XIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Влияние фитонцидов на сохранность пищевых продуктов
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
В современных условиях, в которых живет человек, большое количество продуктов портится из-за поражения плесневыми грибами. Так можно отметить, что при комнатной температуре в домашних условиях плесень распространяется и развивается очень быстро. Так, в полиэтиленовом пакете на хлебе колонии грибов становятся видимыми через двое суток, на овощах - через пять суток.
Очень часто мы срезаем участок, пораженный плесенью, отрезаем поврежденное место, оставшуюся часть хлеба применяем в пищу. Заплесневевший хлеб уже не годен к употреблению. Кроме того, он может содержать ядовитые вещества. Употребление таких продуктов опасно для здоровья.
В данной работе я попыталась найти средства защиты от плесени природного происхождения, которые присутствуют практически в каждом доме и которые позволят бороться с плесневыми грибами.
Для борьбы с плесневыми грибами я решила использовать биологические вещества природного происхождения – фитонциды. Они имеют явные преимущества перед химическими средствами. Последние вредны и опасны для здоровья человека.
К основным источникам фитонцидов относятся овощные культуры (лук, чеснок, горчица), хвойники (ель и сосна).
Благодаря научным исследованиям стало известно, что заплесневелые мучные изделия и молочные продукты необходимо однозначно выбрасывать целиком (так как они имеют пористую структуру, и плесень распространяется не только на поверхности, но и в самую глубь продукта или мучного изделия).
При попадании плесневых спор в желудочно-кишечный тракт развивается пищевая аллергия. Кроме того, необходимо отметить экономическую составляющую этого явления, ведь данные продукты приходится выбрасывать.
В настоящее время возрастающее загрязнение окружающей среды выдвигает проблему охраны здоровья человека, поскольку оно зависит как от внутренней структуры организма, так и от воздействий окружающей среды. Результаты работы позволяют дать рекомендации по защите продуктов от плесени гриба Мукор. Именно поэтому актуальность данного исследования не вызывает сомнений.
Объект исследования: фитонцидная активность некоторых растений.
Предмет исследования: влияние фитонцидной активности на сохранность продуктов.
Цель: определить степень фитонцидной активности ели, сосны, чеснока и горчицы на сохранность пищевых продуктов.
Фитонциды и их свойства
Мир растений разнообразен и велик, поэтому трудно перечислить даже те из них, с которыми человек соприкасается в своей жизни. Растения постоянно находятся с нами. Их можно видеть на подоконниках в школе, во дворе у дома, на газонах, в огороде, в лесу, в поле и даже в реке, озере и море. В наше время огромное значение имеет здоровье человека. С древних времён люди использовали различные растения, для предупреждения и лечения болезней.
Также пользовались бактерицидными дарами природы и в быту. Охотник помещал в брюшную полость птицы разные растения. Домашняя хозяйка при солении опускала в бочку с огурцами всякие специи, играющие не только роль вкусовых веществ, но нередко и роль антисептиков.
Это невидимое оружие называется фитонцидом. Фитонциды – это комплекс антимикробных веществ, состоящий из мощных химических соединений (альдегидов, эфиров, спиртов), способных подавлять развитие микроорганизмов или полностью их уничтожать. Название «фитонцид» произошло от слияния греческого «phyton» («растение») и латинского «caedo» («убиваю»).
Фитонцидные свойства растений были открыты в 1929 году видным советским исследователем профессором Б.П. Токиным. Борис Петрович Токин (1900–1984) – советский биолог, доктор биологических наук, основатель кафедры эмбриологии Ленинградского государственного университета, создатель учения о фитонцидах.
Находясь в командировке в Средней Азии, будущий «изобретатель» фитонцидов, Борис Токин заметил, что блюда «восточной кухни», приготовленные на базарах в условиях, не всегда соответствующих требованиям санитарии, отчего-то не вызывали у людей вспышек кишечных инфекций. Эти наблюдения противоречили возможностям развития инфекционных заболеваний, в условияхнаблюдаемой очевидной «антисанитарии». Занявшись исследованием возможных механизмов подавления микробов, Токин установил, что растительные продукты,
используемые при приготовлении этих блюд в качестве пряностей, предохраняют их от порчи, а людей – от заражения заболеваниями.
В 1928 г. студент Московского университета, Борис Токин наблюдал под микроскопом интересную картину: когда он на предметное стекло наносил кашицу из растертого чеснока, а рядом – капельку воды, в которой плавали инфузории, то в течение нескольких минут эти простейшие организмы погибали. Он провел опыты с другими растениями и убедился, что многие из них, как и чеснок, способны на расстоянии угнетать бактерии. Это явление Борис Токин объяснил тем, что многие растения в целях самозащиты выделяют специальные летучие противомикробные вещества. Дальнейшие опыты показали, что летучие фракции – лишь первая линия химической обороны растения, а вторая, более мощная – тканевые соки. Так, смешивание тканевого сока лука, чеснока или хрена с суспензией бактерий вызывало быструю, нередко мгновенную гибель последних. Образуемые растениями биологически активные вещества, убивающие или подавляющие рост и развитие бактерий, грибов и простейших, Борис Токин назвал фитонцидами.
Антибиотик натурального происхождения фитонцид – это вещество, которое обеспечивает естественный иммунитет каждого дерева, цветка, куста. Можно сказать точно, что выделяют данное вещество абсолютно все растения, просто в некоторых случаях оно остается полезным только для них самих, а в других приносит неоценимую пользу и человеческому здоровью. Спектр воздействия этих биологически активных веществ необычайно широк. Некоторые растения выделяют фитонциды в больших количествах и тем самым обеспечивают хороший рост своих слабых собратьев. Так, в хвойном лесу воздух можно назвать практически стерильным. Он оказывает сильное лечебное воздействие на организм человека. Именно поэтому врачи рекомендуют чаще гулять на открытом воздухе и в парковых зонах, а дома держать достаточное количество комнатных растений, способствующих очистке воздуха от вредоносных бактерий.
На основании многочисленных исследований, проведенных лабораторией профессора Б.П. Токина, было установлено время гибели простейших после бесконтактного воздействия фитонцидных деревьев:
дуб черешчатый – 5 минут,
кипарис пирамидальный – 6 минут,
тис ягодный – 6 минут,
можжевельник казацкий – 7 минут,
сосна обыкновенная – 10 минут,
береза бородавчатая – 20 минут,
тополь серебристый – 9 минут.
Учеными подсчитано, что все растения нашей планеты ежегодно пополняют атмосферу 490 миллионами тонн фитонцидов. Человек, вдыхая их, дезинфицирует легкие и весь организм в целом. Зеленые насаждения играют очень большую роль в нашей жизни, они создают своеобразную защиту от бактерий и вирусов. Кроме того, в них содержится бактерицидный сок, способствующий быстрому заживлению ран и общему оздоровлению.
Влияние фитонцидов на наш организм можно показать на самом простом примере. Достаточно оставить букет с ароматной черемухой, ландышами или лилиями у изголовья своей кровати. Вечером их аромат будет казаться волшебным, но уже на следующий день человек, вдыхающий его всю ночь, проснется с мучительной головной болью. Это говорит о мощном воздействии данных веществ на организм и их сильной концентрации в довольно небольшом растении. Обычные комнатные цветы, такие как герань, хризантема или бегония, способны понижать концентрацию вредных микроорганизмов в воздухе на пятьдесят и более процентов. Сейчас их заменяют экзотическими видами. Здесь лучше остановить свой выбор на мирте или эвкалипте, которые прекрасно очищают помещение от мух и комаров.
Был проведен ряд исследований, в результате которых выяснилось, что фитонциды некоторых растений (лук, чеснок) способны убивать подвижных бактерий и даже туберкулезную палочку. Так, например, манник (злаковое растение) способен буквально за секунды уничтожить ряд многоклеточных организмов – слепней и мух. Ароматная цветущая черемуха самым беспощадным образом расправляется с мелкими насекомыми. Подлетев к дереву в момент его пышного цветения, они не проживут и нескольких секунд. Самые живучие существа на земле – крысы, не могут находиться рядом с черемухой более нескольких минут, а, надышавшись ее фитонцидами, погибают буквально в течение получаса.
Значение для человека свойства фитонцидов очень ценны для нашего здоровья. Иногда они являются неплохой альтернативой более сильным, синтетическим антибиотикам. Их действие мягкое, щадящее, а вот эффект очень стойкий. Какие растения считаются наиболее полезными?
Мята – ее фитонциды помогают расслабиться, унять головные боли, понизить давление. Ароматные растения (душица, мелисса, хвоя) – их фитонциды снимают стресс, успокаивают нервную систему.
Сирень – ее фитонциды способны быстро повысить артериальное давление.
Тополь – фитонциды подавляют активность и размножение золотистого стафилококка, повышают артериальное давление.
Дуб – его фитонциды, напротив, хорошо снижают давление.
Лук – в одной небольшой головке лука содержится масса витаминов и минеральных веществ, таких как магний, кальций, фосфор, соли калия. В луке содержится до 0,8% железа, а также мальтоза, глюкоза, сахароза, фруктоза. Кроме витаминов и минералов, в этом удивительном овоще содержатся яблочная и лимонная кислоты, витамины Р и В каротин, а также немного витамина С. В тертом луке содержатся фитонциды, которые убивают все болезнетворные бактерии дизентерии, туберкулёза и, даже, дифтерийную палочку.
Чеснок – считается рекордсменом по содержанию биологически активных веществ. Эфирные масла чеснока обладают такой мощной антисептической силой, что могут быть приравнены к продолжительной стерилизации при помощи высоких температур. Содержание биоактивных веществ в луковице чеснока: углеводы, крахмал, инулин, фруктоза; витамины С и группы В; полисахариды; минеральные
соли магния, кальция, фосфора, хлора; эфирное масло (0,4%); жирное масло; фитонциды; фитостерин; азотистые вещества; аллиин (0,3%); пировиноградная кислота; аммиак; пентозаны; йод (следы); клетчатка. Чеснок используется для нормализации кишечной микрофлоры, а спиртовые растворы на его основе суспехом справляются с палочкой Коха, возбудителями тифа и холеры. В гармоничном сочетании фитонциды растений (лука и чеснока) способны
значительно улучшить здоровье человека, оградить его от различного рода вирусных инфекций и хорошо очистить воздух в помещении.
Горчица — содержит аллиловое масло. Бактерицидные и противогрибковые свойства фитонцидов горчицы очень мощные. Многие очень стойкие вредоносные грибы, вызывающие болезни растений, и их споры(10) умирают после шестичасового воздействия летучими фитонцидами, а многие бактерии умирают в первые минуты! Если на литр виноградного сока добавить 25 мг этого масла, сок долго сохраняет свои свойства и не портится. Горчица содержит большое количество фитонцидов в листьях и семенах.
Хвойные деревья – их фитонциды значительно повышают устойчивость организма к физическим нагрузкам, уничтожают палочку Коха, провоцирующую развитие туберкулеза, а также отлично повышают иммунитет. Отвары из целебных трав оказывают мощное целебное действие на весь организм. Эфирные масла хорошо обеззараживают, заживляют, дезинфицируют и ускоряют заживление.
Влияние фитонцидов на образование и рост плесневых грибов
Цель эксперимента: определить степень влияния фитонцидов на срок хранения продуктов питания.
Оборудование:
-стеклянные банки;
- образцы продуктов питания: хлеб, сыр, лимон;
- блокнот, ручка.
Ход эксперимента:
Для исследования были взяты: кусочки ржаного хлеба, сыра и лимона. Образцы были помещены в стеклянные банки объёмом 0,8л вместе с хвойными растениями сосной и елью, чесноком и горчицей измельчённой, обладающими фитонцидными свойствами. Отдельно был помещен контрольный образец. Наблюдения проводились в течение 14 дней. Наблюдения заносились в таблицу.
|
Образец |
Появление плесени |
Рост плесени |
|
Хлеб, сыр, лимон |
4 день |
активный рост |
|
Хлеб, сыр, лимон + ель |
6 день |
лимон – много, хлеб и сыр – мало |
|
Хлеб, сыр, лимон + сосна |
8 день |
сыр и лимон – не много, хлеб – рост медленный |
|
Хлеб, сыр, лимон + чеснок |
6 день |
все продукты одинаково покрыты, рост медленный |
|
Хлеб, сыр, лимон + горчица |
нет |
плесени не образовалось |
Результаты:
На контрольном образце плесень появилась на 4-ий день и стала активно расти. На продуктах с елью и чесноком плесень появилась на 6-ый день. По соседству с елью у хлеба и сыра плесень наблюдалась в меньшей степени, чем у лимона. Продукты, находящиеся с чесноком, были покрыты плесенью одинаково и отличались медленным ростом. Сосна помогла продуктам задержать рост плесени до 8-ми дней. На сыре и лимоне её было немного, на хлебе рост практически не проглядывается. На образцах с горчицей плесени не появилось в течение всего опыта.
Выводы:
По результатам эксперимента можно сделать вывод, что все использованные растительные образцы содержат фитонциды, однако их фунгицидные свойства различны. Наименьшей фитонцидной активностью обладает ель и чеснок. Самыми сильными фитонцидными свойствами обладает горчица. В течение 14-ти дней плесени не образовалось вообще.
Таким образом, фитонциды горчицы могут увеличить срок хранения продуктов питания, так как влияет на степень распространения плесневого грибка.
Заключение
Фитонциды - вещества, высших растений, губительно действующие на бактерии, низшие грибы и простейшие организмы. Все растения продуцируют фитонциды. В наибольшем количестве фитонциды содержатся в чесноке, ели, сосне, горчице.
Фитонциды одних растений убивают микробы (т. е. обладают бактерицидными свойствами), а других - только задерживают рост и размножение микроорганизмов (т.е. обладают бактериостатическим действием). Растения, выделяющие фитонциды, можно использовать при хранении мяса, рыбы, фруктов и других продуктов. Фитонциды с успехом используют для лечения и профилактики многих заболеваний (фитонцидотерапия).
Список литературы:
Аксенова М. Энциклопедия для детей. Биология: Аванта, 2007
Батурицкая И.В., Фенчук Т.Д. Удивительные опыты с растениями / Изд-во Книга,1991 г.
Бинас А.В. и др. Биологический эксперимент в школе /А.В. Бинас – М. Просвещение, 1990 г.
Блинкин С.А., Рудницкая Т.В. Фитонциды вокруг нас. М., 1981. 185 с.
Голышенков П.П. Лекарственные растения и их использование. – Саранск. Мордовское книжное издательство, 1990. - С.29-30.
Токин Б.П. Повесть о фитонцидах. – Л.: изд.-во университета, 1980.
Приложение
Начало опыта:
Окончание опыта (14 день):