XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Исследование консервирующих свойств рябинового и клюквенного сока

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Родионова В.В. 1Коваленко И.А. 2

---

1ГУО "Средняя школа № 45 г. Могилева", 8 класс

2ГУО "Средняя школа № 45 г. Могилева"

Гришанова Н.В. 1Галиновская Л.В. 1

---

1ГУО "Средняя школа № 45 г. Могилева"

Работа в формате PDF

2.5 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Технологию консервирования начали использовать еще древние люди, которым были недоступны современные холодильники и вакуумные упаковки, но все же приходилось делать сезонные заготовки и надолго сохранять продукты. Для этого традиционно использовались поваренная соль, мед, вино и винный уксус, а также этиловый спирт. Какое-то время применяли различные специи, пряности, их масла и нефтепродукты. В начале 20 века наряду с природными добавками были созданы и синтетические, которые начали активно применяться в пищевой и косметологической промышленности. Система кодификации ЕС присвоила веществам индексы в промежутке от Е200 до Е297. В эту группу внесены непосредственно консерванты, воздействующие на клетки микроорганизмов, и вещества, которые обладают консервирующим эффектом, благодаря регуляции кислотно-щелочной среды и концентрации кислорода [1,2].

В наше время продукты питания быстро подвергаются порче бактериями и плесенью. Для предотвращения этого продовольственные продукты насыщены консервантами искусственного происхождения. Большинство которых обладают канцерогенными свойствами.

Поэтому актуальностью темы является продление сроков хранения продуктов в домашних условиях с использованием природных консервантов.

В качестве объектов исследования нами были выбраны плоды рябины и клюквы, а предмета исследования – консервирующие свойства соков клюквы и рябины.

Цель: определение кислотности в рябиновом и клюквенном соке, проверка действия сока рябины и клюквы на длительность хранения продуктов в домашних условиях.

Данная цель реализуется с помощью следующих задач:

Определить методом титриметрии кислотность рябинового и клюквенного сока;

Проверить действие, как консерванта, рябинового и клюквенного сока микробиологическим и методом непосредственной обработки продукта.

Оценить возможность использования рябинового и клюквенного сока в домашних условиях при консервировании продуктов.

Гипотеза исследования: мы предполагаем в своей работе, что рябиновый и клюквенный сок увеличивает срок годности натуральных продуктов.

При работе над исследованием были использованы следующие методы:

*Аналитический метод изучения научной литературы;

*Описательный метод;

*Сравнительно – аналитический метод;

Новизна работы заключается в следующем:

объект исследования, рябиновый и клюквенный сок, использовали в качестве консерванта в домашних условиях

на основе сравнительно - аналитических методов определили наиболее длительные сроки хранения продуктов

Практическая значимость: заключается в следующем:

Выявить наиболее длительные сроки хранения продуктов при обработке натуральными консервантами продуктов.

1 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

1.1 Консерванты

Консерванты – специальные пищевые добавки, позволяющие значительно увеличить сроки хранения продуктов. Их действие заключается в препятствовании развитию патогенных микроорганизмов (бактерий, плесени и дрожжей), защищая пищу от порчи.

Консерванты оказывают самое противоречивое влияние на организм человека. С одной стороны они позволяют сохранить необходимые нам продукты на долгое время, поэтому мы имеем возможность в «студеную зимнюю пору» наслаждаться вкусными и витаминными ягодами и овощами. Причем эти вещества и рецепты существуют целые тысячелетия, за которые не возникало сомнений в их необходимости.

С другой стороны, в последнее время все чаще слышны слухи о том, что консерванты канцерогенны и представляют собой настоящие яды, а результатом их использования являются множественные болезни и влияние на генетику. Тем не менее, исследования не подтверждают полностью этот факт, за исключением утвержденных запретов [3].

Наиболее широко используемыми консервантами в настоящее время являются: поваренная соль, этиловый спирт, уксусная (Е260), сернистая (Е220), пропионовая (Е280), сорбиновая (Е200), бензойная (Е210) кислоты и некоторые их соли (Е202, Е203, Е211, Е221…… Е228, Е261 …. Е263, Е281 … Е283) углекислый газ(Е290), нитриты (Е249, Е250), нитраты (Е251, Е252), низин (Е234). Сахар в концентрации более 60 % также проявляет антимикробное действие. Установлено, что высокую антимикробную активность проявляют эфирные масла чеснока, корицы, чабреца и ряда других растений. Многие из консервантов обнаружены в природе. Сорбиновая (2,4-гексадиеновая) кислота встречается в ягодах рябины.

Консерванты не могут компенсировать низкое качество сырья и нарушение правил промышленной санитарии. Если продукт бактериально сильно загрязнен или начал портиться, консерванты уже бесполезны [3, с.231].

1.2 Состав рябинового сока

Плоды рябины содержат богатейший набор биологически активных веществ: сахара (фруктоза, сахароза, глюкоза, сорбоза) - от 4 до 14%, органические кислоты (яблочная, лимонная, винная, янтарная) - до 3%, дубильные и горькие вещества, спирты, каротин (до 18%), флавоноиды, рутин, токоферол, рибофлавин, антоцианы, эфирные масла, пектиновые вещества (до 0,5%). В 100 г ягод рябины содержится от 90 до 400 мг витамина С, а это - четырехсуточная норма для среднего человека. Интересно отметить, что витамин С есть в больших количествах и в листьях рябины (до 0,2%). Ценность плодов рябины увеличивает ряд макро- и микроэлементов: калий, кальций, магний, железо, марганец (его особенно много - до 81,7 мкг/г), медь, цинк, кобальт, молибден, хром, селен. Кроме того, в соке рябины есть замечательное вещество - сорбиновая кислота (0,2%), которая является одним из самых лучших и эффективных антисептиков [2].

1.3 Состав клюквенного сока

В состав ягод клюквы входят органические кислоты (на 100 г): бензойная 78-158 мг, лимонная 1,28 г, яблочная 0,3 г, урсоловая 750 мг и др.

Азотные соединения присутствуют в сравнительно небольшом количестве (0,3 - 0,71%). Из них наиболее важны аминокислоты, которых в ягодах клюквы болотной обнаружено 20. В них содержится также 0,1 - 0,32% дубильных веществ.

В спелых ягодах есть витамины: рибофлавин (В2), небольшое количество каротина (провитамин А), тиамин (В1), никотиновая кислота (РР); содержится минеральных веществ (зола) в пределах 1,08 - 2,45%абсолютно сухой массы. Выявлено 25 элементов. Из микроэлементов преобладает калий (0,64 - 1,27%), фосфора и кальция значительно меньше (0,24 - 0,40%). Сравнительно много накапливается железа (0,01 - 0,05%) и марганца (0,024 - 0,075%), существенно количество молибдена и меди.

Ягоды клюквы крупноплодной по своему химическому составу во многом схожи с ягодами клюквы болотной, но есть и различия. Из витаминов кроме тиамина, рибофлавина, никотиновой кислоты и каротина присутствуют пантотеновая кислота (В3), пиридоксин (В6), следы биотина. Кроме того, в ягодах клюквы крупноплодной установлено наличие 1,6% клетчатки, 0,4% жира, 0,2% белков. Содержится в них и эфирное масло (1,1 мг/г сырого вещества). Из минеральных элементов присутствуют: калий - 530, кальций - 130, фосфор - 80, магний - 55, сера - 50, хлор - 40, натрий - 20, марганец - 6, железо - 6, медь - 4 и йод - 0,05 мг/кг сырого вещества [4].

2 ОБЬЕКТЫ И МЕТОДЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Объекты исследования

Объектами исследования данной работы являются плоды рябины и клюквы. Предметом исследования являются консервирующие свойства рябинового и клюквенного сока.

2.2 Методы исследования

2.2.1 Приготовление титрованного раствора NaOH:

NaOH массой 2 г. растворяли в прокипяченной и остуженной дистиллированной воде в мерной колбе емкостью 500 мл, раствор довели до метки той же водой.

Поправку на титр раствора NaOH устанавливали по соляной кислоте.

Приготовленный раствор оставляют в склянке с резиновой пробкой на 2-3 недели для осаждения примеси карбоната натрия. После этого проверяют концентрацию полученного раствора путем титрования пробы определенного объема в присутствии индикатора метилового оранжевого. На основании полученных данных устанавливают необходимое количество насыщенного раствора NaOH для приготовления титрованного раствора.

Титрованный раствор щелочи хранят в склянке с пробкой, снабженной хлоркальциевой трубкой с натронной известью, для защиты от углекислого газа воздуха. Титр раствора щелочи устанавливают по титрованному соляной кислоты.

Титрованный раствор соляной кислоты готовят из химически чистого концентрированного раствора этой кислоты. Необходимое количество кислоты рассчитывают следующим образом:

Необходимое количество соляной кислоты. Если относительная плотность концентрированной кислоты 1,185 (37,3%), то для приготовления 1 л 0,1 н. раствора ее необходимо взять 8,25 мл.

Титр кислот устанавливают по химически чистым реактивам: углекислому натрию, буре или по титрованному раствору едкого натра.

Установка титра по углекислому натрию: в отдельные бюксы берут с точностью до 0,0001 г три навески карбоната натрия по 0,15-0,20 г (для 0,1 н. раствора) и сушат при 150° С до постоянной массы (веса). После этого навески переносят в конические колбы емкостью 250 мл и растворяют в 25 мл дистиллированной воды. Бюкс снова взвешивают и определяют по разности массу (вес) навески высушенного реактива. К раствору в колбе прибавляют индикатор - 1-2 капли метилового оранжевого и титруют приготовленным раствором кислоты до изменения окраски от желтой к оранжево-желтой.

Коэффициент поправки рассчитывают по формуле (для 0,1 н. раствора)

(1)

2.2.1 Титриметрия

Материалы и оборудование:

Плоды клюквы;

Плоды рябины;

0,1 н раствор NaOH;

Мерная колба;

Ступка с пестиком

Дистиллированная вода;

Электрическая плитка

Водяная баня

Ход работы:

Среднюю пробу измельчают на кухонной терке и после тщательного перемешивания отвешивают на технических весах в фарфоровой чашке 25 г мезги.

Затем навеску смывают дистиллированной водой в мерную колбу емкостью 250 мл; при этом необходимо избежать потерь материала. Объем жидкости в колбе доводят примерно до 150 мл.

Далее содержимое ее полчаса выдерживают в водяной бане при 80 ⁰С; через каждые 5 мин содержимое колбы взбалтывают для лучшего взаимодействия.

После охлаждения жидкость в колбе доводят до метки дистиллированной водой, взбалтывают и фильтруют через сухой фильтр или вату. Пробу фильтрата в количестве 50 мл пипеткой переносят в стакан или коническую колбу емкостью около 250 мл и титруют 0,1 н. раствором едкого натра или калия.

Так как фильтрат был окрашен, то при титровании не представляется возможности использовать индикаторы. Поэтому конец титрования определяется следующим образом: на синюю лакмусовую бумажку наносят каплю дистиллированной воды и не далеко и недалеко от нее – каплю раствора из колбы для титрования. Если лакмусовая бумага не окрасится в красный цвет от капли фильтрата, титрование считается законченным. Практически титрование считается законченным, когда не бывает заметного различия в окраске обеих капель (воды и испытуемого раствора).

Умножив количество израсходованной щелочи на поправку к ее титру (0,98) и на коэффициент 0,0067, найдем содержание растворимых кислот (в пересчете на яблочную) во взятой навеске вещества. Для выражения кислотности в процентах полученный результат необходимо умножить на 20 (чтобы перейти от 50 мл фильтрата, соответствующих 5 г материала, к 1000 мл раствора, эквивалентным 100 г исследуемого вещества)

(2)

где, х- общая кислотность раствора;

а – количество израсходованной щелочи;

0,0067 – коэффициент пересчета на яблочную кислоту;

К-поправка на титр 0,1 н раствора щелочи [7].

2.2.2 Микробиологический метод

Для исследования антимикробной активности кислот, рябинового и клюквенного сока был выбран метод посева на питательную среду. (ПРИЛОЖЕНИЕ Б)

Оборудование и реактивы: 12 чашек Петри, бактериологическая игла, уксусная кислота, рябиновый сок, клюквенный.

Для сравнения консервирующих свойств был введен столовый уксус и контрольный образец (без обработки).

Ход работы:

Подготовили среду для посева (в чашки Петри сварили и залили агар-агар).

Приготовили рябиновый и клюквенный сок (плоды рябины и клюквы помыли и обработали кипятком, выдавили сок).

Уксусной кислотой, рябиновым и клюквенным соком, обработали чашки Петри.

1-уксусная кислота;

2- рябиновый сок;

3- клюквенный сок;

4- без обработки.

Посев плесени на агар-агар в чашки Петри провели с помощью бактериологической иглы, штрихом по всей поверхности агар-агара.

Все чашки Петри оставили при комнатной температуре (23 ⁰С) до прорастания плесени.

2.2.3 Непосредственная обработка продукта

Оборудование и реактивы: 12 рюмок, терка, морковь, уксусная кислота, рябиновый и клюквенный сок. (ПРИЛОЖЕНИЕ В)

Ход работы:

Обработали оборудование кипятком.

Измельчили морковь.

Равномерно распределили морковь по рюмкам.

Обработали морковь уксусной кислотой, рябиновым и клюквенным соком одинаковым объемом (1 мл).

Все рюмки оставили при комнатной температуре (23 ⁰С) до прорастания плесени.

2.2.3 Консервация продуктов

Оборудование и реактивы: 12 банок, огурцы, соль, сахар, уксусная кислота, рябиновый, клюквенный сок (ПРИЛОЖЕНИЕ В)

Ход работы:

Обработали оборудование кипятком.

Приготовили сироп (на 1 литр воды 45 г. соли и 25 г. сахара).

Равномерно распределили огурцы по банкам и залили приготовленным сиропом.

Добавили раствор кислоты и рябиновый и клюквенный сок одинаковым объемом (60 мл).

Закрыли крышками.

12 банок оставили при комнатной температуре (23 ⁰С).

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

Определение кислотности рябинового и клюквенного сока.

Установили концентрацию раствора NaOH.

В ходе проведенной работы методом титриметрии и последующим расчетом по формуле 1 и 2, было выявлено, что кислотность рябинового сока равна 2,26, клюквенного- 2,74. уксуса-2,42. Фото растворов до и после титрования представлены в ПРИЛОЖЕНИИ Г.

3.2 Сравнение действия уксусной кислоты, рябинового и клюквенного сока на прорастание плесени (метод посева)

Для сравнения действия уксусной кислоты, клюквенного и рябинового сока на прорастание микроорганизмов был проведен метод посева плесени на агар-агар в чашки Петри. Чашки Петри хранились при температуре (23 ºС). Количество дней хранения до момента прорастания плесени представлены в таблице 3. 1.

Таблица 3.1 – Количество дней хранения до момента прорастания плесени

(чашки Петри)

Из таблицы3.1 мы видим, что большими сдерживающими свойствами обладает уксусная кислота, далее клюквенный сок, а затем рябиновый. Разница между клюквенным и рябиновым соком небольшая, отсюда мы можем сделать вывод оба сока обладают похожими консервирующими свойствами.

3.3 Сравнение действия уксусной кислоты, клюквенного и рябинового сока на продукты питания как консерванта (непосредственная обработка)

Для сравнения действия уксусной кислоты, рябинового и клюквенного сока на продукты питания была взята тертая морковь, размещенная в рюмках и произведена непосредственная обработка. Рюмки, как и чашки Петри, хранились при температуре (23 ºС). Количество дней хранения до момента прорастания плесени представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Количество дней хранения до момента прорастания плесени

Из таблицы 3.2 мы видим, что так же, как и в первом случае, большими сдерживающими свойствами обладает уксусная кислота, далее клюквенный сок, а затем рябиновый. Разница между клюквенным и рябиновым соком небольшая, отсюда мы можем сделать вывод оба сока обладают похожими консервирующими свойствами.

3.3 Сравнение действия уксусной кислоты, рябинового и клюквенного сока на продукты питания как консерванта (консервация)

Для сравнения действия уксусной кислоты, рябинового и клюквенного сока на продукты питания была произведена консервация огурцов.

Таблица 3.3 - Количество дней хранения до момента порчи продукта при консервации

Из таблицы 3.3 мы видим, что так же, как и в первом и втором случае, большими сдерживающими свойствами обладает уксусная кислота, далее клюквенный сок, а затем рябиновый. Разница между клюквенным и рябиновым соком небольшая, отсюда мы можем сделать вывод оба сока обладают похожими консервирующими свойствами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам исследований можно сделать следующие выводы:

1) практически методом титриметрии было выявлено, что кислотность рябинового сока равна 2,26, клюквенного- 2,74, уксуса-2,42;

2) проверили действие, как консерванта, рябинового и клюквенного сока микробиологическим и методом непосредственной обработки продукта;

3) выяснили, что в домашних условиях рябиновый и клюквенный сок можно применять при консервации домашних заготовок.

Из этого следует, что рябиновый и клюквенный сок, увеличивает срок годности натуральных продуктов. Таким образом, предполагаемая гипотеза подтвердилась.

В дальнейшем мы планируем найти идеальный состав натуральных консервантов для более длительного хранения продуктов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Консерванты [Электронный ресурс]. Режим доступа Источник: http://anisima.ru/klyukva-molodilnaya-yagoda/, Дата доступа: 15.11.19

2. Вещества, способствующие увеличению сроков годности пищевых продуктов [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.pomidora.com/ru/content/318-eschestva_sposobstvujuschie_uvelicheniju _srokov_godnosti_pischevykh_produktov, Дата доступа: 10.10.19

3. ГОСТ Р 51434-99 Соки фруктовые и овощные. Метод определения титруемой кислотности [Электронный ресурс]. Режим доступа:http://docs.cntd.ru/document/1200028306. Дата доступа: 10.10.19

4. Донченко, Л.В. / Безопасность пищевых продуктов [Текст] – М., - 1999. – с.342

5. Иванова, Л.А., Войно, Л.И., Иванова, И.С. Пищевая биотехнология: в 4-х кн. Кн. 2. [Текст] – М.: Колос, 2008. – с. 472.

6. Консерванты:  свойства, польза и вред [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.ukzdor.ru/konservanty.html, Дата доступа: 11.11.17

7. Методы определения витаминов [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/261305706_Metody_analiza_vitaminov_Praktikum. Дата доступа: 27.09.2019.

8. Пищевые добавки мясной промышленности. Сорбиновая кислота. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://ruslekar.info/E202-Sorbat-kaliya-810.html - Дата доступа: 15.10.17

9. Посторонние вещества и пищевые добавки в продуктах [Текст] — М.: Легкая промышленность, 1982. — с. 264

10. Рогов, И.А., Антипова, Л.В., Шуваева, Г.П. / Пищевая биотехнология: в 4-х кн. Кн. 1. [Текст] – М.: Колос С, 2004. – с. 440.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД (МЕТОД ПОСЕВА)

Рисунок 2.1 - Подготовка к микробиологическому эксперименту

Рисунок 2.2 - Результат микробиологического эксперимента

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

МЕТОД НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ ОБРАБОТКИ ПРОДУКТА

Рисунок 2.3 - Непосредственная обработка продукта

Рисунок 2.4 - Результат непосредственной обработки продукта

ПРИЛОЖЕНИЕ В

КОНСЕРВАЦИЯ ПРОДУКТА

Рисунок 3.2 - Консервация с уксусной кислотой

Рисунок 3.3 - Консервация с рябиновым соком

Рисунок 3.4 - Консервация с клюквенным соком

Рисунок 3.5 - Контрольная группа

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ОКРАСКА РАСТВОРОВ ДО И ПОСЛЕ ТИТРОВАНИЯ

Рисунок 3.5 - Растворы клюквенного и рябинового сока до титрования

Рисунок 3.6 - Растворы клюквенного и рябинового сока после титрования