XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Влияние эфирных масел на микрофлору воздуха классных кабинетов

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Гарипова Т. 1

---

1МБОУ «Усть-Нерская гимназия» Оймяконского района РС (Я)

Сафина Е.Ф. 1

---

1МБОУ «Усть-Нерская гимназия» Оймяконского района РС (Я)

Работа в формате PDF

0.9 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Многочисленные бактериологические анализы воздуха установили нахождение микроорганизмов, как в атмосферном воздухе, так и в воздухе закрытых помещений. Микрофлора обнаруженных организмов очень разнообразна, а воздух является для них естественным путем распространения. Учитывая этот факт, влиянию микроорганизмов мы подвергаемся на улице, дома и на рабочих местах, а взаимосвязь между чистотой воздуха и здоровьем населения очевидна.

В закрытых помещениях, таких как классные кабинеты, воздух пополняется патогенными микроорганизмами, выделяющимися из мокроты и слюны при кашле, разговоре и чихании. Оказывается, здоровый человек при каждом акте чихания выделяет в воздух 10 000-20 000 микробных тел, а больной иногда во много раз больше. Источником обогащения воздуха различными микроорганизмами служат пылевые частицы, дыхательные пути человека и животных. Так же в воздухе могут присутствовать спороносные бактерии, плесневые грибы, дрожжи как наиболее устойчивые к высыханию и пигментные виды, устойчивые к воздействию ультрафиолетовых лучей.

В некоторых классах пропусков по болезни не так много, а в некоторых - ученики очень часто болеют. И это является проблемой.

Поэтому, найти эффективный способ очистки воздуха закрытых помещений от болезнетворных (патогенных) микроорганизмов было бы хорошим решением уменьшить количество пропусков по болезни.

Гипотеза: большинство эфирных масел обладает способностью подавлять рост и развитие болезнетворных (патогенных) микроорганизмов.

Актуальность. В классных кабинетах, где ежедневно бывает много учеников, накапливается большое число микроорганизмов, в том числе и болезнетворных (патогенных). Ученики часто болеют. Проблема стала понятна после того, как мы изучили информацию о биологическом составе воздуха и действии эфирных масел. Почему бы не использовать такие простые и доступные средства, как эфирные масла эфирных масел для улучшения микрофлоры в частности, в классе и тем самым снизить риск заболеваний особенно в сезон ОРВИ и ОРЗ.

Цель нашего исследования: доказать, что эфирные масла хвойных и цитрусовых оказывают антисептическое действие на микрофлору воздуха классных кабинетов.

Выбрав объект исследования – эфирные масла пихты и лимона, мы поставили перед собой ряд задач:

1) изучить биологический состав воздуха 2) ознакомиться с методами исследования микроорганизмов воздуха

3) изучить состав и способы приготовления питательных сред для исследования микроорганизмов

4) изучить химический состав эфирных масел

5) ознакомиться с исследованиями в области ароматерапии

6) исследовать микрофлору воздуха в классах до и после обработки эфирными пихты и лимона

Основная часть

Обзор литературы

Микробиологический анализ воздуха проводят с целью изучения

условий воздушной среды и разработки комплекса гигиенических мероприятий, которые направлены на создание оптимальных условий по предупреждению воздушно-капельных инфекций.

Воздух открытых пространств отличается о воздуха закрытых помещений, таких, как классные кабинеты. На открытых пространствах воздух относительно чист, так как сказывается действие солнечных лучей, высушивания и других факторов.В воздухе в естественных условиях обнаруживаются сотни видов сапрофитных микроорганизмов, представленных кокками (в том числе сардинами), споровыми бактериями и грибами, отличающимися большой устойчивостью к высушиванию и к другим неблагоприятным воздействиям внешней среды, например действию солнечных лучей. В закрытых помещениях факторы самоочищения действуют слабее, поэтому и загрязненность может быть значительно больше. В воздухе закрытых помещений, особенно если они плохо проветриваются, накапливается микрофлора, выделяемая через дыхательные пути человека. Патогенные микроорганизмы попадают в воздух из мокроты и слюны при кашле, разговоре и чихании. Даже здоровый человек при каждом акте чихания выделяет в воздух 10 000-20 000 микробных тел, а больной — иногда во много раз больше. При чихании, кашле и разговоре в воздух выбрасывается множество капелек жидкости, внутри которых содержатся микроорганизмы. Таким воздушно-капельным способом происходит заражение многими острыми респираторными заболеваниями, в том числе гриппом и корью, а также короновирусом и даже легочной чумой и т. д. Этот путь распространения возбудителей — одна из основных причин развития не только эпидемий, но и крупных пандемий гриппа, коронавируса, а в прошлом и легочной чумы.

Микроорганизмы представляют собой своеобразную форму организации живой материи. Их отличает беспрецедентная многочисленность, удивительная жизнеспособность, пластичность, повсеместность распространения, обширность сфер взаимодействия с абиогенными и биогенными компонентами. Микроорганизмы способны вступать с организмом человека в самые разные взаимоотношения – от симбиоза до паразитизма.
В воздухе закрытых помещений микробов значительно больше, чем в открытых воздушных бассейнах, особенно зимой, при недостаточном проветривании. Состав микрофлоры и количество микроорганизмов, обнаруживаемых в 1 м³ воздуха (микробное число воздуха), зависят от санитарно-гигиенического режима, числа находящихся в помещении людей, состояния их здоровья и других условий.
В воздух могут попадать и патогенные микроорганизмы от животных, людей (больных и носителей). Пылевые частицы служат благоприятной средой для жизнедеятельности различных микроорганизмов. В воздухе учеными обнаружено 383 вида бактерий и 28 родов микроскопических грибов. Источниками загрязнения воздуха являются почва, вода, растения, животные, человек и продукты жизнедеятельности живых организмов. Попадая в благоприятную среду, бактерии, микроскопические грибы интенсивно размножаются, образуя видимые невооруженным глазом скопления — колонии. Процесс роста колоний микроорганизмов называется инкубацией.
Известно, что на площади 100 см² в благоприятной среде в течение 5 мин осаждается примерно столько бактерий и спор, сколько находится в 1 дм³ (0,01 м³ воздуха).

Помимо капельного способа, распространение патогенных микробов через воздух может осуществляться «пылевым» путем. Находящиеся в выделениях больных (мокроте, слизи и т. п.) микроорганизмы окружены белковым субстратом, поэтому они более устойчивы к высыханию и другим факторам. Когда такие капли высыхают, они превращаются в своеобразную бактериальную пыль (внутри белкового субстрата сохраняются и выживают многие патогенные бактерии).

Для исследования микрофлоры воздуха используют различные методы: седиментационный (метод Коха), фильтрационный (воздух продувают через воду) и методы, основанные на принципе ударного действия воздушной струи с использованием специальных приборов.

Наиболее старым и простым методом микробиологического анализа воздуха является седиментационный метод (метод оседания Коха). Его используют только при исследовании воздуха закрытых помещений. Для этого чашки Петри с питательной средой при исследовании общей бактериальной загрязненности воздуха оставляют открытыми в местах отбора проб в течение 5-15 минут. По окончании экспозиции чашки закрывают и помещают в термостат при 370С на 24 ч, а затем при комнатной температуре выдерживают еще сутки.

Много бактерий находится в воздухе помещений, где неизбежно массовое хождение людей (кинотеатры, театры, школы, вокзалы и т. д.), сопровождающееся поднятием в воздух пыли [2].

Школа – это такое место, где постоянно находится много людей. На своей одежде, обуви, внутри своего организма они приносят в школу много разных микробов, бактерий и других микроорганизмов.

Учет посева бактерий из воздуха производят путем подсчета выросших колоний бактерий отдельно. Зная площадь чашки Петри, можно определить количество микроорганизмов в 1м³ воздуха. Для этого: 1) определяется площадь питательной среды в чашке Петри по формуле рr²; 2) вычисляют количество колоний на площади 1 дм² ; 3) пересчитывают количество бактерий на 1м³ воздуха [2].Подсчет микроорганизмов описан у Шлегеля Г.Х. «Общая микробиология».

Количество микробов в одном кубическом метре воздуха класса проводили по формуле Омелянского [11].

Х=Ax 5 x100 x 1000 где

BxCx 10

A-количество колоний

B-площадь чашки (63,5 кв.см.)

C-экспозиция (30 минут)

О степени загрязненности воздуха судят по количеству выросших колоний. Данный метод пригоден для сравнительных оценок чистоты воздуха[6].

Приготовление питательных сред — один из наиболее ответственных и трудных участков - работы бактериологической лаборатории.

Состав питательных сред.

Агар-агар - растительный коллоид, получаемый из некоторых морских водорослей. Он является веществом полисахаридной природы, содержит незначительное количество азота и не представляет собой питательный субстрат. Студень, образуемый агар-агаром, расплавляется при 70— 100°C и застывает при 40—50°

Желатина - кислый азотсодержащий продукт, добываемый путем выварки костей и хрящей.

Пептон — препарат, полученный из молока и мяса животных под действием протеолитических ферментов (если используется трипсин, то такой пептон называется триптон).На начальных стадиях процесса переваривания белков под действием ферментов, например пепсина, образуются крупные белковые фрагменты, которые и называются пептонами. Кроме коротких пептидов, обычно пептоны содержит жиры, металлы, соли, витамины и много других органических и минеральных веществ.Пептоны широко используются для создания питательной среды для выращивания бактерий и грибов.Мы использовали агар-агар.

Подготовка питательной среды

В чашки Петри мы добавили стерильную питательную среду.

Способ, которым была приготовлена питательная среда:

Препарат в количестве, указанном на этикетке для приготовления конкретной серии питательной среды, размешивают в 1 л дистиллированной воды, кипятят 2 мин до полного расплавления агара, фильтруют через ватномарлевый фильтр, разливают Среду охлаждают до температуры 45-50 °С, разливают по (20±5) мл в стерильные чашки Петри и после застывания подсушивают в термостате при температуре (33±2) °С в течение (40±5) мин.

Учет количества микроорганизмов в воздухе.

Описание колоний микробов, выросших на питательной среде, проводят по следующим показателям: форма (округлая, неправильная); поверхность (гладкая, блестящая, шероховатая, сухая, складчатая); край (ровный, волнистый, городчатый); цвет; размер (диаметр).
Следует отметить, что метод подсчета колоний в чашках Петри с посевом из воздуха дает лишь приблизительные данные. Учитываются лишь микробы быстро оседающей пыли, кроме того, на твердой поверхности агарагара прорастут только аэробные формы микроорганизмов.

Согласно цели нашего исследования: доказать, что эфирные масла хвойных и цитрусовых оказывают антисептическое действие на микрофлору воздуха классных кабинетов, мы изучили информацию об эфирных ароматических маслах.

Эфирные масла – это сложные по химическому составу смеси различных низко- и высокомолекулярных соединений, основную группу которых составляют вещества с изопреновой структурой.

Терпе́ны - класс углеводородов — продуктов биосинтеза общей формулы (C₅H₈)n, с углеродным скелетом, формально являющихся производным изопрена (с двойными связями) СН2=С(СН3)-СН=СН2[1]. В больших количествах терпены содержатся в растениях семейства хвойные, во многих эфирных маслах. Терпены — основной компонент смол и бальзамов. Название «Терпены» происходит от латинского — скипидар.

Из эфирных масел выделено и идентифицировано свыше 500 органических веществ.Это концентрат ароматов в жидком виде. Значение эфирных масел (ЭМ) для растений огромно: они служат для защиты растений от поражения грибами, вирусами, бактериями, вредителями, от поедания животными, для привлечения насекомых-опылителей, предохранения от перегрева днем и переохлаждения ночью, повышения энзиматических процессов.

Эфирные масла различают и называют за растениями, из которых их получают: мятное, лавандовое, розовое, лимонное, кедровое и другие. Такие растения называют эфирномасляничными [7,8].

Самое изученное свойство эфирных масел – антибактериальное. Хотя история получения и применения эфирных масел в некоторых странах насчитывает уже тысячи лет, до сих пор многое в механизме их действия остаётся неясным. Разработаны научные методы проведения точных анализов и исследований (фотохимические, хроматография, спектрография и т.д.). Однако античные знания о травах скрывают много такого, о чём мы и не подозреваем до сих пор. Одним из современных методов исследования антимикробных свойств эфирных масел является ароматограмма. Речь идёт об антибиограмме, выполенной из эфирных масел. Это техника, проводимая в клинической биологической лаборатории, является лабораторным методом изучения бактерий в пробирках для исследования антибактеральной силы эфирных масел.

В предыдущей исследовательской работе мы изучали влияние аромомасел на психоэмоциональное состояние школьников. В данной работе мы решили исследовать влияние аромомасел на развитие микроорганизмов. Использовали лимонное и пихтовое масло.

Лимонное эфирное масло — эфирное масло, получаемое из плодов лимона или методом холодного прессования (LemonOilExpressed), или ещё и паровой перегонкой (LemonOilDistilled)[1]. Как и другие эфирные масла, это не одно химическое соединение, а смесь природных летучих ароматных веществ (ЛАВ), прежде всего лимонена и линалилацетата.

Состав эфирного масла: Лимонен, Линалилацетат, Линалоол, Пинен, Цитраль.Фитонциды лимона по своей бактерицидной силе могут сравниться с фитонцидами лука и чеснока: они нейтрализуют за 15 мин менингококк, пневмококк — за 3-12 ч, тифозные бактерии — примерно за 1 ч.

Полезные свойства пихты в ароматерапии связаны с ее ценным составом. Пихтовое масло содержит около 100 компонентов, самые ценные из которых – дубильные вещества, аскорбиновая кислота, фитонциды, альфа-пинен, каротин, камфен, лимонен, витамин E, камфара, бисаболен, олеиновая и линолевая кислоты. Пихтовое масло — бесцветная или слабо окрашенная жидкость с хвойным бальзамическим запахом. Растворимо в этаноле (1:5÷9 — в 90%-м), бензилбензоате, диэтилфталате, растительных и минеральных маслах; малорастворимо в глицерине и пропиленгликоле; нерастворимо в воде. В сильнокислой и щелочной среде неустойчиво.

2. Исследование действия эфирных масел пихты и лимона на микрофлору воздуха в кабинете биологии

2.1. Методы исследования

В кабинете биологии были проведены исследования воздуха закрытого помещения. Для работы мы использовали готовый питательный агар-агар, смешав его с водой. (Питательный сухой агар для культивирования микроорганизмов (ГРМ - агар). 2 чашки Петри с питательным агаром открыли на 15 минут для осаждения бактерий из воздуха кабинета.На следующий день обработали кабинет - эфирным маслом пихты, а на следующий день- лимона Взяли еще по 2 пробы. Затем чашки поставили в теплое темное место. Небольшие колонии появились уже на второй день. Через 3 суток провели подсчёт количества колоний в каждой чашке Петри и определили, сколько видов колоний в каждой. Через неделю еще раз произвели подсчеты. В чашках с пробами воздуха после обработки оказалось гораздо меньше колоний. Колонии описали по внешнему виду. Результаты исследований занесли в таблицы.

Начало исследования

2.2. Результаты исследования

После занятий Всего 16 колоний

Подсчет количества микроорганизмов

№1В чашке Петри диаметром в 10 см выросло 9 колоний

1)определяем площадь питательной среды в чашке Петри по формуле 3,14*52 или 3,14*25 = 78,5 см²

2) вычисляем количество колоний на площади 1 дм, равного 100 см²

9 колоний – 78,5 см²

х колоний – 100 см²

х=9*100/78,5=11 колоний, т. е. на площади 1 дм² имеется 11 колоний.

3) пересчитаем количество микроорганизмов на 1м³ воздуха, который равен 1000л. Содержащиеся 11 колоний бактерий на площади 1 дм² соответствуют объему 10л воздуха.

11– 10

х – 1000

х=11*1000/10=1100

Таким образом, в 1м³ воздуха содержится 1100микроорганизмов.

№2В чашке Петри диаметром в 10 см выросло 7 колоний

1)определяем площадь питательной среды в чашке Петри по формуле 3,14*52 или 3,14*25 = 78,5 см²

2) вычисляем количество колоний на площади 1 дм, равного 100 см²

7колоний – 78,5 см²

х колоний – 100 мм²

х=7*100/78,5=9 колоний, т. е. на площади 1 дм² имеется 9 колоний.

3) пересчитаем количество микроорганизмов на 1м³ воздуха, который равен 1000л. Содержащиеся 9 колоний бактерий на площади 1 дм² соответствуют

объему 10л воздуха.

9– 10

х – 1000

х=9*1000/10=900

Таким образом, в 1м³ воздуха содержится 900 микроорганизмов.

После обработки эфирным маслом лимона

Всего7

№1В чашке Петри диаметром в 10 см выросло 4 колонии

площадь питательной среды в чашке Петри 3,14*25 = 78,5 см²

2) количество колоний на площади 1 дм, равного 100 см2

4 колонии – 78,5 см²

х колоний – 100 мм²

х=4*100/78,5=5колоний ,т. е. на площади 1 дм² имеется 5 колоний.

3) количество микроорганизмов на 1м³ воздуха

5 – 10

х – 1000

х=5*1000/10=500, в 1м³ воздуха содержится 500микроорганизмов.

№2В чашке Петри диаметром в 10 см выросло 3колонии

площадь питательной среды в чашке Петри 3,14*25 = 78,5 см²

2) количество колоний на площади 1 дм, равного 100 см²

3 колонии – 78,5 см²

х колоний – 100 мм²

х=3*100/78,5=4 колонии ,т. е. на площади 1 дм² имеется 4 колонии.

3) количество микроорганизмов на 1м³ воздуха

4 – 10

х – 1000

х=4*1000/10=400, в 1м³ воздуха содержится 400микроорганизмов.

После обработки эфирным маслом пихты

Всего 4

№1В чашке Петри диаметром в 10 см выросло 1 колония

площадь питательной среды в чашке Петри 3,14*25 = 78,5 см²

2) количество колоний на площади 1 дм, равного 100 см²

1 колония – 78,5 см²

х колоний – 100 мм²

х=1*100/78,5=1колония ,т. е. на площади 1 дм² имеется 1 колония.

3) количество микроорганизмов на 1м³ воздуха

1 – 10

х – 1000

х=1*1000/10=100, в 1м³ воздуха содержится 100микроорганизмов.

№2В чашке Петри диаметром в 10 см выросло 3 колонии

площадь питательной среды в чашке Петри 3,14*25 = 78,5 см²

2) количество колоний на площади 1 дм, равного 100 см²

3 колонии – 78,5 см²

х колоний – 100 мм²

х=3*100/78,5=4колонии ,т. е. на площади 1 дм² имеется 4 колонии.

3) количество микроорганизмов на 1м³ воздуха

4 – 10

х – 1000

х=4*1000/10=400, в 1м³ воздуха содержится 400микроорганизмов.

Выводы

Проделав работу по исследованию действия эфирных масел лимона и пихты на микрофлору воздуха кабинета биологии мы получили результаты:

В первой пробе оказалось очень много колоний микроорганизмов – 16, и они принадлежат разным видам организмов. К такому выводу мы пришли изучая внешний вид колоний.

Мы не ставили своей задачей определить видовую принадлежность микроорганизмов, образовавших данные колонии, поэтому считаем, что поставленная задача на данном этапе выполнена.

Во второй пробе после обработки кабинета эфирным маслом лимона оказалось 7 колоний. В третьей пробе (обработка пихтовым маслом) колоний всего 4 против 16 в первой пробе, количество микроорганизмов , что говорит об антимикробном действии этих эфирных масел.

Таким образом, мы доказали, что эфирные масла лимона и пихты обладают способностью очищать воздух закрытых помещений от микроорганизмов.

Основные результаты исследования:

1.эфирные масла оказывают негативное воздействие на развитие микроорганизмов: под воздействие всех исследуемых эфирных масел колонии бактерий значительно уменьшились по площади.

Более эффективным оказалось масло пихты

Поскольку эфирные масла доказали свою эффективность по борьбе с микроорганизмами содержащимися в воздухе учебных помещений, то их регулярное применение может помочь снизить уровень заболеваемости обучающихся в осеннее-зимний период, повысить иммунитет.

Предположение о том, что эфирные масла негативно влияют на развитие микроорганизмов (в том числе и вредных для человека) подтвердилась.

Заключение

Мы решили поставленные задачи. Мы доказали, что лимонное и пихтовое эфирные масла и выделяемые ими фитонциды обладают способностью очищать воздух закрытых помещений, таких как классные кабинеты, от микроорганизмов. Это особенно важно в условиях наших северных учебных заведений, когда нет возможности проветривать помещения, а в классах постоянно пребывает достаточно большое количество детей. Кроме того известно, что эфирные масла благотворно влияют на организм и на другом уровне. Известно, что эфирные масла улучшают работу нервной системы, влияют на умственную деятельность, улучшают самочувствие и поднимают настроение. Мы надеемся, что нам удастся продолжить эту увлекательную и интересную работу и исследовать действие других эфирных масел более масштабно на микрофлору воздуха.

Рекомендации по использованию эфирных масел условиях образовательного учреждения:

1.регулярно применять эфирные масла в условиях школы с целью профилактики «простудных заболеваний» среди обучающихся;

2.расставлять в учебных кабинета, местах массового скопления людей емкости, в которые вложены ватные диски с каплями эфирных масел – такой диск сохраняет свои свойства в течении 3-4 часов;

3.соблюдать обязательные условия: не более 1-2 капель за 1 раз добавление, 2-3 добавление за день, ежедневная смена ватных дисков, запах не должен ощущаться, применять курсами по 10-14 дней каждый месяц.

   Список литературы

1. Нетрусов А.И., Котова И.Б. Микробиология. – М.: Изд. центр «Академия», 2006.

2. Шлегель Г. Общая микробиология. – М.: Мир, 1986.

3. Нетрусов А.И. Практикум по микробиологии. – М.: Изд. центр «Академия», 2005.

4. Химия для любознательных. Э.Гроссе, Х.Вайсмантель.

5. Основы ароматерапии. Мак-Гилвери К., Рид Д.

6.Под ред. Захаренкова В.И. "Энциклопедия ароматов (Книги I, II, III, IV)"

7.Эфирные масла. Режим Доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Эфирные_масла

8. Химический состав эфирных масел https://forum.aromarti.ru/showthread.php?t=991

9. Ароматная история http://meroly.ru/aroma-m-1/aromatnaya-istoriya/

10. Иванова Е.Ю. Микробиология: Учебное пособие. - Воронеж: ИПЦ ВГУ, 2007. - 100 с.

11.Кондрашова Н.В., Ткаченко К.Г., Музыченко А.М., Шугая А.М. Опыты использования эфирного масла OriganumvulgareL. и O. tytthantum для борьбы с внутрибольничными инфекциями.\\ Раст.ресурсы, т.35, вып. 4, 1999, С.51-57