стабилизировать уровень глюкозы и, соответственно, уровень инсулина, что особенно полезно, если Вы страдаете таким заболеванием как диабет.

Таким образом, кофеин оказывает положительное влияние на ЖКТ при отсутствии гастроэзофагеальной рефлюксной болезни.

1.5. Кофеин и выделительная система

Кофеин оказывает достаточно большое влияние на выделительную систему. Причина кроется в том, что его примерно 9-10% выводится из организма почти что в первозданном виде именно почечными структурами. Пагубное влияние кофеина на почки заключается в том, что при довольно-таки частом его употреблении у людей значительно повышается диурез. Такое состояние может приводит к излишней потере жидкости организмом, причем норма превышается где-то в 1,3-1,5 раз. Еще случается стремительное нарушение процессов обмена электролитов и минеральных веществ. Так же происходит вымывание из организма натрия и кальция столь важных для него элементов. Помимо того, что в организме происходит потеря жидкостью так кофеин ещё и блокирует чувство жажды.

Эти действия ведут к появлению симптомов мочекаменной болезни, который является одним из самых распространенных заболеваний почек. Почечный камень может, быть как мелким, так и крупным. Обычно образуется от одного до двух элементов, которые находятся в одной или обеих почках сразу. Но бывает и так, что камней развивается много. Поверхности этих образований могут иметь острые выступы или быть гладкими. Если Вам «повезёт» и у камней окажется много острых выступов, то у Вас будут часто происходить почечные колики. Такие приступы вызывают очень сильную боль, которую невозможно притупить никакими болеутоляющими средствами, поэтому пациент вынужден госпитализироваться в медицинское учреждение. Если камень не имеет возможности пройти по протокам сам, то в таких случаях непременно назначается хирургическая операция. Если у больного есть материальные средства, то удаляют камни при помощи дорогостоящей лазерной терапии. Появление мочекаменной болезни резко увеличивает возможность развития опухоли на почечных структурах. Эта опасность вполне реальна, если человек выпивает в сутки 5-7 чашек кофе. Возникновение опухоли в почке очень опасно, ведь такие новообразования имеют в большинстве случаев злокачественный характер. Но все же в редких случаях опухоль бывает доброкачественной, но это возможно только в 7% случаев. Ещё стоит учесть и тот факт, что почки ужасно поддаются лечению различными методами. Это очень нежный орган. При его заболевании и последующей терапии велик риск рецидивов мочекаменной болезни. Поэтому, чтобы избежать этого неприятного недуга, стоит употреблять его в умеренных количествах - не более 2-х чашек в сутки.

Какими способами снизить риск поражения почек?

Всего лишь нужно научиться правильно потреблять кофеиносодержащие напитки. Из-за того, что они сильно притупляет чувство жажды, рекомендуется после его употребления выпивать большое количество холодной воды, при

выполнении этого можно избежать многих негативных последствий, возникающих от воздействия кофеина.  

1.6. Кофеин и кровеносная система

Кофеиносодержащие напитки невысокого качества включают в себя не только кристаллы кофеина, но и различные добавки, примеси. Употребляя такой напиток, его влияние на кровь однозначно не может быть положительным, так как химические вещества нарушают её состав, сгущают её.

Кофеин влияет на свертываемость крови, она понижается, благодаря напитку. Таким образом, чтобы сохранить уровень свертываемости крови, употребление кофеиносодержащих напитков следует ограничить только при кровотечениях, при гемофилии и других патологиях кровеносной системы, перед родами, и перед операционным вмешательством.

Исследовательская часть

2.1 Выделение кофеина

В фарфоровую чашку я поместила немного кофеиносодержащего напитка и оксид магния в соотношении 1:1, затем я произвела нагревание смеси над пламенем спиртовки в течение 3-х минут.

Вывод: Произошло выделение белых кристаллов кофеина (Приложение 1), кроме веществ №1, №3, №6.

Качественная реакция на кофеин

Для того, чтобы убедиться, что я получила кофеин, проведу качественную реакцию. Смесь пересыплю в пробирку и добавлю к ней концентрированную азотную кислоту, в результате реакции образуется тетраметилалоксантин жёлтого цвета при большом содержании кофеина и светло-желтого, при малом. На фото (Приложение 2) можно наблюдать яркий пример содержания кофеина в четырёх случаях (№4, №5, №7, №10) и еле заметное в трех (№2, №8, №9), в остальных пробирках нет изменений, это говорит о том, что в них чрезвычайно низкое содержание кофеина или он отсутствует вообще. Результаты эксперимента приведены в таблице 1.

Таблица №1.

Вывод: Таким образом, больше всего кофеина содержится в четырех пробирках: молотый кофе, зеленый чай, энергетический напиток

2.3. Осадочная реакция

К кофеиносодержащим напиткам, разведённым в горячей воде после охлаждения я добавила раствор йода, затем прилила разбавленную соляную кислоту, после этого нагрела, в результате этого в некоторых пробирках наблюдалось выделение бурого осадка перейодида кофеина (Приложение 3)

Результаты приведены в таблице №2.

Таблица №2.

Вывод: Полученные данные свидетельствуют о наличии большого количества кофеина в молотом кофе, причем реакция протекает благодаря проявлению основных свойств атома азота в положении 9.

2.4. Определение pH среды

В растворах я измерила меру кислотности. Она ассоциирована с концентрацией ионов водорода, что эквивалентно активности ионов водорода в сильно разбавленных растворах, pH<7 соответствует кислой среде, а pH>7 основной. Результаты эксперимента приведены в таблице №3.

Таблица №3.

Вывод: Полученные данные не только удивляют, но и заставляют задуматься… Ведь, например, pH среды у энергетического напитка равен лимонному соку, невольно задаёшься вопросом: «Можно ли употреблять это без вреда здоровью?» (Приложение 4).

2.5 Органолептические свойства кофеиносодержащих напитков.

Органолептические свойства – свойства объектов, оцениваемые органами чувств человека. Я решила изучить их для того, чтобы понять какие же кофеиносодержащие напитки все-таки стоит употреблять, конечно, же в небольших количествах. Результаты эксперимента приведены в таблице №4

(Приложение 5)

Заключение

Таким образом, я считаю, что гипотеза, поставленная в начале проекта подтверждена. Цель исследования достигнута. В ходе своей работы я выяснила, какое оказывают влияние кофеиносодержащие напитки на работу органов и систем органов организма человека.

В ходе исследования я выявила, что в зелёном чае, энергетическом напитке и молотом кофе содержится наибольшее количество кофеина по сравнению с другими видами. Сделав, анализ pH среды, стало страшно за организмы моих друзей и знакомых. Ведь каждый второй употребляет энергетические напитки. А у них очень кислая среда, точно такая же, как в чистом лимонном соке. Я хотела бы непременно продолжить свой проект, подключив к нему специалистов, и сделать анализы физиологических показателей после приема напитков.

Стоит отметить то, что кофеиносодержащие напитки остаются на первом месте и это связано не только с их вкусовыми и ароматическими качествами, но и привыканием. Если Вы употребляете 400 мл и более кофеина и у Вас присутствуют перечисленные симптомы:

• раздражительность, если нет возможности употребить напиток

• нарушение сна в виде бессонницы, ухудшение качества сна и процесса засыпания

• Чувство страха и тревоги

• спутанность мыслей, если пропущен прием кофеиносодержащих напитков

• Увеличения пульса

• Скачки артериального давления

• головная боль, которая проходит после употребления кофеиносодержащего напитка

То вам непременно стоит задуматься...

Хочется донести сейчас главную мысль о пагубном влиянии кофеиносодержащих напитков, тем, кто страдает следующими заболеваниями:

1) Бессонница

2) Близорукость, дальнозоркость, наличие катаракты, глаукомы и др заболеваний глаз

3) Атеросклероз

4) Стенокардия

5) Гипертония

6) Поражение миокарда

7) Тахикардия

8) Вегетоневроза-сосудистая дистония

9) Гастроэзофагельная рефлексная болезнь, гастрит, язва, дауденит, панкреатит и др. болезни ЖКТ

10) Выделительной системы

11) Гемофилия и др. паталогии кровеносной системы

Отдельно бы хотела выделить группу людей, которым не стоит употреблять кофеиносодержащие напитки- это беременные и дети (т.к. замедляется рост)

Я настоятельно рекомендую отказаться от напитков, ведь Вы можете усугубить своё состояние и мучиться от прогрессирования болезни...

Но не стоит думать, что кофеиносодержащие напитки вредны и их не стоит употреблять вообще, да, безусловно, выпивая более 2-х чашек в день это ни к чему хорошему не приведёт, но если делать это в меру, то Вы можете улучшить свои умственные способности, быть более выносливым при выполнении физических упражнений, увеличить количество соляной кислоты для переваривания пищи, стабилизировать уровень инсулина (это особенноактуально для людей, страдающих диабетом), понижает свертываемость, борется с тромбообразованием.

Итак, я считаю, что кофеиносодержащие напитки не оказывают пагубного влияния только в случае отсутствия заболеваний, представленных выше, в ряде других же ситуаций они, наоборот, оказывают положительное влияние, но только если принимать их в умеренных количествах.

Список источников

Постолокян. Ф. - Влияние кофеина. Информационный портал «Биомолекула». [Электронный ресурс]. 2019. 15 ноября. – Режим доступа: URL: https://biomolecula.ru/articles/vliianie-kofeina

Рандин. А. - Влияние кофе на сердце и сосуды. Информационный портал «CardiGraf». [Электронный ресурс]. 2014. – Режим доступа: URL: https://cardiograf.com/terapiya/pitanie/kak-kofe-vliyaet-na-serdce.html

Тедеева. М. – Кофеин. Информационный портал «Food Health». [Электронный ресурс]. 2020. 22 июля. – Режим доступа: URL: https://foodandhealth.ru/komponenty-pitaniya/kofein/

Главинский. А. - Кофе бьёт по почкам. 6 способов смягчить удар. Информационный портал. «Салидапхаць». [Электронный ресурс]. 2019. 7 августа. – Режим доступа: URL: https://gazetaby.com/post/kofe-byot-po-pochkam-6-sposobov-smyagchit-udar/155566/

Карпентер. М. На кофеине полезная вредная привычка/ М. Карпентер. – Изд-во: Манн, Иванов и Фербер, 2015. – 288 с.

Приложения

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5