Сахарозаменители, как способ снизить количество потребляемого сахара. Сахарозаменители, как способ снизить количество потребляемого са. Сахарозаменители, как способ снижения количества потребляемого сахара
 Скачать 282.33 Kb.
|
|
Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение "Многопрофильный лицей №1" города Магнитогорска Предметная область: естественные науки Тема: "Сахарозаменители, как способ снижения количества потребляемого сахара" Автор: Руководитель: г. Магнитогорск 2021 Оглавление I. Введение Сахар – это легко усваиваемый продукт с высокой калорийностью, состоящий преимущественно из чистой сахарозы. Он представляет собой дисахарид из группы олигосахаридов, состоящий из двух моносахаридов – α-глюкозы[1] и фруктозы[2] . Обычный сахар относят к углеводам, которые являются ценными питательными веществами и обеспечивают организм энергией. С каждым годом потребление этого продукта в мире стремительно растет. Если в 2001 году количество съеденного сахара составило чуть больше 123 млн тонн, то в 2018 году эта цифра возросла в 1,4 раза, достигнув тем самым практически 173 млн тонн. Если распределить такое количество сахара на всех жителей планеты поровну, то выяснится, что человек в среднем съедает 22,5 кг сахара в год. Хотя норма составляет около 10% от общего рациона – не больше 50 г в день, и, следовательно, не более 18,5 кг в год. Согласно статье, представленной на официальном сайте Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека в разделе, посвященном здоровому образу жизни [9]: людям старше 18 лет рекомендуется употреблять не более восьми чайных ложек сахара в день; детям в возрасте от 10 до 18 лет – не более шести; в возрасте от 3 до 10 лет – не более трех; в возрасте до 3 лет – не следует давать сахар совсем. Одна чайная ложка содержит 6 г сахара. Но в идеале количество потребляемого сахара не должно превышать 25 г в сутки (9,1 кг в год). Исходя из этого, можно прийти к выводу, что большая часть населения Земли как минимум в два раза превышает годовую норму потребления сахара. Исследования показывают, что чрезмерное потребление данного углевода может вызвать серьезные проблемы со здоровьем, такие как метаболический синдром (включает в себя ожирение и сахарный диабет II типа); нарушение секреции инсулина поджелудочной железой (в нормальных условиях этот гормон является регулятором углеводного обмена); увеличение концентрации глюкозы в крови, путем изменения проницаемости стенок артерий, что создаёт благоприятные условия для отложения в ней липидов и повышает склеивание тромбоцитов, и, как следствие, образование тромба; в пожилом возрасте – нарушение жирового обмена, которое в свою очередь вносит дезорганизацию в функции клеток. Это лишь одна из причин, по которым людям следует снизить количество потребляемого ими сахара. Один из способов сделать это – заменить его на вещества, обладающие схожими с сахаром свойствами, но не оказывающие столь губительного влияния на организм человека. Цель работы – исследование сахарозаменителей и их влияния на организм человека Задачи: Изучить литературу по теме Выяснить, как сахарозаменители влияют на организм человека Выявить наиболее известные сахарозаменители Провести анкетирование, чтобы узнать об информированности населения Гипотеза: сахарозаменители могут отрицательно влиять на состояние здоровья человека Объект исследования – сахарозаменители (натуральные и синтетические). Предмет исследования – химические свойства сахарозаменителей их влияние на организм человека Основная часть Сахарозаменители – это растительные вещества или химические соединения, используемые для подслащивания продуктов. Они применяются вместо сахара и близких ему продуктов, обладающих сладким вкусом – меда, патоки и других. Зачастую выделяют два типа заменителей сахара: калорийные и бескалорийные. Калорийные заменители сахара так и называют – сахарозаменители. Они выполняют не только вкусовые, но и технологические функции сахара. Например, связывают воду за счет водородных связей и повышают осмотическое давление в среде. Но не стоит путать их с подсластителями (бескалорийными сахарозаменителями) – эти вещества отличаются от сахара по структуре. Они имеют очень низкую или нулевую калорийность, но зачастую слаще сахара в сотни раз. Классификация Многие заменители сахара различаются между собой по химическому составу, способам получения, долей участия в обмене веществ, их переносимостью. Одним из основных показателей качества сахарозаменителей является интенсивность сладости. В настоящее время известно много схожих между собой веществ, обладающих сладким вкусом, что требует их классификации по различным признакам. Один из принципов классификации – разделение сахарозаменителей по степени сладости. За коэффициент сладости, равный 1,0 принята сладость сахарозы, то есть столового сахара. Те сахарозаменители, уровень сладости которых близок к сахарозе, называют объемными, а вещества, во много раз слаще сахарозы – интенсивными. Важной с практической точки зрения является классификация по калорийности, которая уже была представлена выше. При этом различают калорийные, прием которых необходимо учитывать в диетах, направленных на снижение массы тела, и их возможное влияние на уровень глюкозы крови, а также бескалорийные, не имеющие противопоказаний. Калорийные вещества со сладким вкусом называют также сахарозаменителями. Они имеют энергетическую ценность, близкую к сахарозе, и их метаболизм в организме проходит более плавно и с меньшей потребностью в инсулине, нежели метаболизм сахара. Вещества, не обладающие энергетической ценностью, называют подсластителями. Они не содержат или почти не содержат в себе калории, поэтому их метаболизм не зависит от инсулина и не влияет на уровень глюкозы в крови. Все заменители сахара также можно условно разделить на две группы: натуральные и синтетические. Первые полностью усваиваются организмом и, как обычный сахар, обеспечивают человека энергией. Они, как и сахар, потребляются в достаточно больших количествах, имеют сравнимую с глюкозой энергетическую ценность. Синтетические, или искусственные, заменители сахара, согласно исследованиям и опытам, могут стать причиной серьёзных заболеваний, в том числе и онкологических. Однако стоит учитывать тот факт, что в научных исследованиях использовались дозы подсластителей, которые как минимум в 10 раз превышали дневную норму, рекомендуемую врачами, и практически любой продукт, потребляемый в неумеренных количествах, может вызвать серьезные нарушения в организме. Существует также ряд рекомендаций по употреблению в пищу синтетических сахарозаменителей. Так, например, ацесульфам лучше ограничить при сердечной недостаточности, аспартам – нельзя употреблять при фенилкетонурии, а цикламат – при почечной недостаточности. Кроме того, почти все искусственные заменители сахара, а также ксилит обладают заметным желчегонным эффектом, поэтому у людей с заболеваниями желчевыводящих путей они могут вызвать обострение. Помимо этого, не рекомендуются употребление искусственных сахарозаменителей при беременности. Сахарозаменители естественного происхождения С сахарозаменителями естественного происхождения человек знаком с давних времен. Издавна их производили из натурального сырья, обладающего сладким вкусом, используя то, что росло в регионе обитания. Одной из первых исторических альтернатив сахару был мед. В Азии делали сироп из коричневого риса, отваривая и ферментируя его. Похожие продукты изготавливали из плодов рожкового дерева – бобов, похожих на какао. Жители Северной Америки научились получать из кленового сока сироп, а из тростника – мелассу. На юге континента ацтеки делали патоку из кукурузы. Сегодня похожим способом производят тростниковый сахар-сырец. В Парагвае и Перу индейцы изготавливали сладкие напитки из многолетнего кустарника стевия (сегодня из этого растения производят многие популярные натуральные заменители сахара). Помимо перечисленных выше, к естественным сахарозаменителям относят: фруктозу – широко распространённый природный моносахарид, изомер глюкозы (сладость 1.75); сорбит (E420) – распространённый в природе шестиатомный спирт с меньшей в 1.5 раза относительно сахарозы энергетической ценностью (сладость 0.6); ксилит (E967) – природный пятиатомный спирт, по энергетическом балансу близок к сахарозе (сладость 1.2); 2.1.2 Сахарозаменители искусственного происхождения Первым известным синтетическим заменителем сахара стал сахарин – бесцветное кристаллическое вещество, плохо растворимое в воде. В пищевой промышленности он зарегистрирован в качестве пищевой добавки E954 как подсластитель. Об этом веществе стало известно в 1879 году, после исследований, проведенных немецким химиком, эмигрантом из России, работавшим под руководством профессора Айры Ремсена, Константином Фальбергом. Однажды за обедом он обратил внимание на необычный вкус хлеба – тот был очень сладким. Но кроме него никто этой сладости не ощущал. Тогда Фальберг предположил, что сладок не хлеб, а его пальцы – ранее в этот день он работал с веществом под названием сульфаминбензойная кислота. На следующий день ученый решил проверить свою догадку, и предположение подтвердилось: соединения сульфаминбензойной кислоты действительно обладали сладким привкусом. В 1879 году Фальберг совместно с Айрой Ремзеном опубликовали в немецком журнале статью о новом научном открытии; на английском немного расширенная статья была опубликована в 1880 году. В 1884 году Фальберг, фактически присвоив открытие, получил патент на изобретение и самостоятельно организовал в Германии массовое производство сахарина. Химическое вещество с такими свойствами быстро нашло свое применение: во время Первой мировой войны сахара катастрофически не хватало. В начале 1920-х Наркомздрав разрешил производить сахарин в РСФСР. Сахарин может быть получен разными способами. Первоначально Ремсен и Фальдберг получили его из толуола путём сульфирования хлорсульфоновой кислотой. Получавшийся при этом хлорангидрид превращали в амид, который окисляли перманганатом калия. Данный метод был неэффективным. Лишь в 1950 году компании Maumee Chemical Company (Толедо, Огайо) удалось разработать метод, позволяющий вырабатывать сахарин в промышленных масштабах. Он основывается на реакции антраниловой кислоты с азотистой кислотой, диоксидом серы, хлором и аммиаком. Существует также третий метод получения сахарина, разработанный в 1967 году, он основывается на реакции бензилхлорида. В течение следующих десятилетий появлялись все новые заменители сахара: в середине ХХ века были изобретены цикламаты – натриево-калиевые соли цикламовой кислоты, которые долго считались канцерогеном и ядом, и лишь недавно были разрешены в ряде стран как альтернатива сахара; в 1965 году в СССР был синтезирован аспартам — он стал одним из самых популярных видов сахарозаменителя, но сегодня рекомендован к применению ограниченно из-за содержания опасного фенилаланина, трансформирующегося в формальдегид; в 1976 году в Великобритании синтезировали сукралозу – современный подсластитель, неканцерогенную альтернативу сахару. Обзор некоторых сахарозаменителей Фруктоза Фруктоза – один из наиболее известных сахарозаменителей природного происхождения. В чистом виде он был получен в 1847 году, в ходе сравнительного исследования молочнокислого и спиртового брожения сахара, полученного из сахарозы сахарного тростника ( Августин-Пьер Дюбрунфо). Искусственный синтез глюкозы был проведен в 1861 году, русским ученым Александром Бутлеровым, путем конденсации муравьиной кислоты под действием катализаторов – гидроксида бария и кальция. D-фруктоза представляет собой бесцветные кристаллы в виде призм или игл, температура плавления которых составляет около 105 °С. На данный момент фруктоза – самый сладкий из природных сахаров. Кристаллическая ее форма в 1,8 раза слаще кристаллической сахарозы. Это позволяет рассматривать фруктозу как перспективный подсластитель, который обеспечивает такую же сладость, как сахароза, но при этом имеет более низкую пищевую ценность. Сладость фруктозы в растворах зависит от температуры, кислотности среды и концентрации: она повышается при охлаждении раствора. Этот углевод входит в состав меда, фруктов и ягод, из которых его получают в промышленных масштабах. Как и любое вещество природного происхождения, фруктоза имеет положительные качества: обладает низкой калорийностью, благодаря чему легко усваивается организмом; тонизирует и придает бодрость при физической и умственной нагрузках; не позволяет избытку углеводов собираться в клетках организма; в отличие от содержащих сахарозу, продукты, в состав которых входит фруктоза, не вызывают риск возникновения кариеса; разрешена к применению людям с нарушениями углеводного обмена. Помимо этого есть ряд свойств, на которые необходимо обратить внимание, прежде чем заменить обычный сахар на фруктозу: фруктоза, как и сахар, стимулирует выработку гормона инсулина, который служит индикатором насыщения, что может привести к набору веса; при избыточном употреблении, может привести к нарушениям в обмене углеводов, в том числе сахарному диабету, может увеличивать риск сердечно-сосудистых заболеваний; существует такое редкое генетическое заболевание, как наследственная непереносимость фруктозы, когда организм не в состоянии нормально расщепить и переварить ее. Она обнаруживается в раннем возрасте и требует жесткого ограничения либо исключения этого сахара из употребления. Сорбит Сорбит[3] или сорбитовый сироп – это органическое соединение, шестиатомный спирт; специальная пищевая добавка которая используется в качестве подсластителя. В пищевой промышленности она зарегистрирована под кодом E420. Сорбит представляет собой бесцветные кристаллы, обладающие сладким вкусом, плавится при 112 °C (безводная D-форма). В целом, вещество является типичным шестиатомным спиртом и проявляет обычные для полиолов свойства. В естественном виде встречается в косточковых плодах, водорослях, высших растениях. Помимо пищевой промышленности, сорбит также используется при производстве косметики, в качестве гигроскопического вещества и загустителя. Он также считается важным химическим веществом для производства биотоплива из растительной биомассы. Сорбит обладает рядом положительных качеств: подсластитель полностью всасывается пищеварительным трактом и способствует снижению расхода витаминов группы В организмом, а также улучшает микрофлору кишечника, синтезирующей данные витамины; используется в качестве желчегонного средства. Чрезмерное употребление сорбита может вызвать ряд проблем в организме: употребление большого количества сорбита может привести к боли в животе, вздутию живота, диарее; слишком большое его количество в клетках организма может вызвать их дисфункцию, так диабетическая ретинопатия[4] и невропатия[5] могут быть связаны с избытком сорбита в клетках глаз и нервов. Стевия Стевия – кустистая трава из семейства Астровых. Листья этого кустарника содержат много полезных элементов, в том числе гликозиды (они составляют 18-20%). Именно они придают растению сладкий привкус. Главное их отличие от обычного рафинада заключается в том, что в их составе отсутствует глюкозная группа, вследствие чего употребление стевии не приводит к резкому росту глюкозы в крови. В течении столетий индейцы, жившие на территории современных Бразилии и Парагвая добавляли стевию в пищу в качестве подсластителя, называя ее «сладкой травой». В конце XIX века растением заинтересовались местные ученые. Директор парагвайского агрономического колледжа С. Бертони много лет изучал стевию и описал вид Stevia Rebaudiana в 1903 году. В 1931 году французские химики Бридель и Лавьей выделили из стевии гликозиды – экстракты, получившие названия стевиозиды и ребаудиозиды, которые оказались слаще сахарозы в 250—300 раз. Ощущение сладости для стевии наступает медленнее обычного сахара, но длится дольше. Активно культивировать стевию, как альтернативу искусственным подсластителям, содержащим канцерогены, таким как цикламат и сахарин, в начале 1970 года начали в Японии. Сегодня 40 % всего рынка стевии приходится именно на эту страну. В 1985 году вышло в свет научное исследование, утверждающее, что стевиол (состоит из стевиозидов[6] и ребаудиозидов[7] - компонентов стевии) является мутагеном и, как следствие, канцерогеном. В дальнейшем результаты исследования были подвергнуты критике, в связи с тем, что они были проведены в неподходящих условиях. Согласно всесторонней оценке недавних экспериментальных исследований стевиозида и стевиола, проведенной Всемирной организацией здравоохранения в 2006 году, «стевиозиды и ребаудиозиды А негенотоксичны в лабораторных условиях и на живом организме, генотоксичность стевиола и некоторых его окислительных производных, выраженная в лабораторных условиях, в естественных условиях не обнаружена». Ксилит Ксилит[8] или Ксилитол – многоатомный спирт (пентанпентаол). В пищевой промышленности ксилит зарегистрирован в качестве пищевой добавки E967, как подсластитель. В органической химии ксилит был впервые открыт в 1891 году немецким химиком Фишером. Промышленный выпуск данного вещества был налажен только в 1960 году Ксилит активно использовался во время Второй мировой войны скандинавскими странами, в связи с нехваткой сахара. Тогда ксилит производился из единственного доступного материала – коры березы. Сейчас этот спирт получают из других растений, богатых полисахаридом ксиланом, к ним относятся берёза, солома, кукурузный початок, шелуха овса, или из побочных продуктов производства целлюлозы. Научно доказано, что ксилит не влияет на уровень выработки инсулина, т.е. расщепляется и усваивается в организме без его участия, а также оказывает положительное влияние на состояние зубов и укрепляет здоровье организма. Помимо этого, ксилит обладает и другими полезными свойствами, так он: увлажняет и смягчает кожу, задерживая воду на поверхности при взаимодействии с бактериями не поддается брожению, что приостанавливает рост бактериальных колоний и, как следствие, их побочных продуктов, вредных кислот имеет антиклеевое свойство, что препятствует присоединению бактерий к клеточной ткани и снижает их воздействие без использования вредных химических веществ или лекарств. Практическая часть Анкетирование В работе был использован метод анкетирования, в котором приняли участие ученики 7 - 11 классов школы №1 (всего – 76 человек). В анкету входили следующие вопросы: Какая, по вашему мнению, суточная норма потребления сахара? Знаете ли вы о вреде, который сахар наносит организму при его чрезмерном употреблении? Знакомо ли вам такое понятие, как "скрытый сахар"? Если знакомо, то что это такое? Обращаете ли вы внимание на состав покупаемых вами продуктов? Знакомо ли вам такое понятие, как «сахарозаменители»? Как вы считаете, как сахарозаменители влияют на организм человека? Используете ли вы сахарозаменители в быту? Большинство опрошенных не знают, какова дневная норма потребления сахара (в ответах были указаны цифры, значительно ее превышающие), но многим известны проблемы, которые могут возникнуть при чрезмерном его употреблении (самые популярные ответы – ожирение, сахарный диабет, проблемы с сердечно-сосудистой системой). Лишь 14,3% знакомы с понятием «скрытый сахар», а для 85,7% оно оказалось новым. 23,1% опрошенных обращают внимание на состав покупаемых продуктов, 76,9% – нет. 71,4% знакомы с понятием сахарозаменители, но используют их в быту лишь 15,4%. Большинство опрошенных считает, что сахарозаменители либо никак не влияют на организм человека, либо влияют и положительно, и отрицательно. Подробнее с результатами опросы можно ознакомиться в Схема 1 1-5. В качестве продукта работы также была изготовлена брошюра для подростков, информирующая о вреде сахара, дневных нормах потребления для людей разных возрастов и способах снижения количества потребляемого сахара. Заключение В ходе работы были сделаны следующие выводы: Сахарозаменителями называют вещества, в составе которых отсутствует сахароза Сахарозаменители, в большинстве своем, оказывают положительное или нейтральное воздействие на организм человека, и могут навредить ему лишь при чрезмерном их потреблении (в 10 и более раз больше нормы) Многие сахарозаменители (за исключением фруктозы) никак не влияют на выработку гормона инсулина, благодаря чему их часто используют люди, страдающие сахарным диабетом Наиболее распространенным и безопасным для человека заменителем сахара является стевия 85,7% опрошенных не знают о рекомендуемых суточных нормах сахара, из-за чего неосознанно потребляют количество сахара, превышающее норму в несколько раз, а это, согласно статистике, повышает риск развития серьезных заболеваний. Выдвинутая в начале работы гипотеза подтвердилась частично: сахарозаменители не оказывают вредное воздействие на организм человека и могут навредить ему лишь в случае превышения рекомендуемой суточной дозы. Практическая ценность данной работы заключается в информировании населения о вреде, наносимом организму при употреблении сахара в чрезмерных количествах, а также о способах снижения количества потребляемого сахара. Приложения [  1] Структурное строение α-глюкозы[  2] Структурное строение фруктозы[  3] Структурное строение сорбита[4] Ретинопатия – поражение сетчатой оболочки глазного яблока любого происхождения. Основной причиной являются сосудистые нарушения, которые приводят к расстройству кровоснабжения сетчатки. Ретинопатия часто проявляется как осложнение гипертонической болезни, сахарного диабета и других системных заболеваний. [5] Невропатия (нейропатия) — повреждение одного или нескольких нервов периферической нервной системы. Проявляется нарушением чувствительности, болью в поражённом участке, судорогами, мышечной слабостью и затруднением движений. [  6] Структурное строение стевизоида[  7] Структурное строение ребаудиозида А[8] Структурное строение ксилита  С  хема 1. Знакомо ли вам такое понятие, как "скрытый сахар"?Схема 2. Обращаете ли вы внимание на состав покупаемых вами продуктов?  Схема 3. Знакомо ли вам такое понятие, как «сахарозаменители»?  С  хема 4. Как вы считаете, как сахарозаменители влияют на организм человека?Схема 5. Используете ли вы сахарозаменители в быту?  Литература Генделека, Г.Ф. «Использование сахарозаменителей и подсластителей в диетотерапии сахарного диабета и ожирения», 2013 Егорова И.А., Комарова С.Г. «О пользе и вреде сахарозаменителей», 2015 http://diabetic.ru/saharozameniteli https://produkt.by/story/intensivnye-podslastiteli-i-saharozameniteli Sugar Substitutes: The Pros & Cons of 15 Popular Sweeteners (foodrevolution.org): https://foodrevolution.org/blog/sugar-substitutes/ [9] Нормы потребления сладкого: кому, когда и сколько (rospotrebnadzor.ru): http://rospotrebnadzor.ru/index.php/press-center/healthy-lifestyle/13681-01122020.html |