XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Определение кислотности среды в соках

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Назаренко В.А. 1

---

1МБОУ,, Марьяновская СОШ №3"

Тулеева К.К. 1

---

1МБОУ,, Марьяновская СОШ №3"

Работа в формате PDF

431.3 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Одной из главных проблем в век научно-технического прогресса стала проблема сохранения здоровья. В век высоких технологий немаловажное значение для здоровья человека имеет пища, которую мы едим и напитки, которые мы пьём. Качество и химический состав продуктов питания оказывают огромное влияние на состояние здоровья человека.

Одним из таких факторов является повышенная кислотность употребляемых нами пищи и напитков.

Кроме состава пищи на организм человека большое влияние оказывают и кислотность пищи. От концентрации водородных ионов (рН) в организме зависит активность ферментов. Отклонение рН от оптимального значения вызывает понижение активности фермента и даже его инактивацию (гибель). Поэтому изучение состояния рН среды пищи, воды и тех напитков, которые предпочитают дети, я считаю достаточно актуальным, т.к. сегодня нам предоставлен широкий выбор разных напитков, и вода разная на вкус. Как разобраться в этом? Одни люди предпочитают газированные напитки,

другие - кофе, чаи, соки, а некоторые - минеральную или простую воду. Каждый напиток обладает разными свойствами и по-своему влияет на организм человека, употребляющего их.

Сок – вкусный и ценный питательный продукт. В нем содержатся
витамины, минеральные вещества, углеводы. Он оказывает освежающее и общеукрепляющее действие на наш организм. Зайдя в магазин, мы можем увидеть прилавки, пестрящие соками различных вкусов и производителей. Благодаря такому разнообразию каждый сможет выбрать продукт на свой вкус. Но при выборе сока немало важно изучить состав и учесть все нюансы, чтобы избежать неприятных последствий.

Именно поэтому я решила провести исследование, в котором хочу подробней рассмотреть химический состав соков известных торговых марок.

Актуальность темы: Каждые напитки и продукты обладают разными свойствами и по­ своему влияют на организм человека, употребляющего их. Одним из таких свойств является кислотность среды (рН). У различных напитков и продуктов питания различная кислотность. Значит, они оказывают различную кислотную нагрузку на организм.

Цель исследования: изучить химический состав соков.

Задачи:

1. Используя различные методики, выяснить, в каких соках не содержатся консерванты, чтобы рекомендовать их для употребления;

2.Изучить официальную классификацию соков.

3.Выяснить, на что надо обращать внимание при покупке соков

Объект исследования: образцы соков торговых марок: №1,№2,№3,№4

Предмет исследования: содержание в соках искусственных ароматизаторов, красителей, их кислотность.

Методы и средства:

1.Опрос

2.Эксперимент

3.Анализ интернет - источников по проблеме исследования

4.Систематизация и обобщение результатов мониторинговых исследований

Гипотеза: Если провести анализ соков и выяснить, какой производитель выпускает самый качественный и полезный сок, то можно рекомендовать эту марку для регулярного потребления.

Что такое водородный показатель

Каждый из нас знает, что организму необходимо определённое количество углеводов, белков и жиров в сутки. Мы постоянно на это обращаем внимание, когда выбираем продукты. В 20­м веке учёные выяснили, что есть ещё один очень важный показатель, который определяет наше здоровье. Это кислотность пищи. В организме существует кислотная и щелочная среда. Для организма они обе важны и в идеале должны быть уравновешены. Если происходит сильное окисление или защелачивание организма, то это приводит к проблемам со здоровьем. Особенно для организма опасно его закисление. От концентрации водородных ионов (рН) в организме зависит активность ферментов. Отклонение рН от оптимального значения вызывает понижение активности фермента и даже его инактивацию (гибель). Поэтому изучение состояния рН среды пищи, воды и тех напитков, которые предпочитают дети и взрослые, я считаю достаточно актуальным, т.к. по данным исследования происходит рост числа различных заболеваний у людей. Водородный показатель отражает активную реакцию среды и определяется содержанием катионов водорода (Н+) и анионов гидроксида (ОН­). Наличие этих ионов связано в первую очередь с диссоциацией молекул воды, протекающей по уравнению: HOH = H+ + OH­

При 25°С произведение концентраций ионов водорода и гидроксида равно 10­14 грамм ионов на 1 л воды. Когда концентрации обоих ионов равны, содержание каждого из них составляет 10 ­7 грамм­ ионов на 1 л, и реакция воды нейтральная. Увеличение концентрации одного из ионов вызывает соответствующее смещение реакции в кислую или щелочную область. Обычно о реакции воды судят по концентрации ионов водорода, используя, однако, не значение этой концентрации, а взятый с обратным знаком её десятичный логарифм. Выражение рН <7 указывает на кислую реакцию, рН> 7 ­ на щелочную; нейтральной среде соответствует рН = 7. Водородный показатель имеет важное общебиологическое значение, в связи с чем в процессе эволюции у большинства живых организмов выработался ряд механизмов, обеспечивающих относительное постоянство этого показателя в клетке. Роль этого фактора определяется в первую очередь его влиянием на активность ферментов и состояние других белковых молекул. Кроме того, поскольку большинство реакций в клетках протекает в водной среде, избыток или недостаток ионов Н+ может существенно влиять на протекание также различных не ферментативных реакций. Сказанное является основной причиной того, что большинство клеток, принадлежащих 5 самым разным организмам, способно жить в узком диапазоне рН ­ от 6,0 до 8,0.

Влияние ph среды на наше здоровье

Кислотно­ щелочное равновесие является важным компонентом гомеостаза. У здорового человека рН крови находится на строго постоянном уровне, равном 7,4. Изменение рН крови всего на 0,3 ­0,4 в любую сторону приводит к значительному снижению ферментативной активности в средах организма и может закончиться летально. Количество веществ в организме, обладающих кислыми или щелочными свойствами, зависит от количества и характера принимаемой пищи, от интенсивности обменных процессов, от способа выделения этих веществ из организма и других факторов. В тоже время сохранение постоянства КЩР в организме обеспечивается наличием двух систем, препятствующих сдвигу рН крови и сред организма. Это так называемые буферные и физиологические системы. Дисбаланс рН организма у большинства людей проявляется в виде повышенной кислотности (состояние ацидоз). В этом состоянии организм плохо усваивает минералы, такие как кальций, натрий, калий и магний, которые, благодаря избыточной кислотности, выводятся из организма. От недостатка минералов страдают жизненно важные органы. Не выявленный вовремя ацидоз может вредить организму незаметно, но постоянно в течение нескольких месяцев и даже лет. Злоупотребление алкоголем часто приводит к ацидозу. Ацидоз может возникать, как осложнение диабета. При ацидозе могут появиться заболевания сердечно­ сосудистой системы, включая стойкий спазм сосудов и уменьшение концентрации кислорода в крови, прибавление в весе и диабет, заболевания почек и мочевого пузыря, образование камней, снижение иммунитета, увеличение вредного воздействия свободных радикалов, которые могут способствовать онкогенезу, хрупкость костей, вплоть до перелома шейки бедра, а также 6 других нарушениях опорно-двигательного аппарата, как например, образование остеофитов (шпор), появление суставных болей и болевых ощущений в мышцах, связанных с накоплением молочной кислоты, общая слабость. При повышенном содержании щелочи в организме, а это состояние называется алкалоз, также как при ацидозе, нарушается усвоение минералов. Пища усваивается гораздо медленнее, что позволяет токсинам проникать из желудочно-кишечного тракта в кровь. Повышенное содержание щелочи в организме опасно и трудно поддаётся корректировке. Как правило, оно является результатом употребления лекарств, содержащих щёлочь. Повышенное содержание щелочи может спровоцировать проблемы с кожей и печенью, сильный и неприятный запах изо рта и тела, активизацию жизнедеятельности паразитов, разнообразные аллергические проявления, в том числе связанные с пищей и загрязнением окружающей среды, обострение хронических заболеваний, запоры и другие проблемы с кишечником. Буферные растворы — растворы, содержащие одну или несколько буферных систем и вследствие этого обладающие способностью поддерживать свой рН на одном уровне при их разбавлении, концентрировании и при добавлении к ним небольших количеств сильных кислот или щелочей. Буферная система представляет собой смесь слабой кислоты и её соли, образованной сильным основанием (например, уксусной кислоты СН3СООН и ацетата натрия CH3COONa), или смесь слабого основания и его соли, образованной сильной кислотой (например, смесь гидроокиси аммония NH4OH и хлористого аммония NH4Cl). Величина рН буферного раствора зависит от величины константы диссоциации слабой кислоты или слабого основания и от соотношения концентраций компонентов, 7 образующих буферную систему. Буферные системы играют большую роль в сохранении постоянства рН в жидкостях и тканях организма. К важнейшим буферным системам крови и ткани относятся белки плазмы, бикарбонатный буфер (смесь угольной кислоты Н2СO3 и бикарбоната щелочного металла, например, и NaHC03); фосфатный однозамещенного (смесь буфер двузамещенного фосфатов щелочных металлов, например, NaH2P04 и Na2HP04) и др. Буферные растворы широко применяются в лабораторной практике в тех случаях, когда тот или иной процесс (выращивание культуры бактерий, определение активности фермента и т. п.) необходимо проводить при постоянном рН, а также используются в качестве стандартных растворов с известными значениями рН при измерении рН биологических жидкостей. Среда может быть нейтральной, кислой и щелочной.

Классификация соков

Соки делятся на:

• натуральные (с мякотью или без мякоти);

• соки с сахаром;

• концентрированные;

• нектары;

• сухие соки;

• сокосодержащие напитки;

• купажированные соки;

• для детского питания;

• для диетического питания;

• цитрусовые;

• соки, консервированные спиртом, сернистым ангид­ридом или бензойно-кислым натрием.

Натуральные соки из фруктов и овощей получают путем переработки исключительно спелых, не испорченных плодов. Максимально полезны такие виды соков в первые 4 часа после приготовления. Например,яблочный, абрикосовый, свекольный, картофельный.

Соки с сахаром готовят из кислых плодов и ягод. Более распространенный вариант производства из таких типов фруктов является их купажирование - добавление к доминирующему соку порядка 35% сока из других видов фруктов. Например,яблочно-клюквенный, яблочно-виноградный и грушево-яблочный.

Концентрированные соки получают за счет механического воздействия на классические соки, в итоге чего осуществляется испарение воды и повышение содержания растворимых сухих компонентов в 2 раза. В концентрированные овощные соки зачастую, добавляют соль, уксус или пряности, а во фруктовые - сахара, аскорбиновая, лимонная кислоты.

Нектар - продукт, содержащий 25 - 50% натурального сока, а дополняется водой, сахаром и медом.

Сухие соки производятся посредством сублимированной сушки и являются полноценной альтернативой натуральным сокам. Его используют для приготовления натуральных соков, киселей и морсов.

Сокосодержащие напитки получают смешиванием плодового или овощного сока с мякотью или без мякоти с водой, сахаром, лимонной кислотой, в котором содержание сока составляет не менее 10%. Эти напитки консервируются физическими или химическими способами для непосредственного употребления в пищу.

Купажированные соки вырабатывают с мякотью и без нее, с сахаром и без сахара: яблочно-вишневый, яблочно-виноградный, вишнево-черешневый и др. В наименование первым указывают преобладающий в купаже сок. Купажированные соки, в состав которых входят более двух компонентов, называются соковыми коктейлями.

Специализированные соки и нектары для детского питания –готовят только из высоко­качественного плодово-ягодного или овощного сырья. Их вы­пускают натуральными, с мякотью, с сахаром, купажирован­ными и только высшего сорта. Рекомендуются для питания де­тей с 6-месячного возраста.

Соки для диетического питания вырабатывают из пло­дов и ягод с низким содержанием сахарозы. Они предназначе­ны для больных сахарным диабетом. В качестве подслащи­вающих компонентов в такие соки вводят ксилит, сорбит, сахарозаменители, подслащивающие соединения.

Цитрусовые соки имеют особенности, обусловленные необходимостью сохранить неповрежденной кожицу плодов при отжатии сока из мякоти. Из кожицы плодов извлекают ценное эфирное масло. Эти соки являются поливи­таминными, так как содержат витамины С, Р, В₁ и каратиноиды. Они вырабатываются неосветленными (натуральные и с саха­ром) одним товарным сортом. Также выпускают цитрусовые соки с мякотью (апельсиновый, мандариновый и лимонный).

Соки, консервированные спиртом, сернистым ангидридом или бензойно-кислым натрием в торговлюнепоступают, используют для промышленной переработки на желе, сиропы.

Свойства и польза фруктовых соков

Соки являются источником поступления в организм витамина С. Недостаток этого витамина в детском возрасте может спровоцировать появление изменений в скелетном строении (болезнь Меллера-Барлоу) и цингу. С возрастом потребление витамина «С» не уменьшается, а даже возрастает. Витамин «С» в организме не образуется, расходуется непрерывно, поэтому необходимо его ежедневное поступление. При недостатке витамина «С» наблюдается общая слабость, головные боли, быстрая утомляемость, понижение трудоспособности, сопротивляемости инфекциям. Кожа становится сухой, появляются кровоточивость дёсен, боли в икроножных мышцах, апатия, сердцебиение, раздражительность. Раны и переломы костей длительно не заживают.

Очень многие соки богаты провитамином А (каротином). Особенно это касается соков, произведённых из жёлтых или оранжевых фруктов.

Некоторые содержат значительное количество витамина В1 (тиамина), витамина РР (никотиновой кислоты). Благодаря высокому содержанию витаминов соки способствуют укреплению иммунитета, повышают устойчивость человека к стрессам, улучшают обмен веществ. Человек, в достаточном количестве употребляющий соки, всегда бодр, свеж и абсолютно здоров.

Содержащиеся в соках органические кислоты придают дополнительной активности пищеварительным железам. Они частично заменяют кислоту желудочного сока, помогая организму лучше усваивать пищу. При этом снижается степень риска возникновения заболеваний, связанных с недостаточной желудочной кислотностью. 

В соках с мякотью содержится большое количество пектинового вещества и клетчатки, которые благотворно влияют на работу кишечника. Также они богаты минеральными веществами и микроэлементами. Фруктовый, ягодные и овощные напитки рекомендуются при заболеваниях почек и сердечнососудистой системы, так как наличие в них соединений железа улучшает состав крови и качество сосудов, а соли калия, которых в избытке в любом плодовом соке, выводят из организма лишнюю воду.

Анализ анкетирования

В своей работе я решила взять для рассмотрения фруктовые соки наиболее известных производителей. Для этого изучила анкету потребителей соков за последние 3 года и приступила к исследованию.

Состав соков

Согласно ГОСТу, в состав фруктовых соков входят: вода, углеводы (глюкоза, фруктоза, сахароза), органические кислоты (лимонная, яблочная, винная), белок, аминокислоты, витамины (С, В1, В6, В9), минералы (K-калий, Mg-магний, Ca-кальций), антиоксиданты, пищевые волокна.

Ознакомимся с составом соков, которые я использовала в своей работе.

Определение кислотности

Изучив состав, я перешла к экспериментальной части - определению кислотности и среды.

Кислотность (водородный показатель рН) -Мера определения кислотности водных растворов. Ассоциирована с концентрацией ионов водорода,что эквивалентно активности ионов водорода в сильно разбавленных растворах.

Данный показатель рН определяла при помощи мобильно-цифровой лаборатории. Результаты внесла в таблицу.

Результаты исследования

Фруктовые соки – источник необходимых человеку питательных веществ: углеводов, витаминов, минеральных и биологически активных веществ. Витаминами являются низкомолекулярные органические вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности. Так как организм не способен сам синтезировать витамины, в пищевом рационе должны присутствовать продукты, содержащие эти соединения. К таким продуктам относятся растительные соки. Фрукты и фруктовые соки богаты витамином С, витаминами группы В. Следует отметить, что фрукты характеризуются более высоким содержанием аскорбиновой кислоты. Это связано с тем, что при производстве соков фрукты проходят долгий путь технологической обработки, подвергаются перевозке и хранению, в связи с этим содержание витамина, присущего свежим фруктам и овощам, в напитках постепенно снижается. Кислый вкус фруктов и фруктовых соков обусловлен присутствием в их составе органических кислот. Они содержатся во всех плодах и овощах. Наиболее известными и распространёнными являются яблочная, лимонная, винная, щавелевая, янтарная, салициловая и бензойная кислоты. Органические кислоты в сочетании с сахарами и дубильными веществами придают овощам и фруктам специфический сладко-кислый вкус. Органические кислоты очень активно включаются в процессы пищеварения и обладают жаропонижающим, противовоспалительным, антибактерицидным действием. Наибольшей кислотностью характеризовался грушевый сок. Кислотность достигала 4,25. В мультифруктовом соке кислотность составила 3,98. В соке из чёрной смородины и яблочном кислотность ниже -3,8. Полученные результаты соответствуют литературным данным. 

Заключение

1. Человеку следует следить за тем, какие продукты он употребляет. Злоупотребление продуктами с кислым показателем рН 1.9–6.9 или повышающих кислотность (мясо, рыба, хлеб и макароны, твердые сыры, сладкое, кофе и т.д.) может привести к ломкости костей, язве желудка, хроническим заболеваниям кишечника. Из-за этого у человека нарушается кислотно-щелочное равновесие, развивается либо избыточная, либо повышенная кислотность.

2. Употребление большого количества апельсинов оказывает раздражающее влияние на слизистую оболочку желудка, кишечника и на почки. Следовательно, апельсины не рекомендуются при язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, при гастритах с повышенной кислотностью желудочного сока, обострении воспалительных заболеваний кишечника, при холецистите, гепатите и остром нефрите. Режим – прежде всего! 3.Профилактика гастритов – хорошее питание, гигиена и режим. Чай и кофе надо пить некрепкие, чтобы не раздражали слизистую.

4.Лучше избегать жирных и жареных блюд, острых приправ – или хотя бы есть их изредка, в меру. Вредны газированные напитки: они приводят к повышению кислотности, забросу кислого содержимого из желудка в пищевод.

5.Для восстановления кислотно-щелочного равновесия необходимо употреблять большое количество зелени, овощей и фруктов, выпивать каждый день по стакану натурального фруктового, а лучше овощного сока (они являются природными буферами). Повышенная щелочность у людей встречается крайне редко.

6.Водородный показатель можно измерить различными способами. В работе мы использовали современный метод измерения рН с помощью датчиков цифровой лаборатории. Результаты исследований можно применять на практике для изучения и углубления своих знаний по химии.

Изучая «Кислотность среды в соках», мы рассмотрели понятие водородного показателя, а также способы его измерения, влияние кислотности напитка на организм и убедились в актуальности темы. Соки и ее основная характеристика - показатель кислотности - имеют важное значение для здоровья человека. Выпивая различные напитки, человек ежедневно оказывает влияние на организм через сложный и тонкий процесс кислотно-щелочного равновесия. Поэтому так важно совершать правильный выбор каждый раз, когда вы что-нибудь решили выпить.

Зачастую мы совершаем ошибочный выбор, придавая значение вкусовым и тонизирующим свойствам напитка.

Выбирать для себя напитки лучше заранее зная о влиянии их кислотности на организм. В своей работе я выяснила кислотность наиболее популярных напитков, выбранных по результатам опроса. К сожалению, подтвердился тот факт, что большинство потребляемых напитков обладают повышенной кислотностью, предпочтение отдаётся вкусу, а не пользе.

Мы достигли поставленной цели, и считаем вопрос о кислотности напитков злободневным, актуальным и требующим серьёзного детального рассмотрения и практического применения знаний с целью сохранения здоровья человека.

Список литературы

1.Бейтс Р., Определение рН. Теория и практика, пер. с англ., 2 изд., Л., 1972, с. 126

2.Алексинский, В.А. Занимательный опыты по химии. - М.: Просвещение: АО «Учебная литература», 1995;

3.Фриментл М. Химия в действии. В 2-х ч. Ч. 1: Пер. с англ.-М. Мир, 1991. -528 с., ил, С.379

4.Федоренко Н.В. Водородный показатель// Химия в школе №6 -1999.-с. 94-95

Интернет ресурсы:

1.https://studopedia.ru/8_177169_klassifikatsiya-i-assortiment-sokov.html

2.http://filuz.ru/57-vidy-klassifikatsii-raznovidnosti-sokov

3.https://zdorovecheloveka.com/stati/poleznye-svoystva-soka-sokoterapiya-po-uokeru-lechebnye-svoystva-sokov

4.https://fb.ru/article/457938/reyting-sokov-v-rossii

5.https://internet-law.ru/gosts/gost/7384/

Приложение Приложение 1

Мобильно-цифровая лаборатория "L-МИКРО"

Приложение 2

Проведение эксперимента на определение показателя pH в соках

Приложение 3

Соки торговых марок: Образец №1, Образец №2, Образец №3, Образец №4, разлитые по экспериментальным колбам

Приложение 4

Шкала определения pH среды