Школа-гимназия №1 города Шопокова
Школьница
Кустова Тамара Павловна, бакалавр педагогических наук, учитель химии и биологии, Школа-гимназия города Шопокова №1, Шопоков, Кыргызстан
УДК 54.06
Введение
Компания "The Coca-Cola Company", основанная в 1892 году, по сей день занимается производством безалкогольных цитрусовых напитков, в том числе сиропом и концентратом для популярного напитка "Coca-Cola".
История создания этой газировки поистине необычная, ведь изначально у фармацевта Джона Пембертона не было цели удивить свои вкусовые рецепторы. По одной из теорий , из-за того, что в 19 веке активно запрещали алкоголь, путем борьбы с пьянствами, люди находили способы выкрутиться и вместо спирта добавляли иные ингридиенты в настойки. Ходит и другое мнение, что Джон пытлася придумать лекарство от головной боли, смешав сахарный сироп, листья дерева кока и кофеин. Очевидно, полученная субстанция не помогала ни с тем, ни с другим, но явно приглянулась по вкусу из-за тонизирующего и дающего энергию ореха кока. После чего фармацевт выставил на продажу свое изобретение в аптеке. Однако большой популярностью жидкость не пользовалась. Ситуация кардинально изменилась после того, как Джон выставил на прилавок уже газированную версию ранее созданного напитка. Это действие повлекло за собой растущие в геометрической прогрессии продажи. В наши дни "Coca-Cola" носит статус самого популярного и дорогого бренда в мире [4-5][12].
Но с другой стороны такая доступность к покупке позволила многим людям часто употреблять этот газированный напиток, не ознакомившись с его составом тщательно.
Актуальность
Актуальность Кока-Колы можно продемонстрировать путем простого наблюдения: первое, что пишут в список покупок напитков для очередного застолья или праздника - это Кока-Кола. Да даже обычные перекусы иногда не обходятся без баночки, а то и бутылочки этой газировки. Также с другой стороны, спрос рождает предложения, поэтому ее легко найти, зайдя в любой магазин, хоть маленький ларёк. Из чего можно сделать вывод, что важно иметь здравое представление о том, что находится в стакане.
Цели, задачи, материалы и методы
Цель: Провести исследование над ключевыми компонентами химического состава Кока-Колы: экспериментальным путем определить рассматриваемые вещества несколькими способами из исходного напитка и проанализировать их.
Задачи работы:
Материалы: штатив для пробирок, пробирки, колбы плоскодонные, огнево, горючее, держатель для пробирок, газоотдводная трубка, ложки, шпатели, химические вещества и реактивы, бутылка Кока-Колы
Методами исследования выступают анализ информации, изучение литературы и вспомогательных сайтов, проведение опытов.
Научная новизна заключается в исследовании и анализе влияния химического состава газированного напитка Кока-Кола экспериментальным путем.
Основная часть
Для чистоты эксперимента была куплена бутылка Кока-Колы 0,5 мл. На этикетке представлен состав: газированная вода(Е290), сахар, натуральный краситель (Е150), карамель, регулятор кислотности, ортофосфорная кислота (Е338), натуральные ароматизаторы, кофеин.
1) Необходимо начать "разбирать" по составу с наличия двуокиси углерода, под давлением которого газируют напиток.
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 ↓ + H2O
В результате в пробирке образуется щелочная реакция с выделением известняковой воды, помутнение которой свидетельствует о наличии углекислого газа [1] [8].
Воздействие на организм:
Согласно рандомизированному исследованию, проведенному учеными в 2000 г., простая газированная вода не вредит ни желудку, ни костям, однако в сочетании с высоким содержанием сахара, т.е. в Кока-Коле, большое количество выпитого может оказывать пагубное влияние на организм.
2) Продолжая тему сладкого, можно проанализировать содержащийся в подопытном напитке сахар. Точное название – сахароза; олигосахарид, который относится к группе дисахаридов [7].
Засвидетельствовать сахар в продукте можно многими способами: от научного до кухонного, лишь выпарив всю воду из напитка до того состояния, чтобы на дне осталась карамель. Но хотелось бы углубиться.
Сахароза (C12H22O11) по составу представляет собой смесь остатков циклических моносахаридов - a-глюкозы (C6H12O6) и b-фруктозы(C6H12O6), связанные гликозидной связью (два гидроксила) через атом кислорода. Чтобы ее «разобрать», достаточно провести гидролиз ранее обесцвеченной (яснее видно) Кока-колы, добавив воду. Катализаторами реакции выступают повышение температуры и серная кислота (H2SO4):
C12H22O11→ C6H12O6 + C6H12O6
Полученные компоненты содержат одинаковые составляющие, однако они разные в строении (изомеры) и в образующихся карбонильных соединениях: фруктоза – кетонные группы (R-CO-R), глюкоза – 5 гидроксильных групп и 1 альдегидная (R-CHO) [3].
В окислительно-восстановительной реакции с глюкозой и гидроксидом меди (Cu(OH)2), полученным путем добавления раствора медного купороса или сернокислой меди (Cu2SO4) к раствору щелочи (например, NaOH), образуется ярко-синее окрашивание. Это объясняется тем, что глюкоза растворяет гидроксид меди, имея свойства альдегидоспиртов. Однако, цвет перекрашивается в желтый и падает осадок после недолгого нагрева:
CH2 – (CHOH)4 – COH + Cu(OH)2 → CH2OH – (CHOH)4 – COOH + Cu2O ↓ + H2O
С течением времени окрашивание окончательно меняется и превращается в кирпично-оранжевое при образовании глюконовой кислоты, что и доказывает наличие сахара в напитке.
Примечание:
Процентное содержание сахара в Кока-Коле – 10,6%, то есть 10,6 гр на 100 мл жидкости (в 1 л бутылке 106 гр). Нормой потребления сахара в день было установлено 10% от всего количества употребляемых калорий. Например, среднее число, употребляемых калорий в день человеком – 2000 ккал, следовательно, сахара не более 200 гр. Учитывая, что человек употребляет еще сахаросодержащие продукты помимо этой газировки, ведет активный образ жизни и не имеет серьезных проблем со здоровьем, рекомендуется пить в день не более 0,5 л Кока-колы [9].
Воздействие на организм:
Даже при нормированном дозировании, сахар может предрасполагать проблемы в организме: ухудшение метаболизма, снижение иммунитета, диабет, разрушение эмали зубов и т.д.
Говоря о повышенном употреблении, «белый яд» может добраться и до костей скелета из-за нарушения содержания кальция, а также он является одной из главных причин гиперактивности у детей [10] [11].
3) Краситель (Е150) -, проще говоря, карамель или сахарный колер (жженый сахар). Это один из популярнейших водорастворимых пищевых красителей, разрешенный в использовании во всем мире. Данная пищевая добавка относится к меланинам. Цвет варьируется в коричневых тонах: от светлого до черного.
Обобщенно можно сказать, что получение красителя происходит путем термообработки углеводов в присутствии или без различных кислот, щелочей, солей (карамелизация).
Всего существует 4 разновидностей добавки, отличающиеся по электролитическим свойствам и способам получения [6]:
1. Е150а или сахарный колер I – карамель: плавление сахара;
2. Е150b или сахарный колер II - щелочно-сульфитная технология;
3. Е150c или сахарный колер III - аммиачная технология;
4. Е150d или сахарный колер IV - аммиачно-сульфитная технология.
Самым опасным видом из выше представленных является Е150d (используется при производстве Кока-Колы) и, согласно закону США, его обязаны указывать в составе продукта на упаковке в пределах страны. А это значит, что на страны СНГ этот закон не распространяется, из чего делается вывод о незнании населенной массы соответствующих стран.
Существует несколько способов выведения пигмента из Кока-Колы:
Обесцвеченная жидкость, отделенная от осевшего пигмента, является показателем наличия красителя в Кока-Коле.
Воздействие на организм:
Так как процент содержания красителя в Кока-коле совсем мал, большого влияния на организм он не производит: ни вреда, ни пользы. Можно исключить лишь отдельные случаи, когда у употребившего есть аллергия на составные элементы: пшеница, ячмень, молоко.
4) Ортофосфорная кислота (H3PO4, добавка Е338) - неорганическое соединение, является слабой кислотой . В Кока-Коле служит регулятором кислотности. Благодаря ей продукт защищен от окисления, вкуса горечи и изменения цвета. Основной причиной большого спроса на рынке пищевой промышленности является недороговизна вещества в сравнениии с другими подкислителями таким как лимонная кислота.
Ортофосфорную кислоту достаточно легко определить в продукте.
В профильтрованную и обесцвеченную (для различия цвета) Кока-Колу необходимо добавить индикатор - метиловый оранж. Субстанция тут же приобретет ярко-красный цвет, означающий, что это кислотная среда.
Продолжая разбор, необходимо добавить нитрат серебра (AgNO3) в обесцвеченную Кока-Колу, в составе которой указана ортофосфорная кислота (H3PO4):
H3PO4 + 3AgNO3→ AgPO4↓ + 3HNO3
PO43- + Ag+ → Ag3PO4 (сокращенное ионное уравнение)
В результате взаимодействия растворов образуется желтый хлопчатый осадок, который соответствует цвету кислотного остатка PO4. Этот опыт показывает, что в газировке действительно содержится именно ортофосфорная кислота.
Примечание:
О пользе этого ключевого компонента можно писать бесконечно, ведь из-за наличия фосфорной кислоты в составе и ее концентрации, Кока-Кола с легкостью очищает контакты автомобильных аккумуляторов, удаляет накипь, служит спасателем при засорах в унитазе и раковине. Более того, ортофосфорная кислота, присутствующая в Кока-Коле, замечательно борется с ржавчиной, оставнавливая распространение коррозии, путем превращения гидроксида железа (Fe2O3) в черный фосфат железа (Fe3(PO4)2). После того, как стало известно о таких способах применении популярной газировки, потребители начали опасаться за нанесение вреда организму.
Другим экспериментальным фактором влияния фосфорной кислоты является опыт, где в стакан с Кока-Колой поместили шнур из натуральной кожи. По истечению небольшого промежука времени в 25 минут, отчетливо заметна реакция: верхний слой изделия - кожа частично или даже полностью растворяется. Следственно, люди утверждали, что Кока-Кола способна разъесть стенки желудка. Однако ученые развеяли этот миф фактом, что соляная кислота (HCl), находящаяся в желудке в разы сильнее фосфроной.
Воздействие на организм:
Даже учитывая маленькое процентное содержание, большое количество выпитой газировки повышает кислотность, пагубно влияя на кислотно-щелочной баланс. Чтобы это нормализовать, организм вытесняет кальций из костей. Дальнейшее развитие может быть непредсказуемо: от кариеса до повышения вероятности раннего остеопороза. Хотя и нет официально подтвержденных подопытных, многие стоматологи подтверждают сильное влияние сладких напитков с добавкой Е338 на зубы, подмечая тот факт, что фосфорная кислота широко используется в стоматологии как очиститель поверхности зубов. Также длительное действие данной пищевой добавки может стать причиной потери аппетита, что в свою очередь приводит к снижению веса и отдельным проблемам со здоровьем [14].
Требует отдельного внимания рассмотрение влияния ортофорсфорной кислоты на здоровый детский организм. Хоть и фосфор считается важным элементом, как для взрослого, так и для ребенка, однако данная Е338 относится к списку запрещенных пищевых добавок для детской продукции [17]. Дело в том, что существует строгое соотношение фосфора и кальция, поступающих в организм вместе с пищей. Так, например, молочные продукты - главные поставщики кальция, укрепляющего скелет, имеют "правильную" дозу фосфора на дозу кальция и являются хорошим источником питательных элементов для организма. Однако за последнее время в рационе детей довольно редко можно встретить производные молока в таком количестве, как это рекомендуют врачи. Нарушение этого баланса особенно критично для ребенка, ведь недостаток кальция, а точнее переизбыток фосфора оказывает негативное воздействие на неокрепшую костную систему подростков и детей, вызывая дефекты осанки, зубов, вплоть до повышения возможности переломов [16].
Согласно ГОСТу 12.1.007-76 "Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности" [13] ортофосфорная кислота признана относящейся ко 2 классу опасности вредных веществ. Для четкого понимания, вещество считается вредным, если оно способно вызвать производственные травмы, отклонения в состоянии здоровья или профессиональные заболевания при несоблюдении требований безопасности. Как раз избегая нарушений предельно-допустимых норм потребления, добавку Е338 можно считать безопасной для организма. Пищевое законодательство издаёт, что невредящее здоровому организму взрослого человека соотношение кислоты в напитках соответствует - до 700 мг/1 л, когда в Кока-Коле 600 мг/1 л [15], тем самым подтверждая, что фосфорная кислота находится в списке официально разрешенных пищевых добавок в России, Европейском Союзе и др. [6] Важно отметить, что эта пищевая добавка, прошедшая множество тестов и соответствующая стандартам в подопытном газированном напитке, очевидно, является источником фосфора, который в свою очередь принимает значительное участие во многих процессах организма, таких как построение всех клеточных элементов костной и мозговой тканей; обмен белков, жиров и т.д., т.е. служит основопологающим фосфорного баланса.
Заключение
Подытожив выше написанное, можно сделать вывод, что Кока-Кола крайне опасно влияет на организм детей, но как она влияет на взрослого человека зависит лишь от самого потребителя в соответствии с его здоровьем и образом жизни. Важно помнить про количество суточного потребления (не более 0,5 л), при злоупотребление которого прилив сил, дающий кофеин, превратится в усталость и серьезные проблемы со здоровьем.
Рецензии:
30.09.2020, 13:17 Балтаева Мухаббат Матназаровна
Рецензия: Статья посвящена химическому составу Коку-Колу и его влиянию на организм. Статья обладает признаками актуальности, основана на экспериментально-лабораторных работах. По проведенной библиографии о её новизне судить невозможно. Работа понравилась рецензенту как для начинающих с научными экспериментами школьников. Но не стоит забывать, что это статью будет опубликована в электронном журнале, и его будут читать каждый человек, который имеет доступ к интернету.
По этой причине предлагаю дать этой статье немножко научный вид и смысл.
Замечание: цель работы сформулирована в общем формате, предлагаю конкретизировать. По мнению рецензента: здесь лучше было бы не определить их влияние на организм человека (так, как школьник пока не владеет этими навыками), но определить вещества, влияющие на организм человека. Так, как эти вещества рассмотрены на работе. По этой причине рецензент предлагает рассмотреть и названия статьи (например: Coca-Cola: химический состав и вещества влияющие на организм человека)
На взгляд рецензента, крайне необходимо автору надо показать ссылки после каждого вывода на использованный источник.
В принципе работа рецензенту очень понравилась, и после учёта его замечаний может быть опубликована в разделе химии.