Содержание кофеина в сваренном кофе — 380—650 мг/л, в растворимом кофе — 310—480 мг/л, в кофе «Эспрессо» — 1700—2250 мг/л. В чёрном чае (пакетированном) содержится около 150—400 мг/л кофеина, в зелёном — примерно вдвое меньше. В напитке «Кола» около 100 мг/л кофеина.
Кофеин содержится в орехах (семенах) западно-африканских растений рода Кола (Cola acuminate и Cola nitida), которые в настоящее время культивируются на больших площадях в Южной Америке. Экстракты этих растений используются вместо применявшегося ранее в тех де целях кокаина для улучшения вкусовых качеств напитка Coca-Cola и придания ему стимулирующего эффекта.
Физиологические особенности действия кофеина на ЦНС были изучены И. П. Павловым и его сотрудниками, показавшими, что кофеин усиливает и регулирует процессы возбуждения в коре головного мозга; в соответствующих дозах он усиливает положительные условные рефлексы и повышает двигательную активность. Стимулирующее действие приводит к повышению умственной и физической работоспособности, уменьшению усталости и сонливости. Большие дозы могут, однако, привести к истощению нервных клеток. Действие кофеина (как и других психостимулирующих средств) в значительной степени зависит от типа высшей нервной деятельности; дозирование кофеина должно поэтому производиться с учётом индивидуальных особенностей нервной деятельности.
Кофеин ослабляет действие снотворных и наркотических средств, повышает рефлекторную возбудимость спинного мозга, возбуждает дыхательный и сосудодвигательный центры. Сердечная деятельность под влиянием кофеина усиливается, сокращения миокарда становятся более интенсивными и учащаются. При коллаптоидных и шоковых состояниях артериальное давление под влиянием кофеина повышается, при нормальном артериальном давлении существенных изменений не наблюдается, так как одновременно с возбуждением сосудодвигательного центра и сердца под влиянием кофеина расширяются кровеносные сосуды скелетных мышц и других областей тела (сосуды головного мозга, сердца, почек), однако сосуды органов брюшной полости (кроме почек) сужаются. Диурез под влиянием кофеина несколько усиливается, главным образом в связи с уменьшением реабсорбции электролитов в почечных канальцах.
1.3.3. Сахар
Са́хар — бытовое название сахарозы. Сахароза C12H22O11 (Рис.1, 2), или свекловичный сахар, тростниковый сахар, в быту просто сахар — дисахарид, состоящий из двух моносахаридов — α-глюкозы и β-фруктозы.
Сахароза является весьма распространённым в природе дисахаридом, она встречается во многих фруктах, плодах и ягодах. Особенно велико содержание сахарозы в сахарной свёкле и сахарном тростнике, которые и используются для промышленного производства пищевого сахара.
Сахароза имеет высокую растворимость. В химическом отношении фруктоза довольно инертна, т.е. при перемещении из одного места в другое почти не вовлекается в метаболизм. Иногда сахароза откладывается в качестве запасного питательного вещества.
Сахароза, попадая в кишечник, быстро гидролизуется альфа-глюкозидазой тонкой кишки на глюкозу и фруктозу, которые затем всасываются в кровь. Ингибиторы альфа-глюкозидазы, такие, как акарбоза, тормозят расщепление и всасывание сахарозы, а также и других углеводов, гидролизуемых альфа-глюкозидазой, в частности, крахмала.
Химические и физические свойства: Молекулярная масса 342,3 а.е.м. Брутто-формула (система Хилла): C12H22O11. Вкус сладковатый. Растворимость (грамм на 100 грамм): в воде 179 (0°C) и 487 (100°C), в этаноле 0,9 (20°C). Малорастворима в метаноле. Не растворима в диэтиловом эфире. Плотность 1,5879 г/см3 (15°C). Удельное вращение для D-линии натрия: 66,53 (вода; 35 г/100г; 20°C). При охлаждении жидким воздухом, после освещения ярким светом кристаллы сахарозы фосфоресцируют. Не проявляет восстанавливающих свойств. Наличие гидроксильных групп в молекуле сахарозы легко подтверждается реакцией с гидроксидами металлов. Если раствор сахарозы прилить к гидроксиду меди (II), образуется ярко-синий раствор сахарата меди. Альдегидной группы в сахарозе нет: при нагревании с аммиачным раствором оксида серебра (I) она не дает «серебряного зеркала», при нагревании с гидроксидом меди (II) не образует красного оксида меди (I). Из числа изомеров сахарозы, имеющих молекулярную формулу С12Н22О11, можно выделить мальтозу и лактозу.
1.3.4. Ванилин
Ванилин (ванилаль) (Рис.3) — бесцветные игольчатые кристаллы с запахом ванили. Формула ванилина C8H8O3. Он содержит такие функциональные группы как альдегидная, эфирная и фенольная. Ванилин содержится в виде гликозида в плодах и является основным компонентом экстрата ванили. Применяется, в основном синтетический, в качестве ароматизатора в пищевой, парфюмерной и фармацевтической промышленности.
Также нашёл применение более дорогой, но с более сильным запахом этилванилин. Он отличается от ванилина наличием этокси(-O-CH2CH3) группы вместо метокси(-O-CH3).
Природный экстракт ванили — это смесь сотен соединений, искусственный, в основном, — чистое вещество. Из-за недостатка и дороговизны природного ванилина были найдены пути его синтеза из более доступных компонентов. Исторически первым был синтез из гваякола. В настоящее время ванилин синтезируют как из гваякола, так и из лигнина — составной части древесины, являющейся побочным продуктом целлюлозно-бумажной промышленности. Ванилин на основе лигнина имеет более богатый аромат благодаря наличию примеси апоцинина.
2. Исследование напитка
2.1. Влияние на зубы
Строение зуба. В каждом зубе выделяют три основные части: коронку, шейку и корень (Рис.4). Размеры коронки и ее форма, а также размеры и количество корней напрямую связаны с типами зубов. Чем большую нагрузку испытывает зуб, тем мощнее его коронка и корень.
Коронка зуба - это часть зуба, покрытая эмалью. Почти вся коронка выступает над мягкими тканями, и лишь ее небольшая часть скрывается под десной.
Зубная эмаль является самым твердым материалом в человеческом организме. Она состоит на 90% из апатита и соединений множества элементов, среди которых одну из важнейших ролей играет кальций.
Под слоем эмали находится зубная кость - дентин. Дентин, покрытый эмалью, сравним с алмазным буром, выполненным из металла и покрытый алмазным напылением.
В дентине располагается мягкая ткань зуба - пульпа. Пульпа в основном состоит их кровеносных сосудов и нервов. Через кровеносные сосуды осуществляется питание, а через нервы - защитная и сигнальная иннервация. Болевыми импульсами зуб оповещает, что не все в порядке, что имеется заболевание или высокая нагрузка на зубы может привести к поломке последних.
Шейкой называют зауженную часть зуба в месте перехода коронки в корень. В этом месте эмаль коронки переходит в цемент корня.
Корень - это часть зуба, располагающаяся в зубной ячейке - зубной альвеоле. Корень имеет конусовидную форму и заканчивается верхушкой. У разных типов зубов различное число корней от одного до трех. Корень окружен тонким костеподобным слоем - зубным цементом, под которым располагается дентин. Корни зубов не имеют жесткого соединения с костями челюсти. Эластичные волокна удерживают зуб в альвеоле, крепко соединяясь с цементом корней. Волокна служат своеобразным амортизатором зубов. Зубной цемент, эластичные волокна соединительной ткани и ячейка зуба образуют аппарат закрепления зуба, называемый еще пародонтиум.
Химический состав эмали зуба. Эмаль зуба образована из амелобластов. В период развития происходит ее циклическая минерализация. Кристаллизация кальциево-фосфатных соединений в процессе минерализации и последующий рост кристаллов определяется как предэруптивное созревание эмали. При этом сохраняются ростовые линии, образовавшиеся вследствие неравномерной минерализации эмали. Каждый кристалл эмали имеет гидратный слой, благодаря которому осуществляется ионный обмен.
После прорезывания зубов пористость и неоднородность нивелируются вследствие постэруптивного созревания эмали. Сформированная эмаль зуба - это нерегенерирующаяся ткань, не содержащая клеток, клеточных элементов.
Эмаль зуба - самая твердая ткань в организме человека.
В среднем толщина ее колеблется между 2,8 и 3,0 мм в зависимости от степени зрелости, химического состава и топографии.
Твердость эмали составляет от 250 KHN (Knoop-hardness numbers) на границе эмаль-дентин до 390 KHN на ее поверхности.
Основной структурный элемент эмали зуба - неорганические вещества, причем данные об их количестве отличаются в зависимости от метода анализа и пробы (93-98% массы). Вторым по объему компонентом эмали является вода: данные о ее количестве колеблются между 1,5 и 4% массы. Эмаль также содержит органические соединения, в частности протеины и липиды.
На состав эмали влияют питание, возраст и другие факторы. Ее составные части - это апатиты нескольких типов, основным из которых является гидрокси-апатит. Кроме того, в эмали зуба выявлено свыше 40 микроэлементов. Некоторые из этих микроэлементов попадают в полость рта только в результате стоматологических вмешательств, другие (например, олово и стронций) можно рассматривать как следствие влияния окружающей среды.
Состав эмали отличается в зависимости от ее топографии, вследствие колебаний концентрации отдельных элементов. Так, концентрация фторидов, железа, цинка, хлора и кальция уменьшается от поверхности эмали по направлению к границе эмаль-дентин. Концентрация фторидов на этом участке возрастает, а концентрация воды, карбоната, магния и натрия уменьшается от эмалево-дентинной границы к поверхности эмали.