В данном творческом мини-проекте по биологии на тему "Сахар и сахарозаменители" автор выясняет, какой пищевой ценностью обладают сахар и сахарозаменители, а также как они воздействуют на организм человека, и насколько полезно употребление в пищу сахара и искусственных подсластителей.

Подробнее о проекте:

В авторском творческом проекте по биологии "Сахар и сахарозаменители" учеником было дано определение понятия "сахарозаменитель", приведено полное описание истории открытия сахара и особенностей его производства, определена пищевая ценность сахара, рассмотрены натуральные источники получения сахара.

Автор творческого проекта по биологии на тему "Сахар и сахарозаменители" изучил особенности изготовления сахарозаменителей, рассмотрел влияние компонентов, входящих в их состав, на организм человека, выяснил, в чем польза и вред сахарозаменителей для здоровья человека. В проекте также приведена история сахарозаменителей и искусственных подсластителей, а также рассмотрен такой компонент, как инсулин и его роль в нашем организме.

Оглавление

Введение
1. Что такое сахар?
2. Пищевая ценность сахара.
3. Сахарозаменители: польза и вред.
4. ТОП-7 лучших заменителей сахара.
5. Инсулин и зачем он нужен для организма.
6. История сахарозаменителей.
7. История искусственных подсластителей.
Заключение
Литература

Противоречие: на сегодняшний день огромная часть людей являются в той или иной степени жертвами сахара и сладких изделий,  прогрессирующий кариес у детей, ожирение, и диабет – очень распространенные заболевания, однако не все могут отказаться от чрезмерного употребления сахара.

Проблема: в настоящее время далеко не каждый человек осведомлен с таким понятием, как сахарозаменители, и как обезопасить свой организм от влияния сахаросодержащих продуктов.

Актуальность: количество людей, больных сахарным диабетом в России увеличилось более чем на 20% за последние 5 лет, а так же более 2 млн. человек страдают ожирением, что может существенно повлиять не только на их качество и продолжительность жизни, но и на дальнейшее потомство.

Цель проекта: к февралю 2021 года составить список сахарозаменителей, наименее вредных для здоровья и тех, что могут быть опасны в больших количествах.

Задачи проекта:

1. Изучение материалов о вреде и пользе сахара и сахарозаменителей;
2. Анализ полученной информации;
3. Создание списка лучших сахарозаменителей на данный момент.

Продукт проекта:таблица-список сахарозаменителей с их свойствами, а также статься в интернете о сахаре и сахарозаменителях, направленная на самообразований, употребляющих сахар.

Сахар – один из наиболее распространенных продовольственных товаров, входящий в рацион питания почти каждого человека с детства. Данный продукт фактически является чистым углеводом, и многие знают, что от него развивается кариес. Продукт,  из которого можно получить сахар – не уникален, пусть и тот самый белый сахар-песок производят из свёклы, но есть и другие ингридиенты, с помощью которых можно его приготовить,  а именно сахар бывает:

1. Свекольным Сахарная свёкла относится к двулетним растениям, мясистый корнеплод формируется в первый год. Культивируется в регионах с умеренным климатом с умеренным количеством осадков и требует плодородной почвы. Урожай собирают осенью, с удалением ботвы и налипшей почвы. Корнеплоды могут храниться без потерь сахарозы в течение нескольких недель перед отправкой на перерабатывающий завод, где свёклу промывают, нарезают и отправляют в диффузионные аппараты для получения сахарного сиропа.

Сок с диффузионных аппаратов проходит через мерники, потом его для отделения от частичек мякоти пропускают через фильтры из древесных стружек или грубой ткани, либо через металлические сита. После этого сок подогревается до +60 °С в решоферах, — в котлах, снабжённых трубками, через которые проходит сок, а в пространство между трубками пропускают пар; после этого сок поступает в дефекатор и несколько раз подвергается очистке известью (процесс дефекации) и затем углекислым газом (процесс сатурации)

2. Тростниковым

Сахарный тростник относится к многолетним травам, культивируется в тропических и субтропических регионах. Для его выращивания требуется тёплый климат с достаточным количеством осадков в период вегетации, чтобы в полной мере использовать потенциал роста растений. Урожай собирают механически или вручную, стебли нарезаются на куски и быстро транспортируются на перерабатывающий завод. Здесь сырьё либо измельчают и экстрагируют сок с водой, либо сахар извлекается путём диффузии. Сок потом подвергается очищению с помощью гашёной извести (дефекация) и подогрева для дезактивации ферментов. В результате жидкий сироп пропускается через серию испарителей, после чего оставшаяся вода удаляется в вакуумном аппарате. После этого из пересыщенного раствора выпадают кристаллы сахарозы.

3. Кленовым Кленовый сахар — традиционный сахар в восточных провинциях Канады, добываемый с XVII столетия из сока сахарного клёна, для чего стволы в феврале и в марте просверливают, и тогда из отверстий начинает вытекать сок, содержащий до 3 % сахара. Течение сока продолжается несколько недель, так что из каждого дерева его получается большое количество. Сок выпаривают, получают «кленовый сироп», а затем из сиропа добывают сахар (до 3—6 фунтов ежегодно из каждого дерева). Он употребляется местным населением вместо обыкновенного тростникового сахара. Индустрия кленового сиропа в 1989 году принесла более 100 млн долларов прибыли.

4. Пальмовым

Пальмовый сахар или ягре — добывается в Южной и Юго-Восточной Азии, на Молуккских островах и многих островах Индийского океана из сладкого сока, вытекающего в большом количестве из надрезов на молодых цветочных початках различных видов пальм. В Индии на Коромандельском берегу, на Мальдивских и Молуккских островах, а отчасти и на Шри-Ланке его получают, главным образом, из сока кокосовой пальмы (так называемый кокосовый сахар).

Одна кокосовая пальма в состоянии дать в год более 250 кг сока, содержащего до 20 % сахарозы, и при умелом пользовании, не нанося деревьям значительный вред, можно получать хорошие выходы сока в течение многих лет. Сахар, получаемый из пальмового сока выпариванием, формуется в скорлупах кокосовых орехов и в виде круглых караваев поступает на рынок. Потребляют его преимущественно в той же местности, где и производят. Добывают пальмовый сахар также и из финиковой пальмы, аренги и других пальм.

5. Сорговым

Добывание сахара из стеблей сорго сахарного практиковалось ещё с глубокой древности в Китае, позднее получило распространение в северных штатах США во время гражданской войны, когда подвоз тростникового сахара по морю блокировался Англией, но сорговый сахар не получил широкого распространения, так как сорго не оправдало возлагаемых ожиданий как удобный сырьевой материал для добычи сахара. Объясняется это тем, что хотя сорговый сок и весьма богат сахарозой, извлечение из него последней в чистом виде сопряжено со значительными трудностями ввиду большого содержания в соке минеральных солей, камедеобразных веществ и инвертированного сахара; вследствие этого выход чистого кристаллического сахара весьма мал.

Сахар относится к углеводам. Сахароза, его составляющая быстро расщепляется в пищеварительном тракте на глюкозу и фруктозу, которые затем поступают в кровоток.

Глюкоза обеспечивает более половины энергетических затрат организма. Нормальная концентрация глюкозы в крови поддерживается на уровне 80—120 миллиграммов сахара в 100 миллилитрах (от 0,08 до 0,12 %). Глюкоза обладает способностью поддерживать барьерную функцию печени против токсических веществ благодаря участию в образовании в печени так называемых парных глюкуроновых кислот. Приём сахара внутрь или введение глюкозы в вену рекомендуется при некоторых заболеваниях печени, отравлениях.

1 чайная ложка = 4 г сахара = 16 ккал.        

Таким образом, можно понять, что сахар как продукт питания не содержателен ничем, кроме углеводов, и обычный белый сахар беден на минералы и витамины, что является, безусловно, минусом данного продукта. На деле сахар сам по себе не так уж и калориен, а чтобы довести вас до ожирения, его придется съесть очень много. Сахар — это углевод с калорийностью меньше 4 кКал на грамм (для сравнения, в грамме жира содержится 9 кКал), поэтому он вас не так уж и полнит.

Сначала расскажем подробнее о том, какая польза и какой вред таятся в использовании заменителей. Заменитель безопасен для фигуры. Употребляя его, вы вряд ли наберете лишний вес, ваша форма полностью сохранится. Жидкие заменители подойдут людям, страдающим от истончения зубной эмали и прогрессирующего кариеса, ведь известно, что сахар оказывает на ротовую полость и непосредственно на зубную эмаль негативное воздействие.     Пытаясь исключить сахар из своего рациона, помните про следующие моменты:

Большое количество сахаров содержится во фруктах (фруктоза), ягодах (глюкоза), молочных продуктах (лактоза) и т. д. Если вам по какой-либо причине нужно полностью убрать быстрые углеводы, не списывайте эти продукты со счетов.

Принято считать, что фрукты – это очень полезно, а фруктоза лучше сахарозы. Но на самом деле фруктоза метаболизируется только в печени, поэтому фруктовая диета – довольно неоднозначная штука: при переходе на длительное питание одними фруктами вы рискуете сильно перегрузить работой этот важный орган.

Если вы хотите отказаться от обычного сахара ради того, чтобы сбросить вес, вам нужно учитывать и другие источники калорий (которые могут быть вовсе не сладкими).

Существует много исследований, доказывающих вред употребления сахара, но большинство ученых сходятся во мнении, что в небольших дозах он не вреден и выступает источником энергии, как и другие углеводы.

• ожирение;
• отравление организма.

Ожирение начинается из-за бесконтрольного употребления сладкого. Человеку кажется, что сахарозаменители безопасны, и он слишком увеличивает дозы. К тому же, не все сахарозаменители имеют натуральный состав, а добавки накапливаются в организме, отравляя его. Это становится толчком к другим опасным заболеваниям.

Классифицировать сладкие заменители можно на несколько крупных групп:

По степени сладости, так как практически все сахарозаменители превосходят сахарозу по данному показателю. В зависимости от уровня калорийности. Данный фактор важен людям, страдающим от сахарного диабета.
                                                                                      
Также заменители делят на две группы по иному критерию. В первую группу входят истинные заменители, принимающие активное участие в обменных процессах организма. Их употребляют в соответствии с инструкцией, соблюдая различные меры предосторожности. Вторая группа – интенсивные подсластители. Они намного слаще сахарозы, и никак не воздействуют на организм, метаболизм и обменные процессы. Сахарозаменители – это химические соединения, которые не содержат в своем составе глюкозы, но при этом имеют сладкий вкус. Как и сахар, некоторые из них являются для организма источником энергии, например, ксилит. Он имеет только 65% от калорийности сахара, а в противовес ему есть сукралоза, которая не имеет калорийности.

Однозначно сказать, что приносят сахарозаменители – вред или пользу, достаточно сложно. Каждый продукт имеет свои достоинства и недостатки. Перед тем как перейти к видам сахарозаменителей, следует разобраться с терминологией: Гликемический индекс — относительный показатель влияния углеводов в продуктах на изменение уровня глюкозы в крови. Углеводы с низким ГИ (55 и ниже) медленнее усваиваются, всасываются и метаболируют, и вызывают меньшее и более медленное повышение уровня сахара в крови, а следовательно, как правило, уровня инсулина.

За эталон принято изменение уровня сахара в крови через 2 часа после употребления глюкозы. ГИ глюкозы принят за 100. ГИ остальных продуктов отражает сравнение влияния содержащихся в них углеводов на изменение уровня сахара в крови с влиянием такого же количества глюкозы. Калорийность (от калории — старой единицы измерения энергии): Энергетическая ценность пищи — количество энергии, получаемой организмом из продукта питания.

Перечислим основные виды сахарозаменителей, из чего они состоят и какой в них может таиться вред:

• Фруктоза – изготавливается из натуральных фруктов. Вещество расщепляется постепенно, что дает возможность гликемическому индексу повышаться плавно. Особенно это важно для больных СД. Вред сахарозаменителя заключается в высокой калорийности, поэтому для людей с излишним весом фруктоза не подходит.
• Ксилит или сорбит – также являются натуральными продуктами. Высвобождают глюкозу постепенно, без резких скачков. При диабете эти сахарозаменители могут использоваться без вреда для здоровья. Их недостаток – высокая калорийность.
• Стевиозид – производится из растения стевии, которое произрастает в Южной Америке. Долгое время считалось, что вреда от сахарозаменителя Стевия гораздо больше, чем пользы. Якобы продукт способствует возникновению мутаций в организме. Однако, научно эта гипотеза так и не подтвердилась. И сегодня стевия считается одним из лучших и безопасных сахарозаменителей.
• Изомальт — продукт растительного происхождения, который получает из сахарозы. Широко используется во всем мире. В целом он представляет собой низкокалорийный, диетический продукт и имеет низкий гликемический индекс. Не влияет на зубную эмаль и разрешен к широкому применению и употреблению.
• Сукралоза — одобрена для использования в пищевых продуктах в качестве подсластителя. Сукралоза примерно в 600 раз слаще сахара. FDA одобрило сукралозу для использования в 15 категориях пищевых продуктов в 1998 году и для использования в качестве подсластителя общего назначения для пищевых продуктов в 1999 году при определенных условиях использования. Сукралозу можно найти в различных продуктах, включая выпечку, напитки, жевательную резинку, желатин и замороженные молочные десерты. Она термостабильна, т.е. остается сладкой даже при высоких температурах во время выпечки, что делает ее пригодным в качестве заменителя сахара в выпечке.
• Эритрит — сахарный спирт, который в России продается и в «кристаллической форме» — как обычный сахар, и в виде сиропов, и в составе безуглеводных сладостей. Вещество не вызывает побочных эффектов и по результатам исследований не влияет на уровень глюкозы, инсулина или других веществ. Более 90% принятого в пищу эритрита легко всасывается и выводится с мочой без разложения.
• Аспартам -  примерно в 160—200 раз слаще сахара, не имеет запаха, хорошо растворим в воде. Несмотря на то, что этот подсластитель, как углеводы и белки, имеет калорийность 4 ккал/г, для создания сладкого вкуса необходимо небольшое количество аспартама, поэтому его вклад в калорийность пищи не принимается в расчёт. По сравнению с сахаром вкусовое ощущение сладости от аспартама медленнее появляется и дольше остаётся. При нагреве аспартам разрушается, поэтому непригоден для подслащивания продуктов, подвергаемых термообработке.

Наконец расскажем, какие заменители вошли в наш рейтинг. Это следующая продукция:

• Фруктоза Novasweet;
• Эритрит Bionova;
• Сорбит Novasweet;
• Стевия Novasweet;
• Сукралоза  Milford;
• Аспартам Novasweet;
• Цикламат Milford.

При выборе сахарозаменителей для своего личного употребления, следует опираться именно на данный список, построенных исходя из гликемического индекса и их относительного вреда

Стоит понимать что это за вещества и «с чем их едят». Сами по себе сахарозаменители, как известно, имеют цель обезопасить человека от вреда самого сахара, но при том утолить жажду сладкого. Ранее люди находили вкус сладкого используя много разных способов, например вино раньше считалось вкуснее и слаще, если хранилось в свинцовых сосудах ( из-за ацетата свинца), однако после узналось, что свинец ядовит и отравляет напиток, поэтому хранить так вино перестали и использовали альтернативные методы.

Но тем не менее, так же стоит учитывать, что наш организм сам по себе может себе навредить, потому как поджелудочная железа, вырабатывающая инсулин, может «подставить» Вас, и это может привести к диабету, или такому заболеванию, как гиперинсулинеминия.      

Инуслин очень важен для организма и выполняет множество функций. Его основная роль – поддерживать уровень глюкозы в крови в очень узком диапозоне – это так называемый гомеостаз глюкозы в крови. Как слишком высокий, так и слишком низкий уровень той самой глюкозы в крови опасны и вредны для вашего организма.

При повышении уровня глюкозы выделяется больше инсулина. Когда уровень глюкозы падает, выделяется меньше инсулина. В целом, поддержание инсулина в низком физиологическом диапазоне необходимо для нормального обмена веществ и здоровья. Под действием инсулина глюкоза может использоваться клетками в качестве энергии или храниться в виде гликогена в клетках мышц и печени.

Если же глюкоза какое то время не попадает в кровь, например при отсутствии приемов пищи, выделение инсулина замедляется. Падение инсулина сигнализирует печени о том, что необходимо стабилизировать уровень глюкозы до нормального – для обеспечения работы тканей. В печени запускается глюконеогенез: образование глюкозы из органических неуглеводных соединений. Повышение уровня инсулина до нормального уровня прекращает этот процесс. Таким образом наш организм остается в безопасности, и ему нет нужды в срочном потреблении глюкозы.

Другая важная роль инсулина – регуляция накопления жира. Когда уровень инсулина высок -  он стимулирует жировые клетки поглощать глюкозу и превращать ее в жир – данный процесс называется липогенезом. А когда уровень инсулина снижается и становится низким, он позволяет использовать организму накопленный жир для производства энергии. То есть запускается липолиз (мобилизация жировых клеток) – распад триглицеридов жировой ткани с высвобождением энергии, необходимой всем клеткам организма. В норме наблюдается равновесие этих процессов.    

Так же, при нормальном метаболизме, данный процесс работает без отклонений, чтобы обеспечить постоянную подачу энергии для организма. Проблема возникает, когда нарушается обмен веществ, что, по оценкам специалистов, происходит у 88% людей.    

Когда в организм постоянно поступает глюкоза, инсулин постоянно выделяется и остается высоким долгое время. Это состояние называет гиперинсулинимией. Оно развивается, когда ткани перестают правильно реагировать на сигналы инсулина.    

Когда в организм каждый день поступает избыток глюкозы(сахара), клетки мышц и печени перенасыщаются и не могут больше поглощать и хранить глюкозу. Однако постоянное поступление глюкозы в кровь из пищи с высоким содержанием углеводов требует, чтобы глюкоза использовалась.    

Поскольку этого не происходит, уровень глюкозы в крови не уменьшается и постепенно растет, что ведет к плохим последствиям, поэтому следует быть очень аккуратным с постоянным потреблением сахара, если вы не собираетесь использовать его заменяющие вещества.    

Поджелудочная железа выделяет больше инсулина, чтобы сигнализировать клеткам, что уровень глюкозы в крови слишком высок, и что им нужно больше поглощать глюкозу. Клетки же не могут больше этого делать, они переполнены и сопротивляются ее проникновению, так развивается резистентность к инсулину. Поджелудочная железа переходит в усиленный режим работы, выделяя еще больше инсулина, пытаясь преодолеть клеточное сопротивление и заставить глюкозу проникать в клетки – так развивается гиперинсулинемия, компенсирующая высокий уровень глюкозы    

Важно понимать, что уровень инсулина поднимается все выше и выше в попытке контролировать уровень глюкозы в крови. Какое-то время это работает. Но в конечном итоге более высокий уровень инсулина может не компенсироваться полностью, и уровень глюкозы в крови начинает расти. Это может длиться до поздней стадии заболевания. К тому времени, когда кому-то поставили диагноз диабет 2 типа, у него, вероятно, была резистентность к инсулину – или хроническая гиперинсулинемия – в течение ряда лет, возможно, даже более десяти.

Сахар в его современном виде известен человечеству буквально несколько веков. Но сегодня его все чаще заменяют подсластителями — синтезированными в лабораторных условиях или натуральными  Сахар долго был дорогостоящим деликатесом, но в рационе человека тем не менее всегда присутствовали сладкие блюда. Готовить их помогало множество сахарозаменителей. Их количество постоянно растет, и сегодня существует много таких продуктов — усваиваемых и неусваиваемых, полезных и опасных для здоровья.                                                                                                         

Сахарозаменители естественного происхождения известны на протяжении всей истории цивилизации. Их производили из натурального сырья со сладким вкусом, используя то, что росло в регионе обитания. Одной из первых исторических альтернатив сахару был мед, известный еще древним грекам и жителям современного России.

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. Испанские завоеватели в XVI веке писали, что местные жители используют этот сахарозаменитель тысячу лет. В конце XIX века «медовой травой» заинтересовались ученые. Директор парагвайского агрономического колледжа С. Бертони много лет изучал стевию и описал вид Stevia Rebaudiana в 1903 году. Сегодня из этого растения производят натуральные, популярные заменители сахара.

История сахарозаменителей, полученных в лабораторных условиях, началась в последние десятилетия XIX века. В 1879 году химик Константин Фальберг случайно, как это часто бывает в науке, открыл сахарин. Эмигрировавший из России ученый работал в США, в лаборатории проф. Айры Ремсена. Во время экспериментов с сульфамибензойной кислотой химик обнаружил, что у соединения сладкие.

В 10-е и 20-е годы ХХ века заменитель сахара, изобретенный Константином Фальбергом, стал популярным в мире, в том числе в СССР. Это связано с последствиями войны — сахар стал дефицитным. Но через несколько десятилетий исследования показали — в больших дозах сахарин канцерогенен. Сегодня он разрешен к использованию не везде. Например, в Канаде запрещено его производство и ввоз. Тем не менее сахарин используют во многих промышленных сладостях, маркируя как добавку Е954.

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 сахару;
• 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.

Сегодня производят и другие сахарозаменители. Многие из них, особенно натуральные, усваиваются организмом и участвуют в углеводном обмене, поэтому часто не рекомендованы при диабете. Это фруктоза, сорбит, ксилит и другие сахарозаменители из натуральных плодов и ягод. Синтезированные продукты (аспартам, сукразит, сахарин, цикламат) выводятся из организма, но могут причинить здоровью вред.    

Выходом для всех, кто хочет исключить из рациона сахар, становятся подсластители из стевии. Они не содержат углеводов, у них нулевая калорийность и гликемический индекс. Эти сахарозаменители разрешены при диабете, не канцерогенны и полезны для здоровья. Натуральные продукты сладким вкусом без горечи продаются оптом и в розницу, с доставкой по всей РФ.     Таким образом, я могу сделать вывод о том, что существует много стоящих сахарозаменителей, которые помогут людям избавиться от их сахарной зависимости, и предотвратить негативные последствия употребления сахара.

Таким образом, мой список сахарозаменителей поможет людям смелее подойти к выбору продовольственных товаров, и купить себе конкретный качественный сахарозаменитель, который поможет сохранить их здоровье. Я считаю, что мой проект может быть полезен всей прослойке населения, и людям всех возрастных категорий, так как сахар является незаменимым продовольственным продуктом, употребляемым каждый день в слишком больших количествах.

Для написания данной работы были использованы ресурсы Сети Интернет.