V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Сравнительный анализ безалкогольных напитко

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Понамарева  А.С. 1

---

1МОАУ «СОШ № 63»

Борисова  Е.И. 1

---

1МОАУ «СОШ № 63»

Работа в формате PDF

438.7 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Различные виды напитков, встречающиеся на наших столах в обычный день и в период застолий, ничем не уступают в своём многообразии самим продуктам питания. При этом напитки в большинстве случаев употребляются не столько для утоления жажды, сколько для развлечения. И каждое из таких развлечений имеет свои свойства и оказывает своё влияние на наш организм.

Объектами исследования выступили (дописать, какие были напитки)

Цель работы – определение химических показателей в различных образцах напитков.

Задачи работы:

1. Определить содержание сахара в напитках ареометрическим методом.

2. Определить кислотность (метод определения кислотности).

3. Обнаружить витамины.

1. Литературный обзор

Безалкогольный напиток – это продукт, не содержащий алкоголя. Безалкогольные напитки зачастую газируются и обычно потребляются холодными. Наиболее часто употребляемые безалкогольные напитки — это сок, кола, газированная вода, холодный чай, сладкий чай, зелёный чай, лимонад и пунш. Изучением свойств безалкогольных напитков и их влияния на здоровье человека занимают различные научно-исследовательские институты. В частности:

- НИИ Питания РАМН

- МГУПП

- ГУ ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности

- Российская Диабетическая Ассоциация.

Также ведущие специалисты научно-исследовательских институтов объединяются, создавая некоммерческие информационно-образовательные проекты с целью просвещения потребителей и распространения достоверной, научно-обоснованной информации о напитках. В 2010 году в России был создан информационно-образовательный проект Академия безалкогольных напитков.

Дети и некоторые взрослые любят газировку, потому что она сладкая. Пьют газированные напитки не только с целью утолить жажду, но и потому что этот вкус нравится. Большинство напитков, существующих на рынке, испробованы многими людьми. По проведённому социологическому опросу, было опрошено 100 учеников 5-10 классов, и выявлены следующие данные. На вопрос: «Пьете ли вы газированные напитки?», отвечали: Да – 90%, Нет — 4%, Редко -6%. (см. приложение А).

Целью второго социологического опроса среди школьников было выявить, знают ли они состав, употребляемых ими напитков. Ученики 5-10 классов на вопрос: «Из чего, по-твоему, изготовлены газированные напитки?», отвечали: Из воды – 25%, Из газа – 18%, Из красителей – 12%, другие варианты – 15%, Не знают – 30%. Результаты представлены на круговой диаграмме (см. приложение Б).Данные социологических опросов, проведенные школьниками более правдивы, так как не имеют необходимости склонить на какую-либо сторону, и не имеют материальной заинтересованности.

* Состав "Coca-Cola": очищенная питьевая вода, сахар, двуокись углерода, краситель (Е 150а), регулятор кислотности (Е338), кофеин, натуральный ароматизатор, натуральные экстракты.

* Состав чая "Nestea": вода, сахар, регуляторы кислотности (лимонная кислота, цитрат натрия), натуральные ароматизаторы, экстракт чёрного чая, лимонный сок 0,1 %, антиокислитель аскорбиновая кислота.

* Состав яблочного сока "Ледниковый период": Яблочный сок, сахар или сахар и глюкозно-фруктозный сироп, регулятор кислотности- лимонная кислота, вода.

Вред, который оказывает избыток сахара на организм человека.Диетологи рассчитали допустимые нормы чайных ложек сахара:

- 6 чайных ложек сахара в сутки — для мужчины;

- 4 чайные ложки сахара в сутки — для женщин;

- всего 1 чайная ложка сахара — для детей.

Избыток сахара в организме приводит повышению веса и заболеваниям поджелудочной железы. Сначала развивается относительный дефицит фермента поджелудочной железы, необходимого для расщепления глюкозы –инсулина. Затем развивается состояние нарушение толерантности к глюкозе, затем сахарный диабет. Как правило, высокий риск развития сахарного диабета у лиц с наследственной предрасположенностью, то есть когда известны случаи сахарного диабета у родственников. У четвертой части людей при употреблении легкоусвояемых углеводов повышается содержание триглицеридов в крови, повышая степень развития атеросклероза. При регулярном частом подъёме триглицеридов нарушается жировой обмен холестерина в организме.

Вред, который оказывают кислоты в газированных напитках. В состав газированных напитков обычно входят лимонная или ортофосфорная кислоты. Они создают особенный, привлекательный, кисленький вкус напитка и являются консервантами. Наличие кислоты в газированной воде повышает кислотность желудочного сока, раздражающе действует на слизистую желудка, провоцируя гастрит, язвенную болезнь желудка. Лимонная кислота (Е330) повреждает эмаль зубов, способствует кариесу и зубной боли при повышенной чувствительности зубов. Фосфорная кислота (Е338) связывает кальций, а при частом приёме газированных напитков ортофосфорная кислота выводит кальций из костей, приводя к остеопорозу (разрежению костей), значит, к хрупкости скелета. Фосфорная кислота усиливает выведение солей кальция с мочой, повышает содержания оксалатов в моче, может приводить к развитию мочекаменной болезни.

2. Определение сахара методами ареометрии и рефрактометрии 2.1 Ареометрический метод

Метод основан на определении массовой доли сухих веществ с помощью ареометра-сахаромера (далее сахаромер) после проведения в пробе полной инверсии с обязательным предварительным удалением двуокиси углерода из газированных напитков.

Для проведения опыта потребовалось: ареометр-сахаромер по ГОСТ 18481 типа АСТ с пределами измерения массовой доли сухих веществ 0-8% с ценой деления 0,05%, цилиндр для ареометра по ГОСТ 18481 диаметром 45 мм, высотой 520 мм, цилиндры мерные наливные 1-500 по ГОСТ 1770, термометр жидкостный стеклянный с диапазоном измерения температуры 0-100 °С и ценой деления шкалы 0,1 °С по ГОСТ 28498, весы лабораторные общего назначения по ГОСТ 24104 с наибольшим пределом взвешивания 1 кг и погрешностью ±0,01 г., колбы мерные наливные 1-100-1, 1-250-2, 1-500-1, 1-1000-1 по ГОСТ 1770, микрокомпрессор электрический, пипетки вместимостью 1; 25 см³, колбы К-1-500-29/32 ТС, К-1-1000-34/35 ТС, П-1-500-29/32 ТС, П-1-1000-34/35 ТС по ГОСТ 25336, чашка выпарительная фарфоровая вместимостью 850 см³ по ГОСТ 9147, воронка стеклянная В-75-110 ХС, В-75-140 ХС, В-75-170 ХС, В-100-150 ХС, В-100-200 ХС по ГОСТ 25336, стаканы В-1-600 ТС, В-1-800 ТС, В-1-1000 ТС по ГОСТ 25336, бутылки стеклянные для пищевых жидкостей по ГОСТ 10117, электроплитка бытовая по ГОСТ 14919, баня водяная, секундомер, вата медицинская гигроскопическая по ГОСТ 5556, бумага универсальная индикаторная, поддон, палочка стеклянная, кислота серная по ГОСТ 3118, вода дистиллированная.

Подготовка к испытанию

Приготовление раствора серной кислоты с массовой долей 8,49%.24,85 смсерной кислоты (плотностью 1,17 г/см) помещали в мерную колбу вместимостью 100 см³ и доводили раствором дистиллированной водой до исследуемого объема при температуре 20 °С.

Освобождение газированных напитков от двуокиси углерода.100 см³ объединенной пробы напитка наливали в коническую или плоскодонную колбу вместимостью 1000 см³ и, закрыв колбу, взбалтывали в течение 20-25 мин, приоткрывая 3-4 раза на 30 с. с интервалами в 5 мин. Затем напиток доводили до температуры 20 °С на водяной бане и фильтровали через вату в стеклянной воронке в чистый сухой цилиндр, предназначенный для измерений. После полной инверсии в напитках, 100 см³ испытуемой жидкости переносили в чистую колбу вместимостью 500 см³, предварительно ополоснув ее испытуемой жидкостью. На каждые 100 см³ испытуемой жидкости добавляли 1 мл серной кислоты с массовой долей 8,49% . Колбу выдерживали в кипящей водяной бане в течение 50 мин. Затем содержимое колбы постепенно охлаждали до температуры 20 °С (колбу предварительно выдерживали на воздухе 10-15 мин), встряхивали и проводили определение массовой доли сухих веществ.

Проведение испытания

Стеклянный цилиндр, тщательно вымытый и высушенный, устанавливали на поддон. Осторожно, избегая образования пены, наливали в цилиндр исследуемый напиток, при температуре 15-25 °С. Затем осторожно опускали в цилиндр чистый сухой ареометр, не выпуская из рук раньше, чем он опустится до деления, соответствующего предполагаемой массовой доле сухих веществ. После того, как ареометр примет устойчивое положение, его необходимо легким толчком погрузить глубже на 1-2 деления и подождать, пока он придет в равновесие. Окончательный отсчет проводили через 2-3 мин, необходимые для выравнивания температуры, по верхнему краю мениска. Во время определения необходимо строго следить, чтобы ареометр не прикасался к стенкам цилиндра. Затем отмечали температуру испытуемого напитка, проверив показания термометрической шкалы ареометра с помощью термометра с ценой деления шкалы 0,1 °С.

2.2 Рефрактометрический метод

Рефрактометрический метод определения содержания сахара основан на установленной зависимости между концентрацией и показателем преломления водных растворов сахарозы. Чем выше концентрация раствора, тем больше показатель преломления. Сущность рефрактометрического метода определения содержания сахара в пищевых концентратах заключается в том, что определяют показатель преломления испытуемых водных растворов, при этом отмечают температуру на призмах рефрактометра и, используя показатель преломления дистиллированной воды при температуре опыта, рассчитывают содержание сахара по разности показателей преломления напитков и дистиллированной воды с учетом коэффициента пересчета показателя преломления на процентное содержание сахара в исследуемом продукте.

2.3 Обсуждение результатов

Процентное содержание сахара, исследуемое ареометрическим методом, определяли по таблице зависимости плотности растворов от его плотности (приложение Б).

Содержание сахара в зависимости от показателя преломления определяли по формуле:

где n – показатель преломления исследуемого напитка при 22⁰ С;

n₀ – показатель преломления дистиллированной воды при 22⁰ С;

F – фактор показателя преломления вещества (для сахаров ~ 0,00142).

Результаты ареометрического и рефрактометрического определений представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Содержание сахара в исследуемых безалкогольных напитках

Вывод: исходя из результатов исследования было установлено, что наибольшее содержание сахара соответствует напитку “Coca Cola”.

3. Определение кислотности в напитках методами рН-метрии и титриметрии 3.1 Титриметрический метод определения кислотности

Метод основан на титровании раствором щелочи всех веществ кислого характера после полного освобождения напитка от двуокиси углерода.

Для проведения испытания потребовалось: бюретки вместимостью 5 см³ с ценой деления 0,02 см, пипетки исполнения 4 или 6 (с делениями) вместимостью 2,5 и 10 см, стаканы стеклянные лабораторные вместимостью 100 см³ по ГОСТ 25336-82, колбы конические вместимостью 250 см³ из термостойкого стекла по ГОСТ 25336-82, капельница стеклянная лабораторная по ГОСТ 25336-82, воронки стеклянные типа В диаметром 36 и 100 мм по ГОСТ 25336-82, цилиндр мерный вместимостью 250 см³ по ГОСТ 1770-74, колбы мерные вместимостью 100 см³ и 1000 см³по ГОСТ 1770-74, плитка электрическая нагревательная по ГОСТ 14919-83. натрия гидроокиси, раствор концентрацией 0,1 моль/дм, приготовленный по ГОСТ 25794.1-83., метиловый оранжевый, спиртовой раствор массовой концентрацией 10 г/дм³, приготовленный по ГОСТ 4919.1-77,вода дистиллированная.

Подготовка к испытанию

Газированные напитки освобождали от основного количества двуокиси углерода.

Проведение испытания

В три конические колбы из термостойкого стекла вместимостью 250 см³ с помощью мерного цилиндра наливали по 100 мл дистиллированной воды и нагревали ее до кипения. От средней пробы газированного напитка, частично освобожденного от двуокиси углерода, и негазированного отбирали пипеткой по 10 см³в каждую из колб с кипящей водой. Закрыв колбу воронкой, кипятили ее содержимое в течение 5 мин. Для негазированных напитков использовали не кипящую, а холодную дистиллированную воду, освобожденную от двуокиси углерода.

По окончании кипячения содержимое колб быстро охлаждали в проточной воде до комнатной температуры. В охлажденный раствор прибавляли 4-5 капель спиртового раствора метилового оранжевого с массовой концентрацией 10 г/дм³ и титровали раствором гидроокиси натрия концентрацией 0,1 моль/дм³ до появления розовой окраски, не исчезающей в течение 30 с.

3.2 рН-метрия

Определение водородного показателя в растворах проводят с помощью рН-метра. Этот метод удобен для измерения pH цветных растворов, в которых индикаторное определение pH практически невозможно. Для измерений используют приборы – pH-метры со стеклянным электродом, которым обычно заменяют водородный электрод. В качестве электрода сравнения используют каломельный электрод. Этот электрод представляет собой сосуд, на дне которого находится ртуть, соединенная с цепью платиновой проволокой. Над ртутью находится каломельная паста с кристаллами KCl, сверху насыщенные растворы KCl и каломели (Hg2Cl2). Контакт электрода с исследуемым раствором происходит через тонкое асбестовое волокно. Каломельный электрод сравнения можно применять для измерений pH при температуре не выше 60 °С; нельзя измерять pH растворов, содержащих фториды.

Для определения рН растворов электроды опускают в стаканчик с раствором и фиксируют приблизительное значение рН.

3.3 Обсуждение результатов

Определение кислотности титрованием раствором щелочи в присутствии индикатора проводили только для чая "Nestea" и сока "Ледниковый период", поскольку напиток "Coca Cola" имеет ярко выраженную окраску, что мешает титриметрическому определению с использованием индикатора. В связи с этим параллельно определяли кислотность исследуемых напитков с помощью рН-метра. Полученные результаты представлены в таблице 2.

Кислотность в кубических сантиметрах раствора гидроокиси натрия концентрацией 0,1 моль/дм³, израсходованного на титрование 100 мл напитка вычисляют по формуле:

,

где V – объем раствора гидроокиси натрия концентрацией 0,1 моль/дм³, израсходованный на титрование, см³;

К– поправочный коэффициент раствора гидроокиси натрия 1,012;

А – объем напитка или сиропа, взятый на определение, см³.

Таблица 2 – Результаты определения кислотности напитков методами рН-метрии и титриметрии

Вывод: по результатам определения рН напитков видно, что водородный показатель в “Coca Cola” ниже, чем в других напитках. Это значит, что кислотность в этом напитке выше, чем в остальных образцах. Данные титриметрии позволяют сравнить сок “Ледниковый период” и чай "Nestea". Кислотность чая оказалась выше кислотности сока, что хорошо согласуется с данными рН-метрии.

4. Обнаружение витаминов

Витамин В₂ необходим для укрепления клеток кожи, образования слизистых оболочек. Регулирует обмен веществ, сахарный баланс, участвует в процессе роста и усиливает остроту зрения.

Витамин РР участвует в окислительно-восстановительных процессах, снижает уровень холестерина. Также отвечает за выработку желудочного сока, стимулирует работу печени и помогает синтезировать гемоглобин.

Обнаружение витаминов вели в ходе проведения качественных реакций. Результаты обнаружения витаминов В₂ и PP представлены в таблице 3.

Обнаружение рибофлавина (витамина В₂): к 5 каплям исследуемого напитка добавляли 3 капли 20% раствора соляной кислоты и одну гранулу цинка. Далее наблюдается выделение водорода, изменение окраски с желтой на розовую и последующее обесцвечивание напитка.

Обнаружение витамина РР: к исследуемому напитку добавляли раствор ацетата меди и взбалтывали, после нагревали до кипения и охлаждали, затем наблюдается выпадение синего осадка.

Таблица 3- Результаты обнаружения витамина В₂ и витамина PP

Вывод: качественное определение витаминов в анализируемых напитках подтвердило, что чай “Nestea” содержит в своём составе витамины В₂ и РР, чего нельзя сказать об остальных образцах напитков. Ни сок “Ледниковый период”, ни “Coca Cola” в своем составе этих витаминов не содержат.

Заключение

В ходе проведенных испытаний было установлено, что по сравнению с остальными образцами напитков чай "Nestea" обладает наиболее полезными свойствами, так как в его состав входят витамины В₂ и РР.

Также по результатам исследований было выявлено, что сильногазированный напиток "Coca Cola" имеет самый высокий уровень кислотности и в его состав входит большое количество сахара, что свидетельствует о вредности его употребления.

Благодаря исследованиям установлено, что в соке "Ледниковый период" содержание сахара в норме, а сам напиток имеет низкий показатель кислотности, как и было заявлено на упаковке.

Список использованных источников 1. Воскресенский П.И. «Справочник по химии». М.: Просвещение, 1964г

2. Власова З.А. Биология. Справочник школьника. М.: Прометей, 1992г.

3. Глинка Н.Л, «Общая химия». Издание семнадцатое. Издательство «Химия », 1975г

4. Нечаева А.П., Гамаюрова В.С. «Что содержат газированные напитки?» М. Наука. 2006г

Приложение А «Результаты социологического опроса»

Схема №1

Пьёте ли вы газированные напитки?

Схема №2

Из чего изготовлены газированные напитки?

Приложение Б

«Таблица зависимости содержания сахара в напитках от плотности»