XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Влияние растений, обладающих фитонцидными свойствами, на сохранность пищевых продуктов

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы

Агафонова А.А. 1

---

1МБОУ г. Иркутска гимназия №3

Ян Е.Ю. 1

---

1МБОУ г. Иркутска Гимназия №3,

Работа в формате PDF

105 KB

Введение

Продукты питания нуждаются в особом отношении. Многие из них относятся к категории скоропортящихся, поэтому их необходимо хранить в определенных условиях. Грамотное хранение пищевых продуктов позволяет не только предотвратить их порчу и продлить срок жизни, но и сохранить биологическую ценность. Неправильный подход к сохранению продуктов может привести к тяжелым отравлениям [4].

Так как с вопросом хранения пищевых продуктов мы сталкиваемся ежедневно, то меня он заинтересовал, и я приступила к его изучению.

Мы все знаем, что продукты питания приходят в негодность под влиянием микроорганизмов, на наличие которых могут оказать такие факторы, как температура, влажность, освещенность, воздухообмен, а также их соседство с другими продуктами. Люди научились увеличивать срок хранения пищевых продуктов за счет термической обработки, в т.ч. с применением бытовой техники, но как быть, если вдруг эта техника сломалась, либо человек оказался в условиях, когда бытовой техники нет под рукой. Изучая литературу, я узнала, что в прошлом люди для сохранности пищевых продуктов применяли различные растения, которые обладали фитонцидными свойствами и мне стало интересно действительно ли определенные продукты питания и растения, содержащие фитонциды помогают сохранять продукты питания дольше.

Целью своей работы я определила установление факта влияния различных растений, обладающих фитонцидными свойствами, на сохранность пищевых продуктов.

Для достижения цели были определены следующие задачи:

1. изучить информацию растениях, обладающих фитонцидными свойствами,

2. выбрать растения, обладающие фитонцидными свойствами,

3. провести эксперимент влияния растений, обладающих фитонцидными свойствами на сохранность пищевых продуктов,

4. сделать выводы.

Объектом исследования стали хлеб белый, сыр, алоэ, чеснок, горчица.

Предметом исследования явилось влияние растений, обладающих фитонцидными свойствами, на сохранность пищевых продуктов.

Гипотезами проекта является:

1. Я предполагаю, что растения, обладающие фитонцидными свойствами могут увеличить сроки хранения пищевых продуктов.

2. Я предполагаю, что разные растения, обладающие фитонцидными свойствами, могу в разной степени увеличивать сроки хранения пищевых продуктов.

Свою исследовательскую работу я проводила, изучая литературу, наблюдая за процессом через фото и записи в дневнике.

I. Теоретическая часть

1.1. Открытие Токина

От «отрицательных» микроорганизмов, причины всяческих заболеваний, необходимо постоянно защищаться. Животный мир имеет собственный иммунитет. Свою систему защиты имеют и растения. Они выделяют в атмосферу некие летучие вещества, помогая таким образом себе и окружающему миру. Дезинфицирующие свойства у «зеленых» проявляются по-разному. Эти антимикробные вещества, продукт растительного мира, и были названы русским ученым Токиным Б.П. «фитонцидами».

Фитонцидами называют вещества растительного происхождения, способные уничтожать вредные микроорганизмы или препятствовать их росту. А Борис Петрович Токин – советский биолог, который первым в начале XX века создал теорию об этих защитниках растений и дал им подходящее название.

Само слово сложилось из греческого «phyton», в переводе «растение», и латинского «caedo», или «убиваю». Понятие «фитонциды» в полной мере отражает механизм действия этих веществ, выступающих заступниками растений, предоставляющих им возможность противоборствовать с патогенной флорой.

В 1928 году Токин, будучи студентом МГУ, впервые заявил о фитонцидных свойствах растений. Его выводы основывались на результатах бессчетных исследований. Самые простые опыты, когда лук или чеснок, хрен или редька натираются на терке и смешиваются с водой, демонстрировали гибель бактерий и простейших, обитающих в той воде и оказавшихся в новой, агрессивной для них среде. Впоследствии стали известными и другие их свойства, а также установлена роль в поддерживании иммунитета растений.

1.2.Разновидности фитонцидов

Различают два основных типа растительных антимикробных средств:

а) внутренние;

б) летучие.

Внутренние располагаются в клетках растительного организма, и являются конституциональными (например, содержаться в соке растений).

Летучие выделяют растением в окружающую среду, и реализуют свою антибактериальную активность на поверхности листьев и плодов растения. Другая разновидность фитонцидов может быть сформулирована на основе их химической формулы, однако стоит отметить, что большинство фитонцидов являются эфирными маслами, однако существуют аминокислоты, полисахариды, липоидные соединения, которые также обладают антимикробной активность. Чаще всего подобные биоорганические соединения являются вторичными продуктами метаболизма растительного организма.

Другая разновидность фитонцидов может быть сформулирована на основе их химической формулы, однако стоит отметить, что большинство фитонцидов являются эфирными маслами [1].

Также разделить фитонцидные растения на группы можно следующим образом:

1. Алоэ, каланхоэ, толстянка и др., обладающие антибактериальной, антивирусной активностью, способные подавлять стрептококки, стафилококки, сарцины, плесневые грибы.

2. Герань, мирт, лимон, молочай и др., обладающие лечебным действием.

3. Хлорофитум, фикус, циссус и др., поглощающие вредные газы из воздуха [3].

1.3. Активность фитонцидов

Фитонцидная активность у разных видов растений может существенно отличаться:

а) Несопоставимо противомикробное действие фитонцидов листьев деревьев и их плодов.

б) Выделяемые одними растениями, фитонциды губительны для микроорганизмов разных типов (бактерии, грибки, простейшие и т. п.), другими – усмиряют строго конкретные виды.

в) От одних вредоносные микробы гибнут, другие – препятствуют росту их и распространению.

Влияние на свойства летучих веществ могут оказывать разные факторы:

а) температура воздуха. С ее повышением увеличивается и концентрация фитонцидов.

б) влажность воздуха. Во влажной среде число природных антибиотиков становится меньше.

в) время суток. Днем производится их во много раз больше. В утренние и вечерние часы – меньше.

г) свет и тень. Меньше фитонцидов производят деревья, находящиеся в тени.

В смешанном лесу биологически активных веществ вырабатывается поменьше, чем в березняке или сосновом бору.

Благодаря подобному многообразию, фитонциды создают у растений невосприимчивость болезней, поддерживают их природный иммунитет [3].

1.4. Растения, содержащие фитонциды

Особый интерес представляют продукты питания – источники фитонцидов. Список их большой, и все продукты, что в нем могут быть представлены, только растительного происхождения. Ведь содержатся природные антибиотики во многих популярных фруктах и овощах. Несомненный плюс растительных антибиотиков – наличие особых веществ, спасающих от вирусов, бактерий и грибков сразу. А это означает, что созданные природой лекарства куда более совершенные, чем вышедшие из медицинских лабораторий.

Так что необходимо проявлять заботу о своем иммунитете и включать продукты с фитонцидами в рацион, особенно в пору простуд -самыми популярными являются лук и чеснок.

Лук – продукт уважаемый – с простудными и острыми респираторными заболеваниями хорошо справляется, и любое блюдо с ним вкуснее. Говорят, что лук «от семи недуг». Повышает иммунитет, способствует нормализации обмена веществ и кишечной флоры, истребляет патогенные микроорганизмы, очищает кровь. Отличный помощник в борьбе с фурункулезом. Лучше всего употреблять сырым, но полезен и вареным, тушеным и жареным. Или просто положить нарезку в помещении, где обитает больной. Для микробов чистая погибель.

Чеснок – это создание природы активно использовалось в военные годы – им лечили гнойные раны, даже гангрену, истребляли кожных и кишечных паразитов. Чеснок содержит фитонциды, настолько эффективные при лечении вирусных заболеваний, что антибиотикам химическим уступает самую малость. Он даже способен предупреждать онкозаболевания.

Продуктов, содержащих фитонциды много, основными же из них являются: базилик, горчица, гранат, грейпфрут, имбирь, капуста, корица, лимон, мед и прополис, редька, хрен, ягоды (брусника, голубика, калина красная, клюква, малина, облепиха, черная смородина).

Фитонцидами богаты также растения, используемые нами в горячих напитках: мята, мелисса, розмарин, душица, ромашка, корица и др. А еще специи, так любимые хозяйками за их способность к сохранению домашних заготовок длительное время.

Подсчитано, что зелеными насаждениями нашей планеты выделяется в атмосферу порядка 490 млн. тонн летучих веществ. Рекордсменами признаны хвойные растения. Фитонциды содержатся в любом растении. Оно способно выделять летучие вещества и здоровыми, и травмированными листьями. У одних вырабатываются сильно-летучие фитонциды, у других – мало-летучие. И совсем необязательно для этого обладать сильным запахом.

Самыми популярными являются:

• лист дуба уничтожит инфузорию, попавшую на него.

• черемуха и липа смертельно опасны для золотистого стафилококка.

• тополь и береза – скорее других уничтожают вредных и опасных микробов.

• ветки бузины отпугнут грызунов.

Фитонциды растений имеют химическую природу. И чаще всего, это целый комплекс: гликозиды, терпеноиды, дубильные вещества и т. п.

Возьмем для примера черемуху. В летучих фракциях ее почек имеется синильная кислота, а листья содержат цианосодержащие гликозиды. Стоит произойти контакту с микробами и бактериями, как природные фитонциды начинают выделяться.

Есть растения, которые теряют фитонцидные свойства, умирая, а есть и другие, у которых они сохраняются надолго. Пример тому – древесина лиственницы. Она хранится тысячи лет, а все благодаря фитонцидными свойствам растения [3].

1.5. Действие фитонцидов на человека

Фитонциды растений не оказывают негативного влияния на организм человека, в который они могут поступать ингаляционным, либо трансдермальным путем. Первый путь поступления преобладает над вторым. Доказательством вышесказанного утверждения может послужить прогулка человека по хвойному лесу (хвойные растения – один из основных источников фитонцидов). Доказано, что в лесном воздухе содержится в 300 раз бактерий меньше, чем в городском и самым полезным считается сосновый воздух в лесу. Данная прогулка обычно положительно сказывает на состояние здоровья человека, это происходит по двум следующим причинам: кровь человека насыщается кислородом в больше степени, нежели в городской среде, а также бактерии, которые находятся в легких уничтожаются под действием парящих в воздухе фитонцидов, которых достаточно много на территории типичного хвойного леса [2].

На Тайване, в Южной Корее и Японии существует терапевтическая техника, известная, как «купание в лесу», при которой люди активно вдыхают фитонциды, образуемые деревьями и растениями, чтобы улучшить здоровье.

Будет заблуждением утверждать, что летучие фитонциды для человека всегда полезны. Известны растения, способные спровоцировать ухудшение самочувствия, вызвать головокружение, даже тошноту. Есть травы и кустарники, высокое содержание микроорганизмов в которых делает их ядовитыми. Их фитонциды называют фитотоксинами. Пример тому – багульник болотный, от аромата которого кружится голова, а тканевые соки и пыльца способны вызвать отравление:

То же самое можно сказать о магнолии, цветы которой источают ядовитый аромат. Достаточно оказаться в долго не проветренном помещении с веточкой магнолии, и удушье, кашель, слезотечение, даже потеря сознания гарантированы.

Даже переизбыток фитонцидов способен вызвать головокружение. Так часто случается, если слишком долго оставаться в хвойном бору или долго вдыхать аромат букета черемухи. Но дискомфорт пройдет, как только вернетесь к обычным делам.

Правда, это актуально лишь для растений. Пресытиться летучими микроэлементами от продуктов вряд ли получится. Даже признанные лидеры по их присутствию, чеснок и лук, подобного состояния не вызовут. Уже через полчаса после нарезки биоактивные вещества из них улетучатся, как, впрочем, и при термообработке [3].

В медицинской практике применяют препараты лука, чеснока, хрена, зверобоя пронзеннолистного и др. растений, содержащих фитонциды, для лечения гнойных ран, трофических язв. Фитонциды ряда других растений стимулируют двигательную и секреторную активность желудочно-кишечного тракта, сердечную деятельность.

Защитная роль фитонцидов проявляется не только в уничтожении микроорганизмов, но и в подавлении их размножения, в отпугивании насекомых и т. п.

2. Практическая часть

   1. Подготовительная работа к проведению эксперимента

Для изучения влияния фитонцидов, выделяемых различными растениями, на сроки хранения продуктов питания мной были выбраны образцы продуктов: сыр и хлеб белый.

В качестве растений, обладающих фитонцидными свойствами я выбрала алоэ, чеснок и горчицу.

Чашки Петри (стерильные) я применила в качестве оборудования для размещения в них продуктов и фитонцидных растений.

2. 2. Эксперимент

Я поместила кусочки сыра и белого хлеба с растениями, обладающими фитонцидными свойствами (алоэ, чеснок и горчицу) в чашки Петри. Отдельно в чашки Петри были помещены контрольные образцы – базовый продукт питания на котором проводится опыт. Эксперимент начался.

Свои наблюдения я записывала в дневнике.

2. 3. Результаты эксперимента

2.3.1 Эксперимент с хлебом

а) Плесень появилась самой первой на «контрольном образце», т.е. там, где, в чашке Петри располагался только хлеб (далее по тексту «контрольный образец «Хл»») на третий день от начала эксперимента. Внешне кусочек хлеба в большей части площади покрылся белым слабо заметным налетом, а в одной из частей его появился зелененькие точечки плесени. На остальных образцах (с алое, чесноком и горчицей) плесень отсутствовала.

б) В чашке Петри с хлебом и алоэ плесень появилась на четвертый день с момента начала эксперимента, в чашке с контрольным образцом «Хл» плесени прибавилось – зелененькие «точки» увеличились по площади, в чашке с чесноком и горчицей плесень отсутствовала.

в) В чашке Петри с хлебом и чесноком плесень появилась на пятый день и выглядела, как легкий белый налет. В чашках Петри с контрольным образцом «Хл», с алое плесень продолжала нарастать.

г) горчица держала рост плесени и на седьмой день, когда мной было принято решение остановить эксперимент.

Следовательно, фитонциды горчицы дольше алоэ и чеснока препятствовали росту плесени.

2.3.2 Эксперимент с сыром

а) Плесень появилась самой первой на «контрольном образце», т.е. там, где, в чашке Петри располагался только сыр (далее по тексту «контрольный образец «С»») на четвертый день от начала эксперимента (утром) – внешне представляла легкий белый налет. В остальных образцах (с алое, чесноком и горчицей) плесень отсутствовала.

б) В чашке Петри с сыром и алоэ плесень появилась на четвертый день к вечеру с момента начала эксперимента, в чашке с контрольным образцом «С» плесени прибавилось, в чашке с чесноком и горчицей плесень отсутствовала.

в) Чеснок сдерживал рост плесени до шести дней с момента начала экскремента.

г) Горчица же не позволила появиться плесени до конца эксперимента.

Следовательно, фитонциды горчицы дольше алоэ и чеснока препятствовали росту плесени.

Заключение

Обе гипотезы моего исследовательского проекта подтвердились:

• Растения, обладающие фитонцидными свойствами могут увеличить сроки хранения пищевых продуктов.

• Разные растения, обладающие фитонцидными свойствами, могу в разной степени увеличивать сроки хранения пищевых продуктов.

Тема моей исследовательской работы «Влияние растений, обладающих фитонцидными свойствами, на сохранность пищевых продуктов» оказалось очень интересной и познавательной. Полученные результаты позволили убедиться в эффективном действии фитонцидов и подтвердили ценные фитонцидные свойства. Растения, выделяющие фитонциды, нужно использовать при хранении продуктов, как в повседневной бытовой жизни, так и в промышленности.

Список использованных источников и литературы

1. https://nauka.club/biologiya/gde-soderzhatsya-fitontsidy-i-mogut-li-polnotsenno-zamenit-antibiotiki.html (Где содержатся фитонциды и могут ли полноценно заменить антибиотики? Текст: электронный//Наука.Club. Главный по образованию. 11 декабря 2021г.).

2. https://studme.org/292756/ekologiya/konstitutivnye_mehanizmy_ustoychivosti (Конститутивные механизмы устойчивости. – Текст: электронный// ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ//Кузнецов В.В. 2018).

3. https://mentors.team/interesnoe/fitoncidy-antibiotiki.html (Подробно о фитонцидах, как о растениях антибиотиках. – Текст: электронный// Марина Золоторенко.3.11.2020).

4. https://friax.ru/stati/hranenie-pishchevykh-produktov (Хранение пищевых продуктов. – Текст: электронный//).

5. https://threelab.ru/blog/chashka_petri_chto_eto_naznachenie_i_sfery_primeneniya/ (Чашка Петри: что это такое, назначение и сферы применения – Текст: электронный//Блог. Трилаб. 23октября.2021).

Краткий словарик

1. Конституциональный тип растения - анатомо-морфологические, химические, физиологические особенности тканей растений [2].

2. Чашка Петри(также известная как тарелка Петри), как и пробирка, – это лабораторный инструмент, представляющий собой неглубокую прозрачную чашу с крышкой, низкий сосуд, обычно, в форме цилиндра [4].

Приложение 1

ДНЕВНИК НАБЛЮДЕНИЯ

Влияние растений, обладающих фитонцидными свойствами, на сохранность пищевых продуктов