Исследовательская работа

План-конспект

открытого заседания факультатива «Химия и пища»

Тема: Научно-прикладное исследование безалкогольных газированных напитков

Проблема, на решение которой направлено занятие, ‑ сохранение здоровья студентов техникума путем избавления от вредных пищевых привычек.

Цель:

• проведение оценки качества образцов безалкогольных газированных напитков на соответствие требованиям ГОСТ 28188-2014 «Напитки безалкогольные. Общие технические условия» по полноте маркировки и отдельным физико-химическим показателям качества: массовой доле сухих веществ и кислотности (общей и активной);

• ознакомление с показателями качества безалкогольных газированных напитков и методами их оценки;

• презентация методик проведения анализа по определению массовой доли сухих веществ рефрактометрическим методом, титрованной кислотности и рН газированных напитков;

• рекомендации студентам техникума по выбору и употреблению газированных безалкогольных напитков;

• продолжение формирования научного мировоззрения, критического мышления, умений анализировать информацию и делать выводы;

• формирование установки сознательного отношения к своему здоровью, как наибольшей социальной ценности;

• профилактика вредных пищевых привычек и популяризация ЗОЖ на основе полученных знаний и проведенных экспериментов;

• продолжение формирования общих компетенций: умений организовывать собственную деятельность, умений работать в команде, обеспечивать её сплочение, эффективно общаться друг с другом;

• воспитание у студентов потребности в самосовершенствовании, интереса к будущей профессии, ответственности, дисциплинированности, аккуратности при выполнении функциональных обязанностей.

Форма проведения: мастер-класс.

Участники: студенты 2 курса, обучающиеся по специальностям 19.02.03 «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий»; 19.02.05 «Технология бродильных производств и виноделие»; 19.02.10 «Технология продукции общественного питания», изучившие методы количественного анализа на занятиях по химии. Зрителями являются студенты 1 курса этих же специальностей.

Место проведения: лаборатория химии техникума.

Составитель: И.С.Боровик, преподаватель химии ФГБОУ ВО СПб ГЭУ Техникума пищевой промышленности СПб ГЭУ.

Обеспечение: инструктивные карты для проведения исследований, образцы напитков, информационные буклеты, бланки для заполнения оценки качества напитков по полноте маркировке.

Оборудование: электроплитка, рН-метр, комбинированный электрод «Аквилон», рефрактометр, пипетки (стеклянные палочки), мерные пипетки вместимостью 10см³; бюретки вместимостью 25 ‑ 50см³; колбы конические вместимостью 200 ‑ 250см³; стаканы химические объемом 50 см³, капельница стеклянная, воронки конические; рефрактометр, фильтровальная бумага, вата, салфетки бумажные

Реактивы: гидроксид натрия ‑ 0,1 моль/дм³ раствор; фенолфталеин ‑ 1% спиртовой раствор; вода дистиллированная, спирт.

Ход проведения мероприятия

1. Организационно-вступительная часть:

   • Вступительное слово преподавателя.

Вопросы качества и безопасности пищевых продуктов сегодня очень актуальны. Как выбрать качественный, вкусный и безопасный пищевой продукт?

Качество пищевого продукта – совокупность свойств, которые отражают способность продукта обеспечивать потребности организма человека в пищевых (питательных) веществах, органолептические характеристики продукта, безопасность его для здоровья потребителей, стабильность состава и сохранение потребительских свойств.

Наша встреча посвящена исследованию безалкогольных напитков.

Сегодня на занятии мы:

• проведем оценку качества образцов безалкогольных газированных напитков на соответствие требованиям ГОСТ 28188-2014 «Напитки безалкогольные. Общие технические условия» по полноте маркировки и отдельным физико-химическим показателям качества: массовой доле сухих веществ и кислотности (общей и активной);

• ознакомимся с показателями качества безалкогольных газированных напитков и методами их оценки.

Студенты 2 курса, задействованные в научно-исследовательской работе факультатива «Химия пищи», продемонстрируют методики определения отдельных физико-химических показателей качества безалкогольных напитков, а после презентации проинформируют о результатах проведенного исследования безалкогольных напитков.

Вы увидите презентацию методик проведения анализа по определению:

• массовой доли сухих веществ рефрактометрическим методом;

• общей кислотности напитка титриметрическим методом;

• активной кислотности рН прямым потенциометрическим методом сладких газированных напитков.

Пепси, кола, кока-кола, спрайт, лимонад и другие безалкогольные газированные напитки пользуются популярностью среди подростков и молодежи, хотя все слышали о вреде сладкой газировки для организма. Поэтому, поговорим более детально о газированных безалкогольных напитках непредвзято и без эмоций.

Предварительно был проведен опрос студентов 2 курса техникума с целью выявления, какие типы напитков они предпочитают для утоления жажды. Наиболее популярными напитками у студентов техникума оказались сладкие газированные напитки от торговой марки The Coca-Cola Company. В России данная торговая марка представлена компанией «Кока-Кола ЭйчБиСи Евразия».

Большинство опрошенных студентов употребляют газированные напитки не реже 2-х раз в неделю в объеме 1,0 – 1,5 л. В среднем затраты на напитки составляют около 100р. в неделю. Большинство студентов проинформированы о вреде газировки, но при выборе напитков руководствуются своим вкусом, ценой напитка, не обращая внимания, на химический состав напитка.

Для определения свойств и качества пищевых продуктов используют методы исследования, которые по способам выполнения делят на органолептические и лабораторные (химические, физико-химические и микробиологические).

Каким же показателям качества должны соответствовать безалкогольные напитки?

Оценка качества безалкогольных газированных напитков по органолептическим и физико-химическим показателям проводится в соответствии с требованиями ГОСТ 28188-2014 «Напитки безалкогольные. Общие технические условия».

По органолептическим показателям в газированных безалкогольных напитках оцениваются цвет, вкус и запах, насыщенность диоксидом углерода.

Из физико-химических показателей в безалкогольных газированных напитках нормируются объем продукции в таре, массовая доля сухих веществ, диоксида углерода, кислотность, стойкость.

Исследование образцов безалкогольных газированных напитков по физико-химическим показателям проводилось по таким показателям: массовая доля сухих веществ и кислотность. Кислотность среды оценивается по двум показателям – общая кислотность (титрованная кислотность) и активная кислотность.

Сегодня мы покажем исследование двух образцов напитков, предоставленных студентами техникума. Начнем исследование с изучения маркировки и химического состава образцов газированных напитков.

1. Основная часть. Исследование безалкогольных газированных напитков:

1. Оценка качества напитка по его маркировке и химическому составу. Выступление студента 1. Заполнение таблицы присутствующими студентами 1 курса. Выводы.

Оценка качества безалкогольных газированных напитков по полноте маркировки

Для исследования взяты два безалкогольных газированных напитка «Fanta» Цитрус, «Cola Fresh».

Оценка качества безалкогольных газированных напитков по органолептическим и физико-химическим показателям проводится в соответствии с требованиями ГОСТ 28188-2014 «Напитки безалкогольные. Общие технические условия».

На каждую бутылку с напитком должна быть наклеена художественно оформленная этикетка с указанием:

• наименования напитка и его типа;

• товарного знака, наименования предприятия-изготовителя и его подчиненности;

• вместимости, в л;

• даты окончания гарантийного срока хранения (метод нанесения должен обеспечивать ее четкое прочтение);

• обозначения настоящего стандарта;

• специального отличительного знака или надписи (с консервантом и др.);

• энергетической ценности (для диетических напитков и напитков для больных диабетом – пищевой энергетической ценности) и состава продукта;

На этикетку дополнительно может быть нанесено:

• противопоказания для их применения (при наличии таковых);

• способ употребления;

• надписи: «Пейте охлажденным»; «Витаминизированный» или другие надписи.

Допускается нанесение другой информации, в том числе и рекламной, относящейся к данному продукту. Допускается совместное указание на этикетке объема напитка в потребительской упаковке с нанесением отметки для указания фактического объема.

На этикетках исследуемых образцов напитков представлена информация, соответствующая требованиям законодательства Российской Федерации:

• реквизиты производителя; • название и тип продукта; • состав продукта; • условия хранения и употребления; • противопоказания и ограничения. В кодировке указаны даты производства и истечения срока годности продукции.

Результаты идентификации по полноте маркировки представленных образцов безалкогольных сильногазированных напитков приведены в таблице 1.

Самое распространенное нарушение — мелкий трудночитаемый шрифт, которым изготовители напитков пишут состав и другие данные на этикетках. Например, на этикетке напитка «Fanta» очень мелким шрифтом указана информация об изготовителе и условиях хранения. Также мешает прочитать надпись яркий фон этикетки.

Что касается химического состава, то безалкогольные газированные напитки представляют собой водные растворы смесей сахарного сиропа или искусственных подсластителей, красителей, ароматизаторов, часто искусственных с добавлением углекислоты.

Углекислый газ является одним из основных компонентов газированных напитков. Именно ему они обязаны своим названием – «газированные напитки». Сам по себе он не опасен, но тем, кто страдает заболеваниями желудочно-кишечного тракта (гастриты с повышенной секрецией, язвенная болезнь, энтериты, метеоризм) надо быть осторожными, ведь углекислый газ может спровоцировать расстройство пищеварения, отрыжку, болевой приступ. Скопление углекислого газа в кишечнике вызывает метеоризм и урчание. Вот почему людям, страдающим заболеваниями желудочно-кишечного тракта, любую газированную воду (даже минеральную) рекомендуется встряхнуть, для удаления избытка углекислого газа.

В составе «Cola Fresh» содержится ортфосфорная кислота, избыток которой в питании приводит к нарушению обмена кальция, что с течением времени приводит к разрушению эмали зубов. При частом употреблении напитков и продуктов, содержащих фосфорную кислоту, может развиться остеопороз.

Кроме того, в составе напитков «Fanta Цитрус» указан сорбат калия в качестве консерванта, а в составе «Cola Fresh» ‑ бензоат калия.

Таблица 1 – Результаты идентификации по полноте маркировки образцов безалкогольных сильногазированных

Рассчитаем содержание сахара в 0,5 л газированного напитка. По результатам исследования в 100 мл напитка содержится от 10 до 11 г сахара, следовательно, в 0,5 л напитка содержат 50 – 55 г сахарозы. Выпивая бутылочку сладкого газированного напитка объемом 0,5 л, мы употребляем суточную норму сахара. Таким образом, в организм поступает значительное количество рафинированных сахаров, являющихся фактором развития таких заболеваний, как, ожирение, сахарный диабет.

Сегодня многие производители газированных напитков используют вместо натуральных углеводов сахарозаменители. Это существенно снижает энергетическую ценность напитка и сводит к минимуму описанные выше эффекты рафинированных сахаров. Например, калорийность исследованных газированных напитков составляет 40 – 50 ккал и обеспечивается легкоусвояемыми углеводами, напитки на подсластителях содержат 0 ккал.

1. Выступления студентов 2 курса с демонстрациями методик по определению физико-химических показателей качества газированных напитков:

• Определение общей кислотности (ГОСТ 6687.4 – 86 (ИУС №7 2007г.) «Напитки безалкогольные, квасы и сиропы. Метод определения кислотности»).

• Определение активной кислотности рН.

• Определение массовой доли сухих веществ (ГОСТ 6687.2-90 «Продукция безалкогольной промышленности. Методы определения сухих веществ»).

В производственных средах общая (титрованная) кислотность обусловлена присутствием органических кислот и кислых солей карбонатов и фосфатов. Органические кислоты – слабые кислоты, поэтому они при растворении диссоциируют частично.

В разных областях пищевой промышленности кислотность выражают в разных единицах и для определения конца титрования используют разные индикаторы. Например, в производстве пива, кваса, фруктовых вод кислотность выражают в см³ 1 Н раствора щелочи на 100 см³ исследуемой жидкости, или на 100 г сиропа.

Определение кислотности проводится в соответствии с ГОСТ 6687.4–86 «Напитки безалкогольные, квасы и сиропы. Метод определения кислотности».

Метод определения общей кислотности основан на титровании 0,1 М раствором щелочи всех веществ кислого характера после полного освобождения напитка от углекислого газа. Конец титрования определяют с помощью индикатора фенолфталеина.

Для проведения исследования нам необходимо такое оборудование: электроплитка, мерные пипетки вместимостью 10см³; мерный цилиндр объемом 100 см³, бюретка; колбы конические термостойкие вместимостью 200 — 250 см³ и реактивы: раствор гидроксида натрия концентрации 0,1М; спиртовой раствор индикатора фенолфталеина, дистиллированная вода, образцы напитков.

Для проведения испытания:

1. Бюретку заполняем рабочим раствором гидроксида натрия.

2. Газированный напиток предварительно освобождаем от оксида углерода (IV) взбалтыванием. На электроплитке в конической колбе кипятим 100 см³ дистиллированной воды, потом мерной пипеткой отмеряем 10 см³ исследуемого напитка в коническую колбу с кипящей дистиллированной водой, быстро охлаждаем колбу до комнатной температуры. Если исследуемый напиток темноокрашенный напитков, то нужно отобрать по 5 см³ напитка в колбы с 200 см³ кипящей дистиллированной водой. При определении кислотности в негазированных напитках воду не нагревают.

3. В охлажденный раствор прибавляем 3 капли спиртового раствора фенолфталеина и титруем содержимое колбы раствором щелочи до получения розовой окраски, не исчезающей в течение 30 секунд.

4. Общую кислотность (Х) в см³ раствора гидроксида натрия концентрацией 1 моль/см³, израсходованного на титрование 100 см³ напитка вычисляем по формуле:

Х =

Вычисления проводим до сотых с последующим округлением до десятых.

На титрование затрачено ________ мл раствора гидроксида натрия.

Общая кислотность напитка равна ______________ см³ на 100 см³ напитка.

Значение кислотности свидетельствует о значительном содержании кислот в исследуемых напитках.

Опыт №2. Определение активной кислотности рН безалкогольных напитков

Концентрация активного компонента (ионов Н⁺), вступившего в реакцию в растворе, называется активной кислотностью или рН. Её нельзя определить титрованием. Для определения активной кислотности используют индикаторы (индикаторную бумагу) или прямой потенциометрический метод.

Определение рН в напитках проводим прямым потенциометрическим методом с помощью прибора рН-метра. Прибор применяют для определения рН водных растворов, ЭДС, а также используют при проведении потенциометрического титрования и измерении температуры растворов. рН-метр используют для измерения рН водных растворов в разных отраслях промышленности. Диапазон измерения рН от ‑ 1,000 до 14,000. Для определения рН нужно погрузить в исследуемый раствор пару электродов: индикаторный электрод – стеклянный и электрод сравнения – хлорсеребряный. Мы используем комбинированный электрод, предназначенный для определения рН растворов.

Сущность метода прямой потенциометрии заключается в прямом определении потенциала индикаторного электрода и вычислении концентрации определяемого иона по уравнению Нернста.

Кроме рН-метра с комбинированным электродом, для измерения рН напитков нам понадобятся стаканы химические 50 см³ с образцами напитков, которые были предварительно освобождены от углекислого газа взбалтыванием, дистиллированная вода, фильтровальная бумага.

Перед началом испытания рН-метр калибруют по буферным растворам.

Для измерения рН исследуемого напитка его наливают в стакан;

• выбирают кнопкой измерение рН;

• опускают комбинированный электрод и ДТ в исследуемый раствор на глубину не меньше 20 мм;

• снимают показания прибора и записывают значение рН;

• затем электрод промывают дистиллированной водой и промокают фильтровальной бумагой и продолжают измерения.

Результаты параллельных определений вычисляют до сотых и округляют до десятых. В качестве конечного результата анализа берут среднее арифметическое результатов двух параллельных определений. Допустимые отклонения между двумя параллельными определениями не должны превышать 0,2 рН.

Результат измерения рН напитков _____. Среда – кислая. Кислая реакция среды обеспечивается присутствием в составе напитка слабых органических кислот лимонной и аскорбиновой в составе «Fanta Цитрус», а также фосфорной кислоты в составе «Cola Fresh».

Употребление газированных напитков может неблагоприятно воздействовать на эмаль зубов, оказывать раздражающее действие на пищевод.

Опыт №3.Определение массовой доли сухих веществ

Определение сухих веществ в безалкогольных напитках проводилось в соответствии с ГОСТ 6687.2-90 «Продукция безалкогольной промышленности. Методы определения сухих веществ».

Для проведения исследования используется рефрактометрический метод. Этот метод применяется для определения массовой доли сухих веществ в безалкогольных напитках, сиропах, концентратах и экстрактах квасов.

Рефрактометрический метод основан на определении массовой доли сухих веществ по шкале рефрактометра при температуре 20⁰С после проведения в пробе безалкогольного напитка освобождения от углекислого газа и полной инверсии.

Для проведения испытания нам понадобится рефрактометр, пипетки, образцы напитков, спирт, вата, фильтровальная бумага.

1. Перед испытанием рефрактометр юстируют, т.е. проверяют установку рефрактометра на «0» по дистиллированной воде. Показатель преломления должен быть равным 1,333 по дистиллированной воде.

2. На нижнюю призму рефрактометра наносим стеклянной палочкой 2 – 3 капли испытуемой жидкости. Верхнюю часть призмы опускаем, плотно прижимаем к нижней неподвижной части призмы и проводим отсчет по шкале рефрактометра.

3. При отсчете показаний прибора необходимо отмечать температуру, при которой проводят испытания. Если температура отличается от 20⁰С, вносят соответствующую поправку.

4. После снятия показания, призму промокаем фильтровальной бумагой, промываем дистиллированной водой, протираем ваткой, смоченной спиртом, а затем полируем сухой салфеткой.

5. Проводим не менее двух параллельных определений. За результат испытания принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений. Результат округляем до первого десятичного знака.

Абсолютное допускаемое расхождение между результатами двух параллельных определений не должно превышать 0,1%.

Результаты определения массовой доли сухих веществ в напитках составляют 10,7 % в «Fanta Цитрус» и 10,1 % в напитке «Cola Fresh», что .

Таким образом, выпивая бутылку напитка ёмкостью 0,5 л, мы употребляем почти суточную норму легкоусвояемых сахаров. Это практически полностью покрывает суточную потребность взрослого человека без учета других путей поступления сахаров в организм. Большое количество рафинированных сахаров, являются фактором развития таких заболеваний, как, ожирение, сахарный диабет и болезней сердечно-сосудистой системы.

1. Подведение итогов мероприятия:

   • Результаты исследования образцов напитков, выводы и рекомендации.

Научно-прикладное исследование безалкогольных напитков проводилось студентами 2 курса, являющимися участниками факультатива «Химия и пища» с ноября по февраль. Для исследований были взяты 10 образцов безалкогольных напитков.

Исследование безалкогольных газированных напитков по составу, маркировке и отдельным физико-химическим показателям подтвердило наши предположения о том, что хотя эти напитки достаточно безопасны и качественны, но частое их употребление может привести к серьезным проблемам со здоровьем. Безопасное потребление газированных напитков – 1-2 стакана в неделю.

Большое количество рафинированных сахаров, содержащихся в газированных напитках, является одним из факторов поражения мелких капиллярных сосудов, тромбозов и развития таких заболеваний: ожирение, сахарный диабет и болезней сердечно-сосудистой системы. Напитки на сахарозаменителях имеют меньшую калорийность, сводят к минимуму эффекты рафинированных сахаров.

Результаты определения массовой доли сухих веществ в газированных напитках подтвердили, что напитки, изготовленные на подсластителях, практически не содержат растворимых сухих веществ. Что доказывает их бесполезность в питании.

Результаты определения кислотности подтверждают тот факт, что систематическое употребление этих напитков может приводить к разрушению эмали зубов, костной ткани (остеопороз) и различным нарушениям в работе пищеварительной системы.

Особенно вредны популярные среди студентов газированные напитки («Спрайт», «Кока-кола», «Фанта», «Кола» «Пепси»). рН этих напитков находится в интервале 2,2 – 2,8. Наиболее подходящими вариантами для удовлетворения жажды являются негазированная минеральная вода (рН = 6,7 – 7,3), а также чай без сахара с добавлениями трав (рН = 6,5), газированная минеральная вода (рН = 4,3) ‑ менее предпочтительна. Даже популярные у студентов негазированные напитки «Нести», «Липтон» Зеленый чай имеют значение рН = 3,4, а общей кислотности 3,3 см³ на 100 см³ напитка.

Анализ маркировки показал, что в составе газированных напитков находятся ингредиенты, вызывающие большие сомнения в их полезности для человека. Например, Сахарный колер IV не безопасен для здоровья, так как является хоть и слабым, но канцерогеном, может послужить причиной раковых заболеваний и проблем с желудочно-кишечным трактом. Степень вреда и вероятность возникновения этих заболеваний напрямую зависит от количества карамельного колера, попавшего в организм.

Ортофосфорная кислота условно безопасна и безвредна при нерегулярном попадании в организм вместе с пищей. При этом она является достаточно сильной кислотой и способна оказать вредное воздействие на зубную эмаль и может способствовать развитию остеопороза костей.

В составе Pepsi (Coca-Cola) содержится кофеин, который в умеренных дозах бодрит, но при постоянном насыщении организма кофеином могут возникнуть неприятные побочные эффекты: головная боль, усталость, депрессия, мышечные боли и судороги, тошнота и рвота.

Продукция, не содержащая сахара (Coca-Cola Light, Zero) не является полезной. На сегодняшний день нет достоверных данных о вреде ацесульфама калия для организма. Но вследствие относительной новизны и недостаточной изученности добавку Е950 следует отнести к группе условно безопасных Е-добавок.

Подсластитель аспартам может принести пользу людям, которые вынуждены ограничивать себя в употреблении в пищу сахара. При этом добавка Е951 может нарушить баланс гормонов. Аспартам производится из генно-модифицированного сырья, провоцирует головные боли, усталость, сердцебиение, депрессию и употребление в пищу продуктов, в составе которых есть данная добавка, лучше ограничить. Кроме того, аспартам – химически нестабилен и при 30⁰С начинает распадаться на формальдегид, метанол, фенилаланин, аспарагин. Употребление напитков с аспартамом не утоляет жажду. Слюна плохо удаляет остаточный подсластитель со слизистой рта, поэтому после употребления напитков с аспартамом во рту остается неприятное ощущение приторности, которое хочется снять новой порцией напитка. В результате напитки с аспартамом становятся напитками для возбуждения жажды, а не для ее утоления. Поэтому, чтобы снять чувство жажды, запивайте Колу обычной водой.

Заменитель сахара сахаринат натрия принадлежит к сульфаниламидам, которые способны вызывать аллергию у некоторых людей. Сладкий вкус данного заменителя сахара может стимулировать эндокринологический ответ, такой как производство инсулина из поджелудочной железы. Это может уменьшить чувствительность к инсулину, что увеличит риск развития диабета. Напитки с подсластителями рекомендовано исключить из питания детей, беременных женщин, а здоровым людям ограничить. Напитки с подсластителями рекомендовано хранить в холодильнике.

В составе напитка «Cola Fresh», содержится консервант бензоат натрия, который запрещен в напитках и продуктах для детей. Нужно обратить внимание, что в прохладительных напитках в присутствии аскорбиновой кислоты и ионов металлов из бензоатов может образовываться незначительное количество бензола. Напиток «Fanta Цитрус» содержит сорбат калия в качестве консерванта.

Лучше выбирать напитки неярких естественных цветов – больше шансов на применение естественного красителя. Ни в коем случае не следует употреблять напитки с истекшим сроком годности. Ограничьте газированные напитки, содержащие кофеин, лучше выпейте чашку свежезаваренного кофе. Людям, страдающим заболеваниями желудочно-кишечного тракта, любую газированную воду (даже минеральную) рекомендовано употреблять после частичного удаления углекислого газа.

Из-за большого количества сахара и пищевых добавок газированные напитки вредят здоровью. Кроме того, они занимают в нашем питании место других напитков и продуктов, которые богаты витаминами, макро- и микроэлементами и другими полезными нутриентами. Естественно, потребление полезных минеральных веществ у любителей газированных напитков сокращается.

Для утоления жажды мы рекомендуем пить негазированную столовую минеральную воду или природную артезианскую воду, чай без сахара, в чай можно добавлять ароматные травы, коренья, ягоды. Для подкисления воды и чая можно использовать выжатый сок лимона, мандарина, апельсина.

Если вы действительно заботитесь о своём здоровье, то сделаете правильный выбор.

Затем студентам 1 курса выдаются информационные буклеты.

11