XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Влияние фитонцидов на длительность хранения продуктов питания
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Человеку зачастую необходимо увеличить срок хранения продуктов, поэтому для этого чаще всего используется тепловая обработка. Это значительно снижает их пищевую ценность и вкусовые качества продукта. Однако наши предки, которые мало знали о причинах порчи продуктов достаточно рационально использовали защитные свойства растений и различных веществ для хранения продуктов питания. Для этого использовали различные культуры, дикорастущие и культурные растения, имеющие фитонцидные свойства, а также различные соли.
Цель:
Изучить влияние фитонцидов различных растений не длительность хранения продуктов питания через эксперимент.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
Изучить и проанализировать литературные источники по данной теме;
Рассмотреть влияние фитонцидов на продукты питания ;
Проверить свойства на опыте.
Нулевая гипотеза:
Фитонциды не увеличивают длительность хранения продуктов питания.
Гипотеза: Фитонциды оказывают обеззараживающее действие на продукты питания, тем самым продляя возможное хранение продуктов питания.
Методы исследования:
Изучение литературных и интернет источников по теме исследования;
Обобщение, систематизация полученных сведений.
Эксперимент по активности фитонцидов
Актуальность: Каждому ясно, какое огромное народнохозяйственное значение имеет разрешение вопроса о том, как на 1—2 дня предохранить от гниения и плесневения продукты. В этом заинтересована не только промышленность, заготовляющая и перерабатывающая тонны и тысячи тонн продуктов, а и работники столовой, каждая домашняя хозяйка. Как сделать так, чтобы фарш, приготовленный для котлет, остался свежим при комнатной температуре и завтра? Как сохранить пойманную рыбу несколько дней, не прибегая ко льду и сложным приёмам? Как железнодорожному пассажиру, отправляющемуся в далёкое путешествие, предохранить от порчи взятые из дому продукты? Во всех этих случаях могут пригодиться фитонциды.
Глава 1: Изучение литературы по теме
Фитонциды и их свойства
Фитонци́ды (от греч. φυτóν — «растение» и лат. caedo — «убиваю») — образуемые растениями биологически активные вещества, убивающие или подавляющие рост и развитие бактерий, микроскопических грибов, простейших и играющие одну из основных ролей в иммунитете растений .
Фитонциды высших растений впервые были обнаружены в 1928- 1930 г. Б. П. Токин обратил внимание на то, что пищевые продукты, приготовленные на восточных базарах, в антисанитарных условиях, не вызывают вспышек инфекционных заболеваний. Ученый предположил, что обилие восточных пряностей каким- то образом предохраняет пищу от порчи. Он исследовал вещества, содержащиеся в пряностях, и обнаружил, что антисептическое действие дают летучие компоненты. Эти «летучие яды растений» он предложил назвать фитонцидами.. Суть открытия состояла в том, что высшие растения при их ранении продуцируют летучие антимикробные вещества.
Продукция фитонцидов – свойство всех растений, выработавшееся в процессе их исторического развития. Выделение фитонцидов усиливается при повреждении растений.
Различают нелетучие и летучие фитонциды. Нелетучие выделяемые в атмосферу, почву, воду (у водных растений). Летучие фитонциды способны оказывать своё действие на расстоянии, например фитонциды листьев дуба, эвкалипта, сосны и многих др. Мощность и спектр антимикробного действия фитонцидов весьма разнообразны у разных видов растений. Фитонциды чеснока, лука, хрена убивают многие виды простейших, бактерий и низших грибов в первые минуты и даже секунды. Летучие фитонциды манника (Glyceria aquatica) уничтожают простейших за 2 часа, а многих насекомых – за несколько минут.
Фитонциды – один из факторов естественного иммунитета растений (растения стерилизуют себя продуктами своей жизнедеятельности). Защитная роль фитонцидов проявляется не только в уничтожении микроорганизмов, но и в подавлении их размножения, в стимулировании жизнедеятельности микроорганизмов, являющихся антагонистами патогенных форм для данного растения, в отпугивании насекомых и т.п. .Фитонциды избирательны и микробы, полезные для растения, не только не убиваются фитонцидами, выделяемыми Растениями, но их размножение под влиянием фитонцидов может даже усиливаться.
Однако фитонциды не следует рассматривать только как специфические защитные вещества. Они могут принимать участие в теплорегуляции и в иных процессах жизнедеятельности растений.
В своём труде «Повесть о фитонцидах» Токин Б. П. описывает проведенный эксперимент: «С одного дерева черёмухи, с одной и той же ветки, были сорваны листья. Несколько исследователей условились проделать один и тот же опыт. Каждый взял три листа, измельчил их на тёрке, полученную кашицу поместил на дно большой пробирки, впустил в пробирку комнатных мух и закрыл её ватой. Нам уже известно, что в таких условиях мухи умирают от летучих фитонцидов черёмухи. Оказалось, что в зависимости от скорости и степени измельчения материала, а также от быстроты постановки опыта у разных исследователей получались весьма отличающиеся результаты: мухи гибли то в течение 5—30 секунд, то в течение 3—5 минут, что примерно в 50 раз медленнее.» Этот эксперимент показывает, что во время повреждения растения фитонциды вырабатываются в намного большем количестве, чем во время его спокойной жизни. Также говорится: «Как правило, энергичные протистоцидные летучие вещества обнаруживаются в течение очень непродолжительного времени после того, как растение сорвано и из него приготовлена кашица. Нередко уже в первые минуты, а иногда и секунды, растительная кашица расходует основные порции летучих фитонцидов. В соответствующих опытах приходится следовать совету: «лови момент».
Кашица лука дольше, чем кашица многих других растений, сохраняет способность выделять летучие бактерицидные вещества, но и в этом случае в первые же полчаса испаряется большая их часть. Однако есть удивительные, ещё не подвергавшиеся химическому научному анализу исключения из такого правила. Приготовленная на тёрке кашица из корней дикого пиона (марьина корня), даже простояв на воздухе в продолжение трёх суток, выделяет летучие фитонциды, от воздействия которых протозоа погибают через 3 минуты. Ещё более поразителен чеснок. Это какой-то неисчерпаемый источник летучих фитонцидных веществ. Приготовленная из его луковицы кашица, простояв в блюдце на воздухе в обычной жилой комнате 100—200 часов и более и подсохнув, после добавления в неё небольшого количества воды вновь начинает выделять мощные летучие фитонциды.»
«Выделение фитонцидов различными органами одного и того же растения неодинаково. Лепестки цветов черёмухи менее фитонцидны, чем листья. Луковица лука в 2—3 раза протистоциднее, нежели листья (перо). Летучие фитонциды луковицы чеснока убивают в течение 6—7 минут подвижные споры грибка, вызывающего болезнь картофеля — фитофтору, фитонциды зелёных листьев чеснока — только после 35-минутного воздействия, фитонциды корня — через 20 минут.»
«В зависимости от времени года и периода развития растение также обладает разными фитонцидными свойствами. Ставились опыты с фитонцидами хвойных в Томске. Летучие фитонциды сосновой хвои убивают инфузорий в течение 10—15 минут, хвои пихты — через 5 минут, ели — через 10—15 минут, кедровой сосны — через 15 минут. Водный настой из хвои этих растений убивает простейших моментально, в доли секунды. Такой результат получен в июле. Поставлены опыты в ноябре. От водного настоя из ноябрьской хвои инфузории гибнут лишь через десятки минут, а от летучих фитонцидов ноябрьской хвои — только через 1,5—2 часа!»
Являясь одним из факторов иммунитета растений, фитонциды играют важную роль во взаимоотношениях между организмами, составляющими биогеоценозы. (Биогеоцено́з — однородный участок поверхности Земли с определённым составом живых организмов и неживой окружающей среды, связанными потоками вещества, энергии и работающими как единый природный комплекс.) Один гектар соснового бора выделяет в атмосферу за сутки около 5 кг летучих фитонцидов, можжевелового леса – около 30 кг, снижая количество микрофлоры в воздухе. Поэтому в хвойных лесах, особенно в молодом сосновом бору) вне зависимости от географической широты и близости населённых пунктов, воздух практически стерилен и содержит лишь около 200–300 бактериальных клеток на 1 м3, что представляет интерес для гигиенистов, курортологов, специалистов по озеленению городов и др. Установлено, что растения одного вида тормозят или, наоборот, стимулируют прорастание пыльцы, рост и развитие растений др. видов. Например, фитонциды житняка и овса стимулируют прорастание пыльцы люцерны, а фитонциды тимофеевки угнетают этот процесс. Открытие этих свойств фитонцидов. повлияло на возникновение исследования в области аллелопатии (влияние растений друг на друга в результате выделения ими различных веществ).
Фитонциды Алоэ нормализуют процессы возбуждения и торможения в коре больших полушарий головного мозга, повышают работоспособность и выносливость к физическим нагрузкам, стимулируют защитные функции организма. Алоэ обладает удивительной способностью поглощать из воздуха вредные вещества. Концентрирует внимание, придает нерешительным людям силу и уверенность. В алоэ древовидном обнаружен лектин, подавляющий рост раковых клеток.
Мёд обладает бактерицидными свойствами. Симбиотические бактерии из зоба пчёл выделяют естественные антибиотики, которые попадают в мёд. Мед усиливает кровотоки и оттоки лимфы, которые промывают рану и создают хорошие условия для питания клеток в зоне раны, улучшает обмен веществ. Растворенный мед разжижает слизи в желудке, снимает боль, устраняет тошноту, изжогу.
Фитонциды же багульника и ясенца довольно ядовиты и для человека.
Зная все это человек не может не стремиться использовать фитонциды, благодаря этому на курортах активно используется влияние фитонцидов деревьев и растений на здоровье людей. В парках при санаториях создавались "фитоуголки", нахождение в которых в течение часа и более оказывало положительное влияние на здоровье. Половина лекарственных средств, которыми располагает современная научная медицина всех стран, это вещества высших растений. Около 2 процентов падает на лекарственные препараты, получаемые из грибов и бактерий (антибиотики). Более 80 процентов лекарств, применяемых при болезнях сердца, — растительного происхождения. Каждому ясно, какое огромное народнохозяйственное значение имеет разрешение вопроса о том, как на 1—2 дня предохранить от гниения и плесневения продукты. В этом заинтересована не только промышленность, заготовляющая и перерабатывающая тонны и тысячи тонн продуктов, а и работники столовой, каждая домашняя хозяйка. Как сделать так, чтобы фарш, приготовленный для котлет, остался свежим при комнатной температуре и завтра? Как сохранить пойманную рыбу несколько дней, не прибегая ко льду и сложным приёмам? Как железнодорожному пассажиру, отправляющемуся в далёкое путешествие, предохранить от порчи взятые из дому продукты? Во всех этих случаях могут пригодиться фитнциды.
Глава 2: Методика и проведение исследования
Эксперимент
Чтобы проверить как фитонциды разных растений влияют на длительность разных продуктов питания, в каких растениях фитонциды сохраняются и работают наиболее долго, я провел эксперимент, где проверял, насколько долго фитонциды 5 разных видов растений будут защищать хлеб, помидор и апельсин от посягательств грибов.
Для этого я:
Выбрал 5 лекарственных растений с хорошо выраженными фитонцидными свойствами и встречающимися в нашей повседневной жизни довольно часто:
Лимон;
Репчатый лук;
Чеснок;
Алоэ;
Мёд.
Опыт 1: Взял 5 чашек Петри, в каждую положил слегка смоченную салфетку (для ускорения процессов), на нее хлеб, смоченный кашицей одного из выбранных растений или натертый им. Для сравнения скорости процессов в шестую чашку Петри положил смоченную салфетку и ничем не натертый хлеб.
Каждый день я фотографировал и записывал изменения в исследуемых объектах:
День 2. Изменения отсутствуют. (Приложение 1)
День 3. Заплесневел хлеб, намазанный: алоэ, лимоном, пустой хлеб. (Приложение 2)
День 4. Изменения отсутствуют.
День 5. Изменения отсутсвуют.
День 6. Начались процессы заплесневения у хлеба, намазанного луком. (Приложение 2)
Записал последовательность появления плесени на хлебе.
Хлеб с алоэ, лимоном, пустой
Хлеб с луком
Хлеб с чесноком, хлеб с мёдом (плесень не появилась хлеб засох)
Опыт 2: Провёл опыт, анологичный первому, но вместо хлеба использовал томат.
Каждый день я фотографировал и записывал изменения в исследуемых объектах:
День 2. Изменения отсутствуют. (Приложение 3)
День 3. Заплесневел помидор, намазанный: алоэ, лимоном, медом, пустой помидор. (Приложение 4-5)
День 4. Заплесневел помидор, намазанный луком. (Приложение 5)
День 5. Изменения отсутсвуют.
День 6. Изменения отсутсвуют. (Приложение 6)
День 7. Начались процессы заплесневения у помидора, намазанного чесноком. (Приложение 6)
Записал последовательность появления плесени на хлебе.
Помидор с алоэ, лимоном, медом, пустой помидор
Помидор с луком
Помидор с чесноком
Опыт 3: Провёл опыт, анологичный второму, но вместо томата использовал апельсин.
Каждый день я фотографировал и записывал изменения в исследуемых объектах:
День 2. Изменения отсутствуют.
День 3. Изменения отсутствуют. (Приложение 7)
День 4. Заплесневел апельсин, намазанный лимоном, алоэ , луком, медом, пустой. (Приложение 7)
День 5. Изменения отсутсвуют.
День 6. Изменения отсутсвуют.
День 7. Начались процессы заплесневения у апальсина, намазанного чесноком. (Приложение 8)
Записал последовательность появления плесени на хлебе.
Апельсин с алоэ, лимоном, медом, луком, пустой апельсин
Апельсин с чесноком
Результаты эксперимента
Вывод: Из проведенного эксперимента следует, алоэ и лимон обладают довольно краткосрочным действием фитонцидов после отмирания части используемого растения. Репчатый лук оберегал хлеб от посягательств грибков довольно долго. Фитонцидные свойства меда очень сильно зависят от его сорта и качества, поэтому не стоит тратить свое время на поиск подходящего меда. Чеснок же обладает самыми сильными и долгодействующими фитонцидами из всех проверенных продуктов питания.
|
Таблица результатов появления плесневых грибов на продуктах питанияX |
хлеб |
помидор |
апельсин |
|
Лимон; |
на 3 день |
3 |
3 |
|
Репчатый лук; |
6 |
4 |
3 |
|
Чеснок; |
0 |
7 |
7 |
|
Алоэ; |
3 |
3 |
3 |
|
Мёд. |
0 |
3 |
3 |
|
контрольный образец |
3 |
3 |
3 |
Также график в приложении 8.
Заключение
Фитонциды – вещества, высших растений, губительно действующие на бактерии, низшие грибы и простейшие организмы. Все растения продуцируют фитонциды.
Более популярными и дешевыми считаются лук, чеснок, хрен
впрочем, нельзя забывать, собственно что почти все дикие и культурные
растения обладают фитонцидами. Проведенный экспериметн по изучению влияния действия фитонцидов некоторых растений на микроорганизмы подтвердили эти сведения.
Максимально фитонцидное воздействие проявилось у чеснока и лука.
Полученные результаты позволили убедиться в эффективном действии фитонцидов и подтвердили ценные фитонцидные свойства данных растений.
Растения, выделяющие фитонциды, можно использовать при хранении скоропортящихся продуктов.
Использованная литература:
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BB%D0%BE%D1%8D
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D1%91%D0%B4
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B8%D1%82%D0%BE%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%B4%D1%8B
Зелепуха С. И. Антимикробные свойства растений, употребляемых в пищу, К., 1973
Токин Б. П. Фитонциды, 2 изд., М., 1951
Токин Б. П. Целебные яды растений. Повесть о фитонцидах. — Л., 1980.
Фитонциды, их роль в природе, Л., 1957
Фитонциды. Эксперимент. Исследования, вопросы теории и практики, К., 1975.
Приложение 1
День 1 Исследования с хлебом
День 2
Приложение 2
День 3
День 6
Приложение 3
День 1 Исследования с томатом
День 2
Приложение 4
День 3 (мед)
День 3 (пустой)
День 3 (лимон)
Приложение 5
День 3 (алоэ)
День 4 Лук и чеснок
Приложение 6
День 6 (чеснок)
День 7 (чеснок)
Приложение 7
Исследование с апельсином. День 1
День 3 изменения на образце алоэ, мёд, контроль, лимон
Приложение 8
День 7 изменение на всех образцах
График влияния фитанцидов растений на сроки хранения продуктов