VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Влияние газированного напитка на организм лабораторных животных
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ
Определить влияние газированного напитка на выносливость организма и течение обменных процессов
ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ
Газированный напиток
ЗАДАЧИ:
Рассмотреть историю появления газированных напитков
Оценить по литературным данным воздействие газированных напитков
Изучить влияние газированного напитка на организм лабораторных животных
Провести социологический опрос родителей на тему: "Газированные напитки – вред или польза?"
ГИПОТЕЗА:
Газированные напитки, вред или польза от их употребления.
Введение
Как известно, в среднем, человек может обходиться без жидкости всего 3–5 дней. Жидкость обеспечивает нам функционирование всех органов. В день взрослому человеку необходимо 1–2 литра этой самой жидкости. Конечно, самая необходимая — это вода. Но кроме воды мы с удовольствием употребляем ещё множество самых разных напитков. Они дают нашему организму не только жидкость, но и минеральные вещества, витамины.
Говоря о напитках, нельзя обойти вниманием газировку. Оказывается, газированным напиткам уже более двухсот лет. Создатель газировки — британский химик Джозеф Пристли. Первую бутылку газировки он получил, зарядив воду газами, выделяющимися при брожении пива. За это открытие учёного приняли во Французскую Академию Наук в 1772 году. А промышленное производство газированных напитков организовал Якоб Швепп (создатель Schweppes) в 1783 году.
Возникает вопрос, газированные напитки оказывают вред или пользу живому организму?
История создания газированных напитков
Природная газированная вода известна с древнейших времён и использовалась в лечебных целях. Гиппократ посвятил этой воде целую главу своего труда и велел больным не только пить её, но и купаться в ней. В XVIII веке минеральную воду из источников начали разливать в бутылки и развозить по миру. Однако она стоила весьма дорого и к тому же быстро выдыхалась. Поэтому позже были предприняты попытки искусственно загазировать воду.
Первому создать газированную воду удалось английскому химику Джозефу Пристли в 1767 году. Это произошло после экспериментов с газом, выделяющимся при брожении в чанах пивоваренного завода. Далее швед Тоберн Бергман в 1770 году сконструировал аппарат, позволяющий под давлением, с помощью насоса, насыщать воду углекислыми пузырьками и назвал его сатуратором (от лат. saturo — насыщать).
Первым промышленное производство газированной воды начал Якоб Швепп. Он в 1783 году усовершенствовал сатуратор и создал промышленную установку для выпуска газированной воды. В начале XIX века Швепп для удешевления производства стал применять для газирования обычную пищевую соду и газированную воду стали называть «содовая».
В отличие от США, где газированная вода в основном продавалась разлитой в бутылки, в других странах было принято потреблять её из перезаправляемых сифонов — как маленьких домашних, так и больших, устанавливаемых в кафе и барах. Позже появились и уличные автоматы по продаже газированной воды. В дореволюционной России бутилированная вода считалась «господским» напитком, — её называли зельтерской (сельтерской), по названию минеральной воды, изначально бравшейся из источника Нидерзельтерс (Niederselters). Одним из производителей, например, был петербургский ресторатор Иван Излер в 30-х годах XIX века.
При промышленном производстве газированных напитков газация происходит двумя способами:
Механическим — введение и насыщение жидкости диоксидом углерода: фруктовые и минеральные воды, газированные или шипучие вина и вода. При этом напитки газируются в специальных аппаратах — сифонах, сатураторах, акратофорах или металлических баках под давлением, предварительно охлаждая и выводя из жидкости воздух. Обычно напитки насыщают до 5—10 г/л. Газирование воды углекислым газом не обеззараживает её.
Химическим — напиток газируется углекислотой при брожении: пиво, бутылочное и акратофорное шампанское, игристые вина, сидр, хлебный квас, либо при взаимодействии кислоты и питьевой соды — сельтерская вода (она же «содовая»).
Влияние газированных напитков на организм
Для организма человека вода необходима так же как еда и воздух. Но зачастую, большинство людей не желают пить чистую воду, а предпочитают соки, кофе, чаи и газированные напитки, не осознавая, какой вред этим наносят своему организму. Так, например, простая чистая вода восполняет нехватку жидкости. Лимонад, напротив, может нанести существенный вред здоровью и вызвать необратимые реакции в нем. О том, какой вред наносят газированные напитки на организм человека доказано немало, но человечество не хочет воспринимать данный факт серьезно. Сладкая вода с газом стала излюбленным напитком всех поколений, а колючие пузырьки углекислого газа в ней еще никого не оставили равнодушными. При этом часто можно увидеть, как молодые мамы дают ее даже детям, не задумываясь о составе газировки.
Многие любители газированных напитков твердо уверены в их пользе, а при покупке они руководствуются вкусом и популярностью торговой марки. Как правило, только после приступов гастрита, расстройств пищеварения или язвенных заболеваний, начинается выяснение степени полезности таких напитков.
Популярное вещество в газировках – кофеин. Он относится к мягким стимуляторам нервной системы. Кофеин делает напиток тонизирующим. Человек, пьющий колу (в которую чаще всего и добавляют кофеин), может испытать прилив сил и работоспособности. Однако этот эффект обычно непродолжителен и через несколько часов сменяется раздражительностью, усталостью, бессонницей (если пить колу на ночь). После определённой дозы, индивидуальной для каждого, наступает истощение нервной системы, сопровождающееся головными болями, усталостью, апатией или, наоборот, раздражительностью. Кофеин стимулирует деятельность сердца и повышает нагрузку на него, в чём, опять же, нет ничего полезного. Кроме прочего, кофеин вызывает потерю организмом кальция с мочой. В напитках также используют красители. С особой осторожностью нужно относиться к тем красителям, которые содержат азот (Е-102, Е-110, Е-123, Е-124, Е-133, Е-151). Итак, вся ценность газированного напитка, который выпускается под десятками торговых марок, заключается в воде и углекислом газе, а вся привлекательность – в ароматизаторе и красителе. Для увеличения объемов продаж производители часто прибегают к различным трюкам. Например, заявляют, что напиток содержит натуральный сок. При более детальном рассмотрении выясняется, что сока всего три процента. Наиболее серьезными последствиями регулярного и частого употребления газированных напитков являются заболевания органов пищеварения; ожирение, сахарный диабет и кариес; мочекислый диатез и мочекаменная болезнь. Категорически нельзя пить газировку натощак.
Также установлено возникновение кариеса вследствие употребления сахаросодержащих напитков и происходит это по следующему механизму. При приеме легкоусвояемой углеводистой пищи происходит ее ферментация микрофлорой зубного налета с образованием органических кислот (молочной, пировиноградной, муравьиной, пропионовой, масляной и др.). Концентрация этих кислот на поверхности эмали возрастает в десятки раз. За счет градиента концентраций кислоты диффундируют в подповерхностные слои эмали и диссоциируют там, оказывая деминерализующее действие. При этом критическим считается значение pH 4,5–5,0. Именно такая кислотность среды вызывает растворение кристаллов гидроксиапатита, образование пор, повышение проницаемости эмали и появление очага кариозного поражения. В результате описанных процессов в поверхностных слоях эмали образуется очаг деминерализации – начальный кариес (кариес в стадии пятна).
Практическая часть
4.1. Влияние газированного напитка на организм лабораторных животных
Эксперимент проводился на базе экспериментально-биологической клиники ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет». В клинике работает моя мама.
В качестве биологического объекта использовали серо-бурого окраса крыс-самцов линии Dark Agouti в возрасте 4 месяца массой 100-120 граммов. Длительность эксперимента составила 14 дней. В соответствии с задачами, животных разделили на 2 группы по 3 головы в каждой. Животные контрольной и опытной групп содержались на стандартной диете (стандартный рацион - СР) для лабораторных животных (ГОСТ Р 50258-92) согласно правилам лабораторной практики при проведении доклинических исследований в РФ (ГОСТ 3 51000.3-96 и 51000.4-96). Эксперименты проводились в соответствии с требованиями гуманного обращения с животными.
Были сформированы группы:
- контрольная группа – СР, чистая водопроводная вода, отстоянная в течение 12 часов.
- опытная группа – СР, газированный напиток.
Животных задавали рацион один раз в сутки и обеспечивали свободный доступ к напиткам.
Все животные содержались в одинаковых условиях в отношении температуры, влажности и освещения. На протяжении всего эксперимента наблюдали за физической активностью, массой тела животных, аппетитом (количество съеденной пищи), характером стула.
Полученные результаты:
Анализ биохимических показателей крови
Методика: Из хвостовой вены лабораторных животных самцов крыс линии Dark Agouti был осуществлен забор крови на анализ. Данные биохимического анализа были получены на основании измерений автоматического биохимического анализатора Dirui CS-T240 (производитель – «Dirui Industrial Co., Ltd», Китай) с использованием коммерческих биохимических наборов для ветеринарии ДиаВетТест (производитель – Россия) и коммерческих биохимических наборов Randox (производитель – США) и представлены в рисунке (рисунок 1 ).
Рисунок 1 – Биохимический анализ крови животных на фоне употребления газированного напитка
Как известно, уровень глюкозы является одним из строго регулируемых физиологических параметров, и колебания его значения оказывает существенное влияние на метаболизм мозга и миокарда. Гипогликемия сопровождается нарушением функций центральной и периферической нервной системы, а также функциональной способности сердца. Зафиксировано повышение содержания глюкозы почти в 2 раза в сыворотке крови на 14 сутки эксперимента у животных употреблявших газированный напиток относительно данного показателя у животных контрольной группы.
Обращает на себя внимание увеличение содержания в крови опытных крыс креатинина (на 26% ((Р≤0,05)), что является одним из критериев, наряду с уровнем мочевины, изменения деятельности почек. Концентрации мочевины при этом также несколько превышает контрольное значение.
Таким образом, полученные данные выявили существенные сдвиги в основных биохимических параметрах крови на фоне употребления газированного напитка уже после 2-х недельного введения. Значительно возросшая активность таких ключевых энзимов, как ЛДГ, АСТ, хоть и косвенно, свидетельствует, прежде всего, о деструктивных (повреждающих) изменениях в клетках организма. Несмотря на отсутствие выраженной органной специфичности, определение активности АСТ и АЛТ имеет большую диагностическую ценность. При этом повышение активности АСТ указывает на преимущественное поражение сердца, а АЛТ – печени. Исходя из того, что у опытных крыс наблюдалось значительное увеличение уровня АСТ в крови, во все временные отрезки наблюдения, можно предположить о токсическом воздействии состава газированного напитка на организм.
Вывод: Таким образом, высокая ферментативная активность АСТ, АЛТ в крови после употребления свидетельствует о нарушении физиологического состояния организма, в частности нарушения функции печени, почек, сердечной мышцы. Биохимический анализ крови является признанным информативным тестом, отражающим общее состояние животных, позволяет судить и об иммунологической реактивности организма.
Определение выносливости (метод острого истощающего плавания)
Среди методик изучения физической выносливости организма при работе с животными наиболее широко распространены методики истощающих физических нагрузок в тестах истощающего острого плавания. Для метода использовали оборудование: ведро эмалированное по ГОСТ 10503-71, секундомер. Данный тест проводили на 1 и 14-е сутки эксперимента. Животное помещают в ведро с водой и следят за тем, чтобы оно не могло уцепиться за стенки или выступы ведра. Добиваются того, чтобы животное находилось в состоянии активного плавания постоянно. Тест продолжается вплоть до момента истощения, который выражается в том, что животное начинает тонуть. Среднее значение показателей пребывания животных в воде представлены на рисунке (рисунок 2).
Рисунок 2 – Уровень выносливости крыс на фоне употребления газированных напитков
На основании полученных результатов, следует отметить, что вначале эксперимента животные опытной и контрольной групп практически были одинаково выносливы, однако к 14 суткам картина изменилась. Животные опытной группы оказались менее выносливыми, что возможно связано с увеличением живой массы тела.
Динамика живой массы животных
В течение эксперимента лабораторных животных взвешивали на электронных весах. В начале эксперимента живая масса животных контрольной и опытной групп различались на 1г, в контрольной группе общая масса животных была 335 г, в опытной группе – 334 г.
По графику мы видим, что за весь эксперимент живая масса контрольной группы увеличилась за 14 суток на 17% и вес животных в группе составил 403 г. В группе, употреблявшей «колу», с пятого дня эксперимента живая масса увеличилась и к концу эксперимента живая масса составила 422 г. Следует отметить что живая масса опытной группы была выше контрольной на 4,5% (рисунок 3).
Рисунок 3 – Динамика живой массы крыс при употреблении газированного напитка», г
Социологический опрос родителей на тему: "Газированные напитки – вред или польза для организма?".
В рамках нашей исследовательской работы мы также провели социологический опрос 20 родителей, на тему: " Газированные напитки – вред или польза для организма?", т.е. как они относятся к употреблению газированных напитков в целом, позволяют ли употреблять данные напитки своим детям и считают ли они что эти напитки оказывают негативное влияние на организм.
Опрос показал следующие результаты:
В опросе приняло участие 20 родителей, из них в возрасте до 25 лет - 25%, 45% в возрасте от 25 до 30 лет, старше 30 лет - 30%.
На вопрос: как считаете Вы, газированные напитки оказывают вред или пользу организма? 85% опрошенных ответили - вред , 15% - польза.
На вопрос: Вы сами приобретаете газированные напитки? 95 % ответили что приобретают напитки самостоятельно , 5% - что приобретают напитки другие члены семьи.
На вопрос: Как часто вы употребляете газированные напитки?
38%– менее одного раза в неделю
54% – 2-3 раза в неделю
2% – ежедневно
6% – очень редко
На вопрос: Разрешаете ли вы своему ребенку употреблять газированные напитки? Да , ответили 65% опрошенных, и 35% ответили отрицательно.
На вопрос: На сколько часто Вы разрешаете своему ребенку употреблять газированные напитки?
0% – один раз в день
38% – один раз в неделю
34% – один раз в месяц
28% – несколько раз в год
На вопрос: Сможете ли Вы отказаться от употребления газированных напитков? 50% опрошенных ответили - да и 50% - нет.
Социологический опрос родителей показывает, что взрослые люди достаточно часто употребляют газированные напитки самостоятельно покупая их, и также многие из этих родителей разрешают употреблять их своим детям. И даже подозревая или зная наверняка о негативном влиянии газированных напитков на организм они не готовы отказаться от их употребления.
ВЫВОДЫ
Употребление газированного напитка оказывает существенный вред живому организму. При даже непродолжительном употреблении увеличивается масса тела, снижается физическая выносливость и повышается уровень сахара в крови.
Социологический опрос родителей показывает, что взрослые люди достаточно часто употребляют газированные напитки самостоятельно покупая их, и также многие из этих родителей разрешают употреблять их своим детям. И даже подозревая или зная наверняка о негативном влиянии газированных напитков на организм они не готовы отказаться от их употребления.
Заключение
Мы представили Вам эксперимент по влиянию газированного напитка на организм животных, а именно влияние на изменение живой массы, выносливости организма и динамики уровня глюкозы в крови и других биохимических показателей, а также результаты социологического опроса по теме исследовательской работы.
На основании данных, полученных в этой экспериментальной работе, мы бы хотели обратить внимание, в первую очередь родителей, что употребление газированных напитков, на первый взгляд не оказывающих негативных последствий для организма, оказывает огромный вред особенно детскому организму. Повышение массы тела влечет во-первых, ограничение подвижности растущего организма и нарушение деятельности всех систем организма, в результате чего снижается физическая выносливость организма и устойчивость к заболеваниям, а во-вторых, нарушение психологического равновесия, так как входящие в состав газированного напитка вещества оказывают возбуждающее или напротив угнетающее влияние на психику детей и подростков.
Список литературы
1. Энциклопедический справочник медицины и здоровья. – М. : Русское энциклопедическое товарищество, 2008.
2. Бутилированная вода: типы, состав, нормативы / под ред. Д. Сениор, Н. Деге. – М. : Профессия, 2006.
3. Пиль, А. Мое тело (Все обо всем) / А. Пиль. – М. : Астрель, 2002.
4. А.И.Николаев, Л.М.Цепов. Практическая терапевтическая стоматология. – 9-е изд. – М. : МЕДпресс-информ, 2014. – С.23-24.
5. Грехова Е., гр. ПКн-13-(9)-1-Б, Руководитель Черных А.Н. ГАЗИРОВАННЫЕ НАПИТКИ: ПОЛЬЗА ИЛИ ВРЕД.
П Р И Л О Ж Е Н И Е
Приложение 1
АНКЕТА
1. Ваш возраст:
□ - до 25 лет
□ - 25-30 лет
□ - 30 лет и выше
2. Как считаете Вы, газированные напитки оказывают вред или пользу организма?
□ - вред □ - польза
2. Вы сами приобретаете газированные напитки?
□ - да □ - нет
3. Как часто вы употребляете газированные напитки?
□ – менее одного раза в неделю
□ – 2-3 раза в неделю
□ – ежедневно
□ – очень редко
4. Разрешаете ли вы своему ребенку употреблять газированные напитки?
□ - да □ - нет
5. На сколько часто Вы разрешаете своему ребенку употреблять газированные напитки?
□ – один раз в день
□ – один раз в неделю
□ – один раз в месяц
□ – несколько раз в год
6. Сможете ли Вы отказаться от употребления газированных напитков?
□ - да □ - нет
14