Исследовательская работа "Химический анализ энергетических напитков"

Муниципальное бюджетное  общеобразовательное учреждение

Средняя общеобразовательная школа № 6 г.Бикина

Бикинского муниципального района Хабаровского края

Всероссийский конкурс юношеских исследовательских работ им. В. И. Вернадского

Естественнонаучное направление: Пищевая химия

Исследовательская работа по теме:

«Химический анализ энергетических напитков»

Работу выполнила:

Тихомирова Дарья, ученица 11 «В» класса

МБОУ СОШ № 6 г.Бикина

Руководители:

Балыкова Евгения Михайловна,

учитель химии  

МБОУ СОШ № 6 г.Бикина

г.Бикин

2014

Введение

Энергетические напитки («энергетики», «энерготоники») — безалкогольные или слабоалкогольные  напитки, в рекламной кампании которых делается акцент на их способность стимулировать центральную нервную систему человека  или антиседативный эффект.  На рассмотрение Госдумы внесен проект федерального закона, регулирующего деятельность в сфере розничной продажи безалкогольных энергетических напитков в России. Документом предлагается ввести на территории страны ограничения их продажи и потребления в общественных местах. В свою очередь производители энергетических напитков утверждают, что их продукция приносит только пользу и, продолжают выпускать все новые и новые типы и наименования напитков. Какие опасные вещества содержат энергетические напитки, соответствует ли действительности заявленный состав напитков на банках я рассмотрела в свой работе.   Была поставлена следующая цель исследования: изучение химического состава энергетических напитков, сравнение полученных данных с информацией на банках.
Задачи: 
1. Изучить информацию о составе энергетических напитков, влияние содержащихся веществ на организм человека.
2. Провести сравнительный анализ состава «энергетиков» по упаковкам.
4. Провести химический анализ с целью определения содержания в них витаминов и других веществ.  
5. Сформулировать выводы по выполненной работе.

Объект исследования: энергетические напитки «Burn», «Jaguar», «Flash»

Предмет: химические вещества, содержащиеся в напитках.

I.Теоретическая часть

1.1 Состав напитков

Напитки содержат тонизирующие вещества, чаще всего кофеин (в некоторых случаях вместо кофеина в составе заявляются экстракты гуараны, чая или мате, содержащие кофеин, или же кофеин под другими названиями: матеин, теин, хотя, фактически, все это тот же кофеин), и другие стимуляторы: теобромин и теофиллин (алкалоиды какао), так же являющиеся гомологами кофеина, а также нередко витамины, как легкоусваиваемый источник энергии — углеводы (глюкозу, сахарозу), адаптогены и т. д. В последнее время добавляется таурин. В феврале 2009 г. Европейское управление по безопасности пищевых продуктов (EFSA) опубликовало свое научное заключение по таурину и глюкуронолактону  как ингредиентам безалкогольных тонизирующих энергетических напитков. В заключении EFSA подтверждено, что эти ингредиенты в тех количествах, в которых они содержатся в энергетических напитках, безопасны для здоровья человека. Энергетик — средне- или сильногазированный напиток (содержит большое количество угольной кислоты (H2CO3) — так как это способствует более быстрому усвоению компонентов и быстрому наступлению эффекта с одной стороны, а с другой - используется для безопасного консервирования продукта. Одна банка напитка может содержать примерно от половины до целой суточной дозы витаминов. Поэтому медицинское ограничение на использование энергетиков — не более одной банки в сутки.

Содержание кофеина в энергетических напитках немногим ниже, чем в том же объёме сваренного кофе. Оно составляет от 240 до 360 мг/л при рекомендуемом верхнем допустимом уровне потребления 400 мг в сутки. Врачи предупреждают, что чрезмерное употребление «энергетиков» может вызвать проблемы с сердечно-сосудистой системой, бессонницей, утомлением, быстрым истощением ресурсов организма.

II. Практическая часть

II. 1 Методика исследования

Для эксперимента выбраны  образцы энергетических напитков:

№1 – ЯГУАР

№2 – ФЛЭШ

№3 – БЕРН

Химический анализ  состава энергетических напитков

Оборудование: датчик рН (KDS- 1005), химические стаканы с дистиллированной водой, колбы, штатив с пробирками, спиртовка, держатель для пробирок, прибор для собирания газов, химические стаканы, фильтровальная бумага, стеклянные воронки, стеклянные палочки.

Реактивы: гидроксид натрия, сульфат меди (раствор), известковая вода, хлорид железа (III), азотная кислота, активированный уголь.

1. Анализ  состава исследуемых напитков.

Анализ состава  исследуемых напитков проводился методом изучения  информации о составе на банках.

2 . Определение рН- среды напитка

Для определения реакции среды раствора напитка использовался датчик рН (KDS- 1005). Для проведения работы необходимо  подключить датчик к  «Science Cube».  

3. Определение наличия глюкозы

Проводят реакцию с  раствором гидроксида натрия и раствором сульфата меди (II). Полученную смесь нагревают в пламени спиртовки. На наличие глюкозы указывает появление красно-бурого осадка оксида меди (I).

4. Определение таурина

Реакцию проводят с раствором гидроксида натрия и раствором медного купороса.  При наличии таурина появляется устойчивое сине-фиолетовое окрашивание.

5. Определение наличия угольной кислоты

5  мл исследуемого напитка  наливаем в пробирку и нагреваем в пламени спиртовки, выделившийся газообразный продукт по газоотводной трубке пропускаем через известковую воду – она мутнеет, что является свидетельством наличия угольной кислоты в исследуемых напитках.

6. Качественная реакция на витамин В6

К 1 мл исследуемого раствора  приливают равное количество 1 %-ного раствора FeCl3, перемешивают. Образуется комплексная соль типа фенолята железа красного цвета.

7.  Ксантопротеиновая реакция на циклические аминокислоты 

При нагревании растворов большинства белков с концентрированной азотной кислотой  жидкость окрашивается в лимонно-жёлтый цвет, при подщелачивании переходящий в оранжевый.

8. Определение красителей

Для эксперимента необходимо измельчить 5 таблеток активированного угля. В пробирку наливаем 20 мл энергетического напитка, добавляем к энергетическому напитку активированный уголь, полученную смесь нагреваем и после охлаждения раствор фильтруем. Активированный уголь поглощает красители, входящие в состав энергетических напитков и раствор становится прозрачным.

II.2. Результаты исследования химического состава энергетических напитков.

Анализ  состава исследуемых напитков на основании информации на ,банках был напечатан мелким шрифтом, что затрудняло чтение. Это указывает, что не каждый потребитель будет изучать состав напитка перед его употреблением. А  ограничится  «громкими» заявлениями рекламы энергетических напитков.   Напитки содержат сходный набор компонентов, наибольшей калорийностью обладает напиток Burn, он же содержит наибольшее количество углеводов и, единственный из всех напитков, аминокислоты. Все напитки содержат консерванты, способствующие сохранности продукта, красители и ароматизаторы, которые придают напиткам нужную окраску и аромат, но могут оказывать отрицательное влияние на организм человека. Напиток «Yaguar» содержит небольшое количество спирта. На банках присутствует информация, которая вводит покупателя в заблуждение «Повышает работоспособность, концентрацию внимания. Улучшает настроение». Данная информация не подтверждена исследованиями и является рекламой. (Приложение № 1)

Во всех исследуемых образцах энергетических напитков достаточно высокий уровень кислотности, что может привести к нарушению работы пищеварительной системы.    В  каждом исследуемом напитке присутствует угольная кислота, которая разлагается с выделением СО2, присутствие которого доказали помутнением Са(ОН)2. Наибольшее количество углекислоты содержится в напитке «Yaguar»  и «Burn». Возможно,  это способствует более быстрому усвоению компонентов напитков и быстрому наступлению рекламируемого эффекта.

В состав всех энергетических напитков входит витамин «В6». Но  данные исследований показали, что в напитках «Yaguar»  и « Burn» не выявлены, заявленные на упаковке, витамины  В6. (Приложение № 2)

Все энергетические напитки содержат красители, что подтверждено опытами, в натуральности красителей (как заявлено на банке) стоит усомниться, т.к. все растворы напитков стали прозрачными после адсорбирования красителей активированным углем, причем для напитков «Yaguar»,  «Burn» использовалось большее количество актированного угля.  Красители, входящие в состав газированных напитков, являются искусственными, так как хорошо адсорбируются  в отличие от натуральных компонентов. Данные красители могут изменять окраску зубов. (Приложение № 3)

Содержание глюкозы было выявлено в напитке  «Yaguar», в остальных используется либо сахар, либо  искусственные подсластители. Содержание таурина в энергетических напитках не одинаково, в образце  «Flash» данный компонент не выявлен, в напитке «Burn» наибольшее количество таурина, что хорошо видно по интенсивности окраски  раствора.

III.Выводы

1.В качестве компонента  оказывающего тонизирующий эффект используется кофеин и витамины.

2.Входящие в  состав таурин синтезируется организмом человека в достаточном количестве, поэтому добавление его в энергетические напитки считается не целесообразным.

3.На упаковках энергетических напитков  внесена информация о  тонизирующем эффекте и влиянии на умственные способности, которая может ввести в заблуждение потребителя.  Информация  же о составе  энергетических напитков напечатана очень мелким шрифтом.

IV. Литература

Мезенцев С. А. Пути обновления: Как оздоравливать человека, медицину и жизнь общества / С. А. Мезенцев, С. А. Никифоров, А. И. Иванов. – Москва, 2008. – 420 с.

Нифантьев Э. Е. Основы прикладной химии: Учеб. пособие для студ. пед. вузов / Э. Е. Нифантьев, Н. Г. Парамонова. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2002. – 144 с.

Татарченко И. И. Химия субтропических и пищевкусовых продуктов: Учеб. Пособие для студ. высш. учеб. заведений / И. И. Татарченко, И. Г. Мохначёв, Г. И. Касьянов. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. - 256

Приложение № 1

1.Анализ  состава исследуемых напитков на основании информации на упаковках.

2.Результаты химического анализа энергетических напитков