XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Исследование фитонцидной активности плодов клюквы и брусники

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Стасив А.А. 1

---

1МБОУ СОШ 46 с УИОП г. Сургут

Мадаминова Т.В. 1

---

1МБОУ СОШ 46 с УИОП г. Сургут

Работа в формате PDF

411.7 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

«Пейте больше жидкости» – такую фразу часто говорят доктора пациенту с диагнозом «простуда». Во время болезни доктор посоветовал пить больше жидкости компот, особенно морса.

А зачем больному морс? Я задалась вопросом что полезнее пить компот или морс? Так как я живу на севере самая распространённая ягода клюква и брусника, тем более я ее сама собирала на болоте.

Компот — это продукт прошедший термическую обработку. Даже если кусочки фруктов, или ягод просто заливать сиропом, а не варить, тепловое воздействие на ингредиенты достаточно сильное [1]

Морс – напиток из ягодного или фруктового сока без термической обработки.

В каком продукте морсе или компоте больше полезных веществ и что лучше пить во время недомогания?

Тема влияния термической обработки на сохранность фитонцидов актуальна для изучения в различных областях - пищевой промышленности, медицины, фармакологии. Термическая обработка продуктов питания, таких как овощи, фрукты, зелень и ягоды, является распространенным способом приготовления пищи. Однако, при нагревании фитонциды могут подвергаться разложению или потере их активности.

Сохранность фитонцидов, при термической обработке, может зависеть от разных факторов, таких как температура нагревания, и время нагревания. Некоторые виды фитонциды могут остаться неизменными или даже повысить свою активность при нагревании, в то время как другие способны полностью разрушиться или сократить свою активность. Изучение этого вопроса имеет большую практическую значимость для сохранения пищевой значимости и биологической активности фитонцидов в продуктах питания. [2]

Цель: Определить влияние термической обработки на фитонцидную активность ягод.

Задачи:

1. Изучить информацию о бактерицидных свойствах растений клюквы и брусники, жизнедеятельности инфузорий и способах ее выращивания

2. Освоить методику контактного определения фитонцидной активности по Б.П.Токину.

3. Выявить воздействие фитонцидов на инфузорий.

4. Провести сравнительный анализ действия разных фитонцидов на инфузорий.

Гипотеза исследования – Действие температуры снижает фитонцидную активность в плодах растений

Объект исследования - ягоды растений клюква, брусника

Предмет исследования - фитонцидная активность ягод клюквы, брусники.

Методы исследования - теоретические – изучение литературных источников и интернет-публикаций, практические – анализ, сравнение, наблюдение, эксперимент.

Глава 1.

1.1 Основные сведения о фитонцидах

Фитонциды – это биологически активные вещества, выделяемые растениями. Активные вещества с антибактериальным влиянием были открыты в 1928 году Б.П. Токиным. Противобактериальная активность в разной степени присуща всем растениям, это составляющая иммунитета растений. Что было определено на основе клеточной теории фагоцитарного иммунитета И.И. Мечникова [3].

Действие фитонцидов состоит в том, что они вызывают определенные изменения клетки микроорганизмов: растворяют клеточные органоиды, подавляют дыхание разрушают оболочку или составные части протоплазмы. [4]

Значитаельный момент состоит в том, что биологически активные не изменяют генетический аппарат микроорганизмов, а воздействуют на способность убивать и подавлять рост микроорганизмов обусловлена химическим составом этих веществ.

Фитонциды благоприятно действуют на организм человека участвуют в обмене веществ, благоприятно воздействуют на процесс кровообращения в мозгу, нормализуют сердечный ритм и артериальное давление, снижают уровень сахара в крови, состояние печени, бактерицидную активность кожи, а также на иммунную и нервную систему

Образуемые растениями биологически активные вещества разнообразные по химическому составу. Они обладают способностью предотвращать рост бактерий, простейших одноклеточных животных, микроскопических грибов и вирусов. Фитонциды – главный фактор иммунитета растений, защита растений от различных инфекций. Их называют также «нативными антимикробными веществами растений» [5].

Растения обладают фитонцидными свойствами, что характерно для растительного мира в целом. Одни организмы образуют преимущественно сильно летучие фитонциды, другие — менее летучие, разный и их химический состав. Бактерицидные свойства одних растений позволяют уничтожать микроорганизмы полностью, другие только задерживают рост и размножение микроорганизмов.

Так же доказана различная фитонцидная активность в разные вегетационные периоды растений, а также на этапах их хозяйственного хранения. Здоровые и ослабленные растения по-разному продуцируют данные вещества.  В настоящее время установлены сотни тысяч видов, разновидностей, сортов растений, которые обладают фитонцидными свойствами. Способность растений воздействовать на патогенные микроорганизмы, зависит и от физиологического состояния (больное или здоровое растение), климатических и почвенных условий, времени суток.

Несмотря на то, что наука о фитонцидах еще очень молода, но у нее большое будущее, ученые работают над применением фитонцидов в различных областях. На данном развития науки фитонциды многих растений находят применение не только в медицине, в ветеринарии, защите растений, при хранении плодов и овощей, а также в пищевой промышленности. Защитный мехенизм фитонцидов проявляется не только в уничтожении микроорганизмов, но и в подавлении их размножения в отрицательном  хемотаксисе и  подвижных форм микроорганизмов [6].

От каких факторов зависит активность фитонцидов? И сохраняются ли фитонциды после теплового воздействия.

1.2 Биологические особенности клюквы

Клюква  цветковое растение семейства Вересковых, вечнозеленый стелющийся кустарничек, растущий на болотах в Северном полушарии. Плоды всех видов клюквы съедобны, активно применяются в кулинарии и пищевой промышленности.

Чаще всего для лечения простуды рекомендуется пить морс из клюквы. В клюкве присутствуют витамины группы B, К1 и т. д., а также калий, железо и т.д. Пикантную кислинку клюкве придают лимонная, бензойная, хинная, гиппуровая, яблочная и другие кислоты

В чем польза клюквы? Оказывает жаропонижающее и мочегонное действие. Входящие в составе клюквы вещества прекращают процесс размножения бактерий и препятствуют их фиксации к стенкам мочевого пузыря, поэтому клюквенный морс назначается при профилактике циститов.

Повышает потоотделение, выводит лишнюю жидкость, соли и токсины из организма, ускоряя обменные процессы. В жару не заменим клюквенный морс избавляющий от отеков.

Оказывая противовоспалительный и антибактериальный эффект, плоды клюквы эффективно «сражаются» не только с простудой, но с воспалительными процессами и заболеваниями почек, а бензойная кислота участвует в регуляции свертываемости крови.

При кипячении биологическая активность веществ уменьшается. Чтобы сохранить лечебные свойства ягод и витамины, готовим «здоровый» клюквенный морс! Ингредиенты: ягоды клюквы – 550 г, очищенная вода – 1,7–2 л сахарный песок или мед – 125 г или по вкусу. [7].

1.3 Биологические особенности брусники

Брусника — дикорастущий кустарничек, семейства Вересковых с небольшими красными и терпкими на вкус ягодами. Произрастает в северных регионах и имеет множество полезных свойств. Эта сладко-кислая ягода чрезвычайно не только в России, но и Северной Америке, европейских странах, где используется в качестве ингредиента для приготовления десертов, компотов, варенья и соков. Ягоды и листья брусники известны своими целебными свойствами, благодаря которым они часто применяется в кулинарии и медицине.

Благодаря своему химическому составу, брусника считается одной из самых полезных ягод. Она содержит большое количество витаминов, минералов и антиоксидантов, необходимых для поддержания здоровья – А, В, С, Е, К, фолиевая кислота и калий.

В состав брусники, входят антоцианы, которые обладают антиоксидантными свойствами и способствуют укреплению иммунной системы. Кроме того, брусника содержит органические кислоты, которые помогают поддерживать здоровье пищеварительной системы. [8].

1.4 Метод фитонцидной активности растений по их воздействию на простейших (по Б.П. Токину).

В данной исследовании предлагаем используем метод оценки фитонцидной активности растений по их влиянию на простейших.

Растения производят фитонциды для того, чтобы гарантировать себе защиту от бактерий, грибков и микроорганизмов, которые могут вызвать различные заболевания. Число фитонцидов, выделяемых растение, модифицируется в ходе онтогенеза, увеличивается при ранении растения.

По словам ученого Б.П. Токина, одного из первых изыскателей фитонцидов, растение с помощью фитонцидов «само себя стерилизует». В здоровом растении фитонциды участвуют также в разнообразных обменных процессах. В своей работе «Влияние измельченных листьев некоторых видов комнатных растений на культуру инфузорий» он описал интересное наблюдение. Если на предметное стекло нанести кашицу из растертого лука или чеснока, а рядом капельку воды, в которой плавают выращенные специфическим образом инфузории, то через несколько минут простейшие погибнут. Еще более функциональным выявился клеточный сок многих растений. Так, плазматический сок лука, чеснока, герани и других растений, если его смешать с каплей жидкости, содержащей различные микроорганизмы, вызовет быструю, нередко мгновенную их гибель. Это свойство выработалось у растений в процессе эволюции и для самих растений стало важным защитным фактором. Так были открыты фитонциды, и в 1928-1930 годах была поставлена проблема фитонцидов, исследованием которой занимаются многие ученые.

Для определения фитонцидной активности растений применялась методика контактного воздействия на простейших( по Б.П. Токину). Основательно данная технология описана А.И. Федоровой и А.Н. Никольской в практикуме по экологии и охране окружающей среды как проба с простейшими [8]

1.5 Биологические особенности инфузории туфельки

К типу Инфузории, или Ресничные, причисляется наиболее сложно организованные простейших: располагающее несколько ядер, различающихся по строению и функциям.

Большинство инфузорий — свободноживущие морские и пресноводные простейшие. Есть организмы, которые обитают среди мха и в заболоченных почвах. Реже встречаются паразиты разнообразных животных, а также симбионты.

Среди простейших двуядерных инфузорий есть планктонные виды, плавающие в толще воды, а также, ползающие по дну и поверхности водных растений и ведущие образ жизни.

Зоопростейшие инфузории принимают всевозможные наружные раздражители и реагируют на них. В большинстве случаев, ответом на раздражение начинается перемещение в пространстве. Это может составлять целеустремленное движение к источнику раздражения или от него. Когда инфузория движется к раздражителю, говорят о положительном таксисе, если она движется  от раздражителя — об отрицательном.

Глава 2. Экспериментальная часть

2.1 Эксперимент «Получение культуры простейших»

Были исследованные разнообразные способы выращивания инфузории туфельки. Использовано и проверено несколько технологий получения культуры простейших.

Способ №1 Разведение на корме рыб

Банку из стекла наполнить водой из аквариума, для питания инфузории добить листья деревьев, салата, кожура огурца и т. п. Добавить сухой рыбий корм из растительных компонентов. Установить сосуд на освещённое место, сосуд не закрывать. Несколько раз в день содержимое бережно перемешивается.

Способ №2 Разведение инфузорий на сене

Для разведения инфузорий используют сенный настой. 10 грамм сена заливают литром воды и кипятят 20 минут. (Приложение1, рис. 1) Затем фильтруют и разбавляют равным количеством или двумя третями отстоянной воды. При кипячения погибают микроорганизмы, но сохраняются споры бактерий. Через 2-3 дня из спор развиваются сенные палочки, служащие пищей для инфузорий.

Способ №3 Использование тыквы

Мелкие кусочки корочки, внутренней мякоти высушивают. Сухие кусочки в стеклянную банку с отстоявшейся водопроводной водой температурой 26°С, вносят каплю воды с аквариума . 

Таб. 1 «Результативность способов выращивания инфузории туфельки»

Вывод- Лучший способ, который дал результат №1 используя воду аквариума и корм для рыб. Полученные простейшие активно двигаются. Причин неуспеха во 2 и 3 способе много от нарушения в технологии получения культуры, до сезонных изменений в циклическом ритме жизни простейших

2.2 Эксперимент

«Действие фитонцидов на культуру инфузории 

туфельки без термической обработки»

Оборудование: ягоды клюквы, брусники, микроскоп, ступка с пестиком, пипетка, предметные и покровные стёкла, сосуд с культурой инфузорий, ткань для протирания микроскопа и предметного стекла, чистая вода для промывания, секундомер.

Выполнение работы:  получили сок из ягод, приготовили 30% раствор (3мл. сока и 7 мл воды), вытяжку настоять 1 сутки. (Приложение 1, рис. 2)

Поместили каплю раствора с культурой инфузорий туфельки на предметное стекло, наблюдали за активностью инфузорий под микроскопом при увеличении в 40 раз. Методика работы с микроскопом стандартная. (Приложение1, рис. 4) Нанесли раствор ягод рядом с каплей культуры инфузорий

Наблюдали за изменением активности инфузорий, до их гибели, отмечая время с помощью секундомера. Опыты проводились по 3 раза. Данные заносились в таблицу. Провели расчёт фитонцидной активности по по формуле: А = 100:Т, где А – фитонцидная активность (в процентах,%), Т – время

Таб. 2 «Сравнительная характеристика фитонцидной активности Клюквы»

Таб. 3 «Сравнительная характеристика фитонцидной активности Брусники»

Вывод: с помощью секундомера отмечая время первоначальной активности простейших, время замедления движения и время их гибели. Картина гибели простейших под влиянием фитонцидов различна -сморщивание или простое прекращение движения и проведя расчет фитонцидной активности плодов клюквы и брусники. Фитонцидная активность без термической обработке плодов Брусники составляет 70,92 %, что на 12,39% больше чем у Клюквы

2.3 Эксперимент «Действие фитонцидов на культуру инфузории туфельки после термической обработки»

Оборудование: ягоды клюквы, брусники, микроскоп, ступка с пестиком, спиртовка, спички, держатель пробирок, пипетка, предметные и покровные стёкла, сосуд с культурой инфузорий, ткань для протирания микроскопа и предметного стекла, чистая вода для промывания, секундомер.

Выполнение работы:  получили сок из ягод, приготовили 30% раствор (3мл. сока и 7 мл воды), раствор нагрели на спиртовке в течении 3 мин, после закипания, полученную вытяжку настоять 1 сутки. (Приложение1, рис. 3)

Нанесли каплю с культурой инфузорий на предметное стекло, наблюдали за активностью инфузорий под микроскопом при увеличении в 40 раз. Методика работы с микроскопом стандартная. (Приложение1, рис. 5) Нанесли раствор ягод рядом с каплей культуры инфузорий

Таб. 4 «Сравнительная характеристика фитонцидной активности Клюквы после термической обработки»

Таб. 5 «Сравнительная характеристика фитонцидной активности Брусники после термической обработки»

Выводы: Фиксируя с помощью секундомера, время гибели инфузории туфельки и проведя расчет фитонцидной активности выяснила, что активность плодов Брусники, после термической обработке составляет 41,49%, что на 12,92 % выше чем у Клюквы.

Заключение

В ходе исследования изучены литературные источники по теме. Выявлен механизм воздействия фитонцидов, факторы, действующие на степень фитонцидной активности плодов растений.

Определен оптимальный способ по выращиванию инфузории туфельки.

Изучена фитонцидная активность в зависимости от температурного воздействия.

Выяснили, что плоды брусники обладают более высокой фитонцидной активностью как в сыром так и термически обработанном виде.

В ходе работы отчасти подтвердилась гипотеза – при термической обработке снижается фитонцидная активность в случае с плодами клюквы на 48,81% , с брусникой 58,5%, но активность брусники выше как в сыром, так и после обработки.

Выполнив работу, мы доказали, что северные ягоды брусника и клюква обладают фитонцидной активностью. А при простуде лучше использовать морс, напиток без термической обработки, чем компот. Ягоды брусники содержать более эффективные фитонциды чем клюква.

Список использованной литературы и источников

1. https://food.ru/articles/5136-kak-pravilno-varit-kompot

2. https://kartaslov.ru/значение-слова/фитонциды

3. Багрова Л.А. Детская энциклопедия «Я познаю мир». Том растения. - М.: ТКО «АСТ», 1996. –[с.27 -28].

4. Гродзинский Д.М. Надежность и элементарные события процессов старения биологических объектов. – М.: «Просвещение»,1986.-[с.208].

5. Аникеев В.В., Лукомская К.А. Руководство к практическим занятиям по микробиологии.- М.: «Просвещение», 1983.- [с. 127].

6. Токин Б.П. Целебные яды растений. Повесть о фитонцидах / Б.П. Токин. – Лениздат, 2014 [с.161-163].

7. https://rskrf.ru/tips/eksperty-obyasnyayut/mors-pit-zdorovym-byt/

8. https://ria.ru/20230331/brusnika-1862105520.html

9. Федорова А.И., Никольская А.Н. Практикум по экологии и охране окружающей среды. – М.:Владос, 2001. – [с.61-63].

Приложение 1