XIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Выявление условий наискорейшего роста плесени
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Актуальность данного исследования обосновывается интересом к появлению пятен плесени на продуктах, в частности на хлебе. Кроме того, неясным остается вопрос о вреде и пользе плесени, и почему некоторые продукты можно есть с плесенью, а другие – нет.
Целью исследовательской работы стало выявление условий наискорейшего роста плесени на хлебобулочных изделиях. Исследовательская работа проводилась в два этапа, поскольку после первого этапа было выявлено, что не каждый вид хлеба позволяет провести эксперимент. Объектом исследования (оба этапа) стали 4 образца белого хлеба, которые были помещены в различные условия окружающей среды. Я выявил, что темп роста и вид плесени зависит от таких факторов, как температура и влажность, а также состав образца. Самый быстрый рост плесени произошел при наличии высокого уровня влажности и температуры выше комнатной. Мною был изучен внешний вид плесени под микроскопом, выявлено строение гриба. Кроме этого, я изучил большой объем энциклопедического материала, содержащего сведения о грибах и плесени.
Задачами, помогающими достичь цели, стали следующие:
- исследование литературы и поиск интересных фактов о плесени;
- проведение опытов по выращиванию плесени в различных условиях;
- выявление условий наискорейшего роста плесени.
Текст работы включает введение, анализ доступной литературы, раздел проведения опытов, заключение, список использованной литературы и приложение.
Содержание
Введение 4
1. История использования плесени в продуктовой и фармацевтической сферах 5
2. Практическая часть 7
2.1 Опыт №1 7
2.2 Опыт №2 7
3. Изучение структуры плесени 9
Заключение 10
Список литературы 11
Приложение 12
Введение
Каждый человек хотя бы раз в жизни обнаруживал плесень. Плесень похожа на студенистую плёнку или кусочек бархата – зелёного, серого, бурого. Она может появляться на продуктах, на стенах, увлажнителях и кондиционерах. Это происходит потому, что плесень распространена повсеместно: она встречаются в воздухе, воде и почве. В воздухе плесень постоянно присутствует в виде спор - микроскопических семян плесневых грибов, которые попадают на продукты питания и вызывают их порчу. Да, плесень – это грибы.
При слове «гриб» мы вспоминаем знакомые подосиновики, опята, сыроежки и даже поганки – словом, нечто, состоящее из шляпки и ножки, которое растёт в лесу и попадает к нам в корзинку. Грибы – к этой группе относятся съедобные грибы, плесневые грибы – на самом деле не являются растениями. Они не имеют настоящих корней, листьев и стеблей, они не бывают зелёными и им не нужен солнечный свет.
Существует множество форм грибов, не похожих друг на друга. Дрожжи, без которых невозможно испечь хлеб и пироги, - это грибы. Дрожжи, состоят из одной клетки и рассмотреть их можно только в микроскоп. Некоторые виды плесени используют в сыроделии для придания сыру определённого аромата. Многие виды плесневых грибов используются в микробиологической промышленности для получения лекарств – антибиотиков [1].
Можно заметить, что плесень вырастает не везде и не всегда. Для этого нужны специальные условия. Выявление таких условий стало целью моей практической работы, а также изучение информации о плесневелых грибах [2,3,4].
История использования плесени в продуктовой и фармацевтической сферах
Существует множество легенд о появлении различных сортов сыра с плесенью. Так, например, одна из легенд повествует нам о появлении сыра Рокфор: молодой пастух пас овец недалеко от деревни Рокфор. В одной из влажных пещер, заросших зеленью, он остановился перекусить. Его завтрак состоял из куска чёрного хлеба с овечьим сыром, и случайно оставил свой перекус там. Примерно через месяц он вернулся обратно в ту самую пещеру и увидел, что кусок сыра сильно изменился. Пастух был удивлён, но голоден, и осторожно отрезав маленький кусочек, решил попробовать плесневелый сыр на вкус, и тот привёл его в восхищение. Согласно легенде, именно так появился знаменитый овечий сыр «Рокфор» [2].
В начале 1870-х годов русский врач А. Г. Полотебнов занимался исследованием плесени. Изучив грибок плесени, выяснил его лечебное действие на гнойные раны и язвы, описал лечебные свойства плесени и рекомендовал использовать плесень для лечения кожных заболеваний. Но на тот момент эта идея не получила практического применения[2].
Значимым событием в истории изучения плесневелых грибов стало открытие пенициллина. В лаборатории доктора Флеминга его ужаснейшим врагом была плесень, обыкновенная зеленовато-серая плесень. Плесень – это не что иное, как микроскопический грибок, возникающий из еще меньших зародышей, тысячи которых носятся в воздухе. Как только зародыши попадают в благоприятную для них среду, они начинают очень быстро разрастаться. Флеминг не раз, поднимая крышку чашки Петри (специальный лабораторный сосуд), убеждался, что изучаемая им культура стрептококков загрязнена плесенью немалых трудов стоила Флемингу борьба с нежелательными примесями то на одной, то на другой чашке.
Однажды на одной из чашек Флеминг увидел странное явление: как всегда, чашку покрывала плесень. Но внутри колонии бактерий образовалась небольшая круглая «лысинка». Возникло впечатление, что бактерии не размножались внутри «лысинки», хотя на остальном пространстве рост бактерий был очень значительным.
Теперь Флеминг решил исследовать плесень. Из ее микроскопического кусочка он получил огромную колонию. А затем стал заражать этой плесенью различные бактериальные культуры. Оказалось, что некоторые бактерии могли уживаться с плесенью, но стафилококки и стрептококки погибали. Спустя некоторое время Флемингу удалось выделить из плесени противомикробное вещество. Так как плесень, с которой он работал, относилась к виду Пеницилиум, то вещество получило название пенициллин. [2]
Плесневые грибы применяются во многих сферах деятельности человека. Особенно важна их роль в пищевой промышленности и медицине. Однако далеко не всегда они приносят пользу, принося вред и убытки, заставляя тратить немало средств, усилий на борьбу с ними и их разрушительным воздействием.
При выпечке применяют дрожжи – они придают хлебу пористость, дополнительные питательные свойства и увеличивают срок его сохранения в свежем виде.
При производстве сыров и кисломолочных продуктов применяют культуры дрожжевых грибов и некоторые виды плесени. В сбраживании молока для производства кефира наряду с бактериями участвуют грибы. В производстве сыров «благородная плесень», незаменима для получения сортов «камамбер», «рокфор» и «бри», придавая им характерное строение (с наличием голубоватой плесени в толще сырной массы) и неповторимый вкус.
В сельском хозяйстве также широко используют плесневые грибы и вещества, полученные на их основе. Некоторые виды плесневых грибов, опасные для насекомых - вредителей, используют в борьбе с ними. Однако среди них существует и немало паразитов, ответственных за порчу и сокращение сроков хранения продукции, выделяющих в процессе своей жизнедеятельности токсины [6]
Практическая часть
Для определения условий наискорейшего роста плесени мною было проведено два опыта. Опытные образцы я поместил в различные условия. Я проводил наблюдение за этими образцами и фиксировал рост плесени.
2.1 Опыт №1
Для проведения испытания я выбрал 4 кусочка хлеба (хлеб для тостов) и поместил в различные условия (рис. 1).
Образец №1, №2 и №3 я поместил в контейнеры с повышенной влажностью. Образец №1 поместил в светлое прохладное место (подоконник), Образец №2 поместил в темное прохладное место (холодильник), Образец №3 я поместил в теплое темное место (коробка, комнатная температура). Кроме того, Образец №4, который не представлен на рисунке 1, я расположил в теплом светлом месте без повышенной влажности.
В течение 3х дней я наблюдал за образцами. На 4й день заметил, что рост плесени невооруженным глазом не наблюдался (рис. 2).
Как видно по фотографии (рис. 2), невооруженным глазом ни на одном образце нельзя обнаружить плесень. Далее я решил использовать другой состав образцов и несколько изменить условия для ускорения результата.
2.2 Опыт №2
На этот раз я выбрал 4 образца другого хлеба – взял батон нарезной свежий. Все образцы были помещены в различные условия. На второй день после начала опыта я получил следующие результаты (рис. 3): неподписанный Образец № 4 лежал на подоконнике без условий повышенной влажности; Образец №1 находился в условиях повышенной влажности, темноте и тепле – на батарее; Образец №2 находился в условиях повышенной влажности и нормальной комнатной температуре, на свету (на столе); Образец №3 находился в условиях повышенной влажности, низкой температуре и темноте (в холодильнике). На данный момент я могу видеть, что плесневелые грибы заметны на Образце №1, который находился в тепле на батарее.
Наблюдение я продолжал, и на 3й день были получены следующие результаты (рис. 4):
Вижу, что Образец №1, который находился в темноте на батарее, обзавелся достаточным количеством плесени, на Образце №2, который находился на столе, начала появляться плесень. Образцы № 3 и 4, которые были без условий влажности и тепла, плесенью не обзавелись.
Наблюдение я продолжил, и на 6й день получил следующую картину (рис. 5): образцы № 1 и 2 обросли большим количеством плесени, причем образец, который находился в темноте и тепле – черной и пушистой, а образец, который находился на свету и нормальной температуре – разноцветной плесенью. Это может стать предметом моего дальнейшего исследования – что влияет на мохнатость и цвет плесень – повышенная температура или наличие солнечного света. Образцы № 3 и 4 похвастаться плесенью все еще не могут.
На этом этапе я закончил наблюдение. Можно посмотреть на плесневелые грибы вблизи (рис 6,7) – я сфотографировал плесень на хлебе как можно ближе.
Изучение структуры плесени
Далее я решил не останавливаться и рассмотрел плесень под микроскопом.
Я взял кусочек плесени с образца №1 и положил на стеклышко под микроскоп (рис. 9,10). Далее я сфотографировал то, что видно глазом в окуляр (часть микроскопа): я увидел структуру гриба, которая состоит из спорангия, гифа и грибницы (рис. 8).
Таким образом, мною был сделан вывод, что в результате выращивания и рассмотрения плесени под микроскопом была изучена структура плесневелых грибов
Заключение
После проведенной практической работы я могу сделать следующие выводы относительно роста плесени на хлебобулочных изделиях:
Рост плесени зависит от состава продукта
При отсутствии влажности плесень быстро не растет
В холоде плесень быстро не растет
Для плесени необходима влажность и теплая окружающая среда
Из этого следует, что для предотвращения роста плесени необходимо исключить одновременное нахождения хлеба во влажной и теплой среде.
В результате изучения литературы по данной теме я выявил, что плесневелые грибы широко используются в медицине, сельском хозяйстве и производстве продуктов. Некоторые продукты, например, овощи и фрукты не следует есть с плесенью, а некоторые виды сыров – можно, поскольку плесень делает вкусовые качества сыра лучше. Кроме того, в мясном производстве также добавляют плесень, чтобы улучшить качество мяса.
Дальнейшим направлением моей работы может стать изучение роста плесени на различных продуктах, а также более детальное изучение условий необходимого роста плесени.
Список литературы
Я познаю мир: Дет. энцикл.: Растения / Сост. Л.А. Багрова; М.: ТКО «АСТ», 1997. – 512 с. [168-170]
Смирнов А.В. Мир растений: Рассказы о соснах и можжевельниках, орляке и кукушкином льне, сморчках, опенках, мухоморах, морской капусте, пепельнике и многих других и широко известных растениях.− М., Мол. Гвардия, 1982. – 335с. [190-193]
Вент Ф. В мире растений. М., «Мир», 1972. 192 с.[186]
Энциклопедия для детей. Т. 2. Биология/Сост. С.Т. исмаилова. – М.: Аванта+, 1966. – 704 с. [163-184]
Я познаю мир: Дет. энцикл.: Медицина / Сост. Н.Ю. Буянова; М.: ООО «АСТ-ЛТД», 1997. – 480 с. [347-349]
Использование плесневых грибов и дрожжей. Электронный источник https://biolokus.ru/griby/ispolzovanie-plesnevyh-gribov-i-drozhzhej.html (дата доступа 01.11.2021)
Приложение
Рисунок 1 - Начальные условия
Рисунок 2 - Образцы после 3х суток
Рисунок 3- результаты 2го опыта на 2й день
Рисунок 4 - результаты 2го опыта на 3й день
Рисунок 5 – финальные результаты 2го опыта
Рисунок 6 - Увеличенное изображение хлеба с плесенью
Рисунок 7 - Увеличенное изображение хлеба с плесенью
Рисунок 8 - строение гриба
Рисунок 9 - плесень под микроскопом
Рисунок 10 - плесень под микроскопом