研究碳酸饮料对身体的影响
工作报告
一、一般情况：
1.研究期限：2006年1月1日——2006年12月30日
2.研究组组长：张磊
3.研究组成员：祁鹏、陈磊
二、研究背景
近年来，随着人们物质生活水平的不断提高，人们对各种饮料的需求量也日益增加。这其中，碳酸型饮料凭借其清凉解暑、口味宜人的特点，广泛的被人们所接受，少年儿童更是碳酸型饮料的忠实消费者。
但是，一直以来各种碳酸型饮料危害人体健康，特别是影响少年儿童成长发育的相关报道越来越多，并且接连不断。那么人们不禁会问：碳酸型饮料是否真的对人体存在危害？其危害是什么？危害的程度有多严重？其危害是不使可逆转的？由此可见，人们并不是十分得了解碳酸型饮料。
我们这次的研究就是通过实验的手段，和各种资料相结合，对碳酸型饮料是否对人体有影响；如果有，会有什么样的影响；其影响有多严重；会造成什么样的伤害和后果等问题做一个探索性的研究。也为消费者正确选择碳酸型饮料起到指导作用。
三、研究进展情况
1.2006年1月1日—4月14日：选择、确定题目，指定、完善
课题计划；
2.2006年4月15日—5月15日：在Internet上搜索相关信息，
对信息进行分类整理；
3.2006年5月16日—6月25日：查阅关于消化及骨骼方面的医
学文献，对文献资料进行分类整理；
4.2006年6月26日—7月31日：设计实验（咨询指导教师），
采购实验用具，进行实验，记录实验数据及实验现象；
5.2006年8月1日—8月10日：对于相关专业问题咨询专业医
师；
6.2006年8月11日—8月31日：整理上述资料，对资料进行查
漏补缺；
7.2006年9月1日—9月30日：整理填写课题研究日记；
8.2006年10月1日—10月31日：提炼观点、拟订命题；
9.2006年11月1日—12月31日：撰写研究报告，结题。
四、研究成员及分工（按名字拼音首字母顺序排列）：
1.陈磊：采集实验用品、校订资料、归纳总结实验结
果、记录日常研究结果；
2.祁鹏：整理资料、设计实验、咨询专业人士、整
理分析资料、整理填写课题研究日记；
3.张磊：课题总体设计、收集资料、操作实验、记录
数据、撰写研究报告；
五、指导老师
詹海鹏化学教师中学一级教师
市级优秀教师
研究报告
内容提要；由于大多数消费者并不了解碳酸型饮料，只是在口渴时盲目的饮用。如果身体产生不适，又全部归结为碳酸型饮料的过错。这不免对碳酸型饮料不很公平。这次研究就是通过阅读大量的资料，及进行相关的实验，对碳酸型饮料中的各种成分对人体健康的影响做一下浅析。
Large numbers ofcustomers don’t know what creosote drink is, just drink it when they are thirsty. But when they feel not well, they will think the creosote drink is bad. For the creosote drink, this is unfair. This research through read a large number ofinformation and do some in point experiment to show the component of the creosote drink how to influence the body health.
关键字：碳酸型饮料健康消化吸收影响
一、研究假设：
在进行研究之前，让我们先看几则互联网上的报道。
报道一：
英国科学家近日发现，碳酸型饮料的饮用是腐蚀青少年牙齿的重要原因之一。
常喝碳酸型饮料会令12岁青少年齿质腐损的几率增加59%，令14岁青少年齿质腐损的几率增加220%。如果每天喝4杯以上的碳酸型饮料，这两个年龄段孩子齿质腐损的可能性将分别增加252%和513%。在接受调查的1000名青
少年中，12岁孩子饮用碳酸型饮料的比例为76%，14岁孩子为92%。而在所有年龄段的被调查者中，有40%的人每天喝3杯以上的碳酸型饮料。
英国牙科协会科学顾问利兹·凯对此深表忧虑：“尽管喝‘无糖’碳酸型饮料减少了糖分摄取，但这些饮料酸性仍然很强，也可能导致齿质腐损。”《英国牙科杂志》刊登了这份研究报告。
——《中国新闻周刊》
报道二：
如果你仔细注意一下碳酸型饮料的成分，尤其是可乐，不难发现，大部分都含有磷酸。通常人们都不会在意，但这种磷酸却会潜移默化地影响你的骨骼，常喝碳酸型饮料骨骼健康就会受到威胁。
一旦钙缺失，对于处在生长过程中的青少年身体发育损害非常大。缺钙无疑意味着骨骼发育缓慢、骨质疏松，所以有资料显示，经常大量喝碳酸型饮料的青少年发生骨折的危险是其他青少年的3倍。
——《中国国门时报》
报道三：
有人说，碳酸型饮料含二氧化碳，可能对人体不太好。事实上，足量的二氧化碳在饮料中能起到杀菌、抑菌的作用，还能通过蒸发带走体内热量，起到降温作用。不过，如果碳酸型饮料喝得太多对肠胃是没有好处的，而且还会影响消化。因为大量的二氧化碳在抑制饮料中细菌的同时，对人体内的有益菌也会产生抑制作用，所以消化系统就会受到破坏。特别是年轻人，喜欢喝汽水、喜欢汽儿带来的刺激，但一下喝太多，释放出的二氧化碳很容易引起腹胀，影响食欲，甚至造成肠胃功能紊乱。
——《千龙网》
从以上的三则报道和我们周围的一些传闻，可以归纳出碳酸型饮料对人体的影响主要有三个方面：
①碳酸型饮料有损牙齿健康；
②碳酸型饮料导致骨质疏松；
③二氧化碳过多影响人体消化。
那么，碳酸型饮料是否真如报道所言，对人体存在危害？首先我们需要了解一下碳酸型饮料。
二、碳酸型饮料的简介
（一）：碳酸型饮料的历史
现在市场上琳琅满目的碳酸型饮料，大家一定会认为它们只是现代的工业产物，其实，早在2000多年前，就有类似碳酸型饮料的东西。世界上最早的碳酸型饮料传说是由埃及的克娄巴特拉女王（公元前51—30年）发明的。当时她是把珍珠浸泡在葡萄酒中，由于葡萄酒中的酸性成分会与珍珠上的碳酸盐发生反应，所以生成了二氧化碳气体，成为了当时一种特殊的酒类饮料，但由于其价格不菲，所以没有能够成为当时大众的消费品，仅仅在宫廷中被贵族们享用。
到了近代，随着科学技术的发展，人们可以将二氧化碳气体直接充入到各种饮品中。由于降低了成本，这种新型饮料被人们广泛接受。现在，世界上的主要碳酸型饮料生产大厂有百事可乐公司（图1）和可口可乐公司（图2）。在中国有娃哈哈饮料公司（图3）。
（二）：碳酸型饮料的分类
所谓碳酸型饮料，是指在一定条件下充有二氧化碳气体的饮料制品（不包括由发酵法自身产生二氧化碳气体的饮料，如啤酒等）。饮料成品中二氧化碳的含量（20℃时的体积分数）不应低于液体体积的2.0倍。这是根据软饮料的分类规范GB—10789—1996的定义，
其分类有五种：
1. 果汁型；
2. 果味型；
3. 可乐型；
4. 低热量型；
5. 其他型。
它们各自的特点是：
1. 果汁型：原果汁含量不低于
2.5﹪（质量分数）的碳酸型饮料。这一类饮料除了具有与相应水果相同的色、香、味之外，还有较高的营养价值；
2. 果味型：以食用香料为主要赋香剂或原果汁含量低于2.5﹪（质量分数）的碳酸型饮料。这类汽水色泽鲜艳、价格便宜，具有清凉感；
3. 可乐型：含有焦糖色素、可乐香精、水果香精或类似可乐果、水果香型的辛香剂和果香混合的碳酸型饮料。这类饮料香气柔和协调，微感纯正、爽口，有清凉、杀口的感觉。由于味道独特，含有少量咖啡因的产品有同时具有提神的作用，所以人们对这类产品有自己的偏爱；
4. 低热量型：以甜味剂（食用糖精）全部或部分代替饮品中的糖类成分的碳酸型饮料。这类产品的成品中每100mL的热量含量应低于75J。这类饮料在口感上与其他种类基本一致，适合糖尿病患者；
5. 其他型：含有植物提取物或非果香型的食用香精作为赋香剂，能补充人体运动后失去的电解质、能量以及蛋白质的碳酸型饮料。
（三）：碳酸型饮料的成分及各成分的作用
在市场上，我们常见的碳酸型饮料主要是果味型（如雪碧、醒目等）和可乐型（如可口可乐、百事可乐、非常可乐等）两种。这里主要讲一下可乐型碳酸型饮料：可乐型碳酸型饮料是一种无醇而含二氧化碳气体的嗜好型软饮料。它具有焦糖色泽，并使用可乐果、古柯叶浸膏、白柠檬味辛香和果香型混合香料调整饮
料口味。
可乐型碳酸型饮料的主要成分有：
1. 碳酸水：
碳酸水是水经过碳酸化后形成的。在饮料生产中，将二氧化碳和水混合的过程，称为碳酸化过程。二氧化碳在其中的作用主要有四点：
⑴清凉作用：
二氧化碳溶解在饮料中，成为一定浓度的碳酸。当这种饮料进入人体后，由于碳酸不稳定，人体内的温度又比外界高，气压比饮料瓶中的低，所以碳酸会立即分解。这个反应是吸热反应。当分解出的二氧化碳气体排出人体后，就会吧热量从人体中带出，从而起到清热降温的作用；
⑵抑菌作用：
碳酸环境对生物来说是不完全培养基。
由于碳酸型饮料具有酸型且酸型较强，其pH值在2.5—4之间。除了一些耐酸菌之外，其他微生物都难以生存。特别由于碳酸型饮料中氧气含量低，二氧化碳含量高，所以需氧性微生物会很快致死，并且由于汽水有一定压力，所以抑制了微生物的生长；
⑶使香味突出：
由于碳酸型饮料在开启后，二氧化碳气体会丛饮料中逸出，所以会使饮料的香气四散；
⑷产生特殊的杀口感：
饮用碳酸型饮料时，二氧化碳会对口腔产生刺激，产生杀口感。
不同种类的碳酸型饮料因其含气量的不同，杀口感的强弱程度也不同：
①果汁、国味型—二氧化碳气压在196kPa左右；
②可乐型和勾兑苏打水--二氧化碳气压在196--294kPa之间。
2. 果葡糖浆：
果葡糖浆的主要成分组成是果糖和葡萄糖，它是将酶法糖化淀粉所得的糖化液，经葡萄糖异构酶作用，使其42℅的葡萄糖转化成果糖制成的。其作用是充当甜味剂，使饮料的口感更好。
3. 焦糖色：
焦糖色，又称酱色，焦糖色素。颜色为深褐色或黑褐色，是具有焦糖香味和愉快的焦苦味的稠状液体、粉状或块状的物质。焦糖色完全溶解于水、却不溶解于各种最常见的有机溶剂及脂肪、油品中。合格的焦糖色是以大M、蔗糖等为原料，在高温高压和一定催化剂作用下，经过美拉德(Millard)反应和焦糖化褐变反应，长时间生成的混合物。由于经过了严格的高温高压等生产工序，并具有一定的酸性，细菌等微生物不能在焦糖色中维持生存，因此，合格的焦糖色是一种十分稳定、卫生的产品。在可乐型碳酸型饮料中，焦糖色的一般占0.02℅（质量分数）。
4. 磷酸：
碳酸型饮料，特别是可乐型碳酸型饮料中，不可缺少的都有磷酸成分。生产碳酸型饮料是，多用磷酸盐，用的最广泛的就是聚磷酸盐，例如焦磷酸钾（K4P2O7）、焦磷酸钠（Na4P2O7）、多聚磷酸钾(K5P3O10)、多聚磷酸钠(Na 5P3O10)、偏磷酸钾（KPO3）和偏磷酸钠（NaPO3）等。聚磷酸盐在饮料中的通常用量为0.05﹪——0.2﹪（质量分数）。
5. 咖啡因：
大多数碳酸型饮料，特别是可乐型碳酸型饮料在配制过程中都使用了可乐果浸液。可乐果是一种梧桐科植物——可乐树的果实，其中的主要成分就是咖啡因。但由于可乐配料中的可乐果浸液使用量并不大（100︰1），所以各种可乐饮料中的咖啡因含量均低于每100克14.7毫克的规范，远比各种功能饮料中的含量少的多。
6. 食用香料：
在饮料中使用不同的食用香料或香精，可产生诱人的香味和香气。食用香料是一种挥发型的香型物质，可分为合成香料和天然香料。
三、研究内容及工程：
经过阅读大量的有关碳酸型饮料危害的报道，发现这些报道的热点都集中在碳酸型饮料造成的危害上，而对碳酸型饮料为什么会造成这些危害，其危害会造成哪些后果之类的问题则少有报道。
我们这次研究内容，要对研究假设中提出的三点影响做细致的的分析。所以我们的研究内容包括：
①碳酸型饮料会对人体产生什么样的影响；
②这些影响产生的原因；
③这些影响会对人的身体健康产生什么危害
（—）、针对“碳酸型饮料有损牙齿健康”这个问题，可以采用实验的方法验证。
实验报告㈠
实验名称：验证碳酸型饮料是否有损于牙齿健康
实验原理：我们可以用结构与牙齿相似的物质——贝壳来代替牙齿，将贝壳浸泡在碳酸型饮料中，其结果就等同于牙齿浸泡在碳酸型饮料中。
实验用品：培养皿、镊子、花甲贝、可乐型碳酸型饮料、探针、一次性实验托盘实验步骤：1. 为了减少碳酸型饮料中的二氧化碳损失，在室温下将其慢慢倒入培养皿中；
2. 将贝壳投入培养皿中的碳酸型饮料中，等到饮料中不再有气泡时
将贝壳取出、放在一次性实验托盘上；
3. 观察经过浸泡的贝壳与未经浸泡的贝壳在外形上的不同；
4. 用探针分别扎经过浸泡的贝壳与未经浸泡的贝壳；
5. 以阳光为光源，看看壳壁是否能够透光、变薄。
实验现象：实验前，贝壳里面是乳白色的，壳壁较坚硬，不透光。实验后，浸泡在可乐型碳酸型饮料中的贝壳颜色有了明显的变化——变为了淡褐
色。用探针刺贝壳，未被浸泡过的贝壳较坚硬，用较大的力量才会把
贝壳压碎；在碳酸型饮料中浸泡后的贝壳的硬度明显下降，用尖锐的
探针稍用力就会在贝壳上刺出小洞。以阳光为光源，未被浸泡的贝壳
不透光，而在两种碳酸型饮料中浸泡过的贝壳透光。图4是未经过浸
泡的贝壳与经过可乐型碳酸型饮料浸泡的贝壳的对比。
实验结论：由以上实验现象可以知
道：饮用碳酸型饮料会对
牙齿健康产生不利影响。
第一：由于牙齿浸泡在
碳酸型饮料中时会受到
大量酸性氧化物的刺激，表面的牙釉质、牙齿的珐琅质和象牙骨质
都会被腐蚀，造成牙表面的不平整。如果牙齿的钙化程度不高（如
儿童的牙齿），就容易造成多颗牙大面积龋坏，影响咀嚼效果，进而
影响消化功能。因为大多数碳酸型饮料中都含有大量的糖类物质，
糖类会被致龋细菌利用，代谢后可以产生酸性物质，破坏了口腔内
唾液系统的酸碱平衡，严重削弱了口腔自身的酸碱缓冲力，使牙齿
始终处于酸性环境中，会加速龋齿的形成。以下是两张对比照片，
图5是未经过碳酸型饮料浸泡的贝壳的显微照片；图6是浸泡在碳
酸型饮料中3小时的贝壳的显微照片（两张照片都是经过S-P法染
色后放大了100倍）。从两幅图上可以清晰的看出经过浸泡的贝壳的
表面结构要比未经过浸泡的贝壳疏松许多。
第二：碳酸型饮料会在牙齿表面产生色素沉淀，特别是可乐型碳酸
型饮料，由于其配料中含有焦糖色，会在牙齿表面形成淡褐色牙斑。
如果长期大量饮用，色素沉淀就会逐渐增多，淡褐色会加深成褐黑
色，使牙齿的洁白度不断下降，影响美观。
（二）、针对“碳酸型饮料会导致骨质疏松”这个问题，可以采用理论分析的方
法进行论证。
分析报告
看看碳酸型饮料的配料表，不难发现，其中有一项是“磷酸”。在碳酸型饮料中使用聚磷酸盐主要是为了改善二氧化碳气体在饮料中的溶解性。当溶液中有Ca2+或Mg2+时，二氧化碳的溶解性较差。这是聚磷酸盐在水中电离出的聚磷酸根离子可以使这些无机质与它结合可溶性的洛合盐。
聚磷酸盐可以很好地与碳酸根离子结合，使碳酸在进入人体后分解时，减小对人体的强烈刺激。
聚磷酸盐在饮料中的通常用量为0.05﹪—0.2﹪（质量分数）。但聚磷酸盐的使用也会阻碍Fe和Ca的吸收，会造成人体的营养不良。如果是长期饮用，就会是造成缺钙的原因之一。研究显示，磷酸对钙的新陈代谢和骨质有不利影响。
人体内钙、磷代谢的平衡和钙、磷在细胞内、外液中的稳定性是维持全身脏器和组织正常生理功能的重要因素之一。钙、磷的代谢紊乱可能影响：
①骨骼的代谢和生长发育；
②神经肌肉的兴奋性；
③血液的凝固；
④腺体细胞的分泌功能；
⑤激活或抑制酶系并维持细胞膜及线粒体膜的通透性，特别是细胞膜对单价离子的通透性。
在这里，着重看一下第一和第四点影响。
因为钙、磷代谢紊乱会影响骨骼的代谢和生长发育，并引起骨骼的病变。并且当体内钙、磷比例不适当时，还会引起骨质软化症，造成骨骼发育不良。
体内内分泌腺如肾上腺、甲状腺等等分泌多种肽类激素的腺体释放或外排分泌物，以及外分泌腺如唾液腺、胰腺和各种消化腺等腺体排除分泌物，都会需要钙离子的作用。所以，当体内钙离子的浓度下降，就会影响到食物的消化和吸收。
下面来看一下有哪些因素会减少钙的吸收：
①当食物中含有过多的磷酸盐、植酸、草酸或脂肪酸，就会与消化系统中，特别是胃中的钙离子相结合，因为钙的吸收主要是在十二指肠中进行，所以就会影响到钙的吸收；
②当肠液的酸度降低（pH值升高）时也会减少钙的吸收，但这不是主要的因素。
结论：通过以上理论分析，碳酸型饮料会影响人体内的钙、磷平衡，进而影响人体对钙的吸收，引起骨质疏松。
（三）、针对“碳酸型饮料影响人体消化”这个问题，可以采用实验法、查阅文献和咨询的方法进行验证。
实验报告㈡
实验名称：模拟胃中含钙的食物与碳酸型饮料混合时的情景
实验原理：牛奶是日常饮食中含钙量较高的食物之一，所以将牛奶作为实验材料，效果会比较明显。之所以选择模拟胃中的状态，是因为胃是食物在消
化系统内分解的场所，若在胃中食物不能分解，则会影响营养吸收。
在酸性条件下（0.9＜pH＜1.5）将牛奶与碳酸型饮料混合，模拟胃中
含钙的食物与碳酸型饮料混合时的情景。并对结果进行分析。
实验用品：试管、搅拌棒、滤纸、碳酸型饮料、牛奶、盐酸
实验步骤：1. 为了减少碳酸型饮料中的二氧化碳损失，在室温下将其轻轻倒入试管中；
2. 将牛奶用滤纸过滤，放在试管中，并在试管
中加入pH=1的盐酸溶液；
3. 将牛奶与试管中的碳酸型饮料按1：1的比
例混合，用搅拌棒不断搅拌直到试管中的液体
不再冒泡；
4. 用滤纸过滤试管中的液体。
实验现象：当把碳酸型饮料到入装有牛奶和盐酸的混合物
的试管时，产生了大量的白色气泡。产生的气
泡很难自行破灭，并且体积很大（是溶液体积
的3—4倍）。但是经过过滤，并无沉淀产生。
图7是这个实验的实验现象。
·咨询记录
采访人：祁鹏
采访对象：甘肃省人民医院消化科副主治医师石玉萍
采访内容：
问：当一个人喝进含有的碳酸型饮料时，这些二氧化碳会在人体中做些什么？答：二氧化碳在进入人体后会带走体内热量，起到降温作用。并且由于生活在人体中的细菌和微生物属喜氧类，大量的二氧化碳会把它们适宜的生活环境破坏掉，起到杀菌的作用。但是大量的气体堆积在消化系统中，会造成腹胀，影响食欲，长期如此还会造成消化系统紊乱。
问：进入人体的二氧化碳可以起到杀菌的作用，那就不会对人体中的有益菌造成伤害吗？
答：当然会。大量的二氧化碳在抑制饮料中细菌的同时，对人体内的有益菌也会产生抑制作用，所以会造成消化系统中的食物消化不完全，同时也不利于消化系统的自我修复，这一点对患有消化系统溃疡的人尤其不利。
实验结论：通过以上实验和咨询，得出碳酸型饮料对人体的消化系统没有损害，也没有沉淀物产生。但是，碳酸型饮料在进入人体后，会产生大量的
气泡，气泡不容易破裂消失，堆积在胃中。会引起胃胀，造成胃的消
化功能下降，并伴有腹胀感，如果是在吃饭时，就会造成“已吃饱”
的假象。长期如此就会影响营养的摄入和吸收，影响人体健康。
四、研究结论
综上所述，碳酸型饮料作为常见饮料的一种，是供给人们直接饮用的一种饮品，主要的目的是为了补充人体内的水分。除了水分以外，少部分碳酸型饮料还含有少量的营养物质，能解渴消暑，可以满足一些人的嗜好。但是根据以上结论，碳酸型饮料是有损牙齿健康和美白；大量饮用会导致骨质疏松和钙吸收的紊乱，对处在发育期的少年儿童和老年人尤其不利；二氧化碳过多还会影响人体对食物的消化吸收，长期如此，还可能造成人体某些必需元素的代谢异常，使人体的某
些生理机能得不到正常的发挥。
在这其中，碳酸型饮料对牙齿的伤害是最难逆转的。因为牙齿的自我更新速度缓慢，有时仅可依靠外界的作用（如牙膏等）来进行自我修复，一旦被损坏，其恢复起来是十分困难的。
对于老年人，其体内的钙磷本身就很缓慢，再加之碳酸型饮料的作用，就会加剧其骨质疏松的程度。所以，对于老年人，尤其不适合饮用碳酸型饮料。而处在发育期的儿童，其体内的代谢速度毕竟很快，碳酸型饮料带来的物质会被很快的更新掉。所以，碳酸型饮料给儿童带来的骨质发育方面的问题并不是很严重。
二氧化碳造成的消化问题，如果不是长期大量饮用碳酸型饮料，并不会造成太大的问题，最多是一时的腹胀。但如果是长期大量饮用，那结果将是完全不同的。
由此，我们归纳总结出三点温馨提示，请大家予以注意。
温馨提示一：在夏季或口渴时，请尽量减少饮用碳酸型饮料的数量，特别是含有焦糖色的碳酸型饮料。如若饮用，在饮用后，
请及时漱口，以减少酸性物质的腐蚀作用及焦糖色素的
附着。（爱美人士请注意这一点）
温馨提示二：在某些特定条件下，长期大量饮用碳酸型饮料有可能导致骨质疏松症，所以请老年人和处在发育期的儿童尽量
少饮用碳酸型饮料。
温馨提示三：请人们在饭后少量饮用碳酸型饮料，以减少不适的感觉。
五、参考文献：
1.牟德华（主编）李艳刘俊果张桂王金宇王艳茹编著《新版饮料配方》（中国轻工业出版社）
2.上海医科大学《实用内科学》编委会Tze-Ying Tai, M. D. , Ph.
D.(Oxford)(Chief Editor) Hao-Zhu Ghen, M. D. Xun-Jie Ding, M. D. 《实用内科学》（
3.《软饮料加工工业》（化学工业出版社）
4.《科学时报》主任记者、《科学与健康》主编中国科技新闻学会会员包晓凤《碳酸型饮料，想说爱你不容易》
5.李勇、刘冠卉、苏世彦《现代软饮料生产技术》（化学工业出版社）