III Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ИНФУЗОРИИ КАК БИОИНДИКАТОРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА СРЕДЫ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Апунов М.П. 1

---

1

Виноградова Е.И. 1

---

1

Работа в формате PDF

0.9 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

1.Введение

В наши дни проблема правильного и здорового образа жизни наиболее актуальна. Современное население часто прибегает к использованию в своей хозяйственной деятельности различных синтетических моющих средств; использует в пищу продукты, содержащие различные пищевые добавки и усилители вкуса. Что представляют собой эти моющие средства и продукты питания, безопасны ли они для здоровья человека? Ведь большинство из нас пользуются ими, не задумываясь о своем здоровье.

Одним из условий рационального здорового питания и использования современных СМС является то, что пища и моющие средства должны быть безопасными и соответствовать санитарным нормам и правилам, действующими в РФ. К сожалению, все чаще источником опасности для здоровья становятся сами продукты питания и моющие вещества, об это свидетельствуют многочисленные статьи, предупреждения в СМИ. То, что вчера еще было частым гостем в нашем рационе и быту, сегодня, содержат вещества, наносящие непоправимый вред нашему здоровью.

Организм человека сложно устроен, поэтому быстро проследить его ответную реакцию на вредные продукты и вещества не всегда удается, однако, накапливаясь в организме, они со временем начинают проявляться. Это приводит к нарушению целостности и работы многих систем органов. Мне стало интересно, каким образом это происходит? Поэтому изучение данной темы для меня является актуальным.

Чтобы увидеть быструю реакцию на примере живых организмов, мною были выбраны простейшие, на примере инфузорий.

Перед началом исследования мы выдвинули гипотезу: поскольку инфузории обладают высокой чувствительностью, у них будет наблюдаться быстрая ответная реакция при воздействии на них СМС и продуктами, содержащими усилители вкуса и пищевые добавки.

Цель работы: изучить влияние продуктов, содержащих усилители вкуса и пищевые добавки, и СМС на живые организмы, на примере инфузорий.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1. Сделать обзор литературы по данной проблеме;

2. Определить влияние усилителей вкуса и веществ, входящих в состав СМС на здоровье человека;

3. Исследовать влияние продуктов питания, содержащих усилители вкуса на культуру инфузорий;

4. Исследовать влияние СМС на культуру инфузорий.

В качестве объекта исследования выступили инфузории, предметом исследования стали продукты питания, содержащие усилители вкуса (чипсы, приправа, лапша быстрого приготовления, лимонад) и СМС.

При написании работы были использованы следующие методы:

- наблюдение;

- эксперимент;

- чтение и анализ литературы.

2. Глава 1. Теоретическая часть

2.1. Обзор литературы

Усилители вкуса и пищевые добавки – это вещества, улучшающие цвет, запах, вкус, внешний вид продукта или его консистенцию. Самыми распространенными являются соли глутаминовой кислоты – глутамат натрия.

В настоящее время в мировой пищевой промышленности используется около 2 тыс. пищевых добавок и усилителей вкуса. Каждому присвоен цифровой 3-х - или 4-хзначный номер с предшествующей ему литерой «Е» (Europe) [6].Согласно системе «Кодекс алиментариус», классификация пищевых добавок производится по их назначению и выглядит (таблица 1, приложение 1).

Информация о применяемых добавках широко публикуется, учитывая права потребителей. Это разработано и утверждено в Федеральном законе «Основы законодательства Российской Федерации об охране здоровья граждан» от 22.07.1993; «О качестве и безопасности пищевых продуктов» от 02.01.2000. № 29-ФЗ, СанПиН 2.3.2.1293-03; «Гигиенические требования по применению пищевых добавок» – с 12 июня 2003 года, которые постоянно совершенствуются и адаптируются к международным правилам и нормам [7]. В нашей работе мы исследовали усилитель вкуса и аромата. Это «Е621».

На сегодняшний день существует большое количество различных СМС, которые можно объединить в следующие группы (таблица 2, приложение 2)

СМС изготовлены из нефти, содержат энзимы, фосфаты (те же удобрения), агрессивные отбеливающие вещества, синтетические отдушки, красители, консерванты, загустители и т.д. Основа всех синтетических моющих средств – анионные ПАВы (поверхностно-активные вещества). Это высокотоксичные химические соединения [1].

Если всерьез учитывать влияние на здоровье, то многие моющие и чистящие средства, порошки, аэрозоли, жидкости и пр. бытовую химию лучше заменить натуральными или хотя бы менее опасными аналогами. И сделать это не так сложно. Экологичных и безопасных средств в нашем распоряжении много (таблица 3, приложение 3)

Как видно из таблицы, народные средства тоже можно использовать для очистки и уборки. В отличие от синтетических моющих средств, они не содержат химические вещества, оказывающих токсическое воздействие на организм.

2.2. Влияние усилителей вкуса и веществ, входящих в состав СМС на здоровье

Без бытовой химии сложно поддерживать чистоту, однако стоит учитывать и тот вред, который она может нанести нашему здоровью. Большинство используемых синтетических моющих средств содержит опасные вещества, вызывающие аллергию, раздражение кожи, воспаление слизистых оболочек глаз и носа, кашель и приступы астмы, и даже онкозаболевания (рак).

У некоторых людей синтетические моющие средства вызывают раздражение кожи, зуд, покраснение и отек. Поэтому лицам с повышенной чувствительностью к химическим веществам, страдающим аллергией, бронхиальной астмой, крапивницей, экземой, пользоваться СМС нужно особенно осторожно, тщательно соблюдая правила указанные на упаковке.

Через одежду СМС очень быстро проникают через кожу в организм. Идет постоянная интоксикация организма. Человек подвергается постоянной химической атаке. Порой ни пациент, ни врач не догадываются, насколько серьезно влияет на наше здоровье бытовая химия [1].

2.3. Характеристика инфузорий

Обычно инфузорий (лат. «инфузус» — влитый куда-ли­бо, разлитый в чем-либо) разводят в сенном настое, т.е. в травяной наливке. Отсюда пошло название «наливчатые» животные или, иначе, инфузории [6].

Инфузории являются одноклеточными животными, у которых клетка функционирует как целостный организм. Наружный слой цитоплазмы инфузории уплотнен, образуя пелликулу, которая придает животному определенные очертания, характерные для каждого вида инфузорий (рис.1). Наличие плотной оболочки придает инфузориям постоянную форму тела. Однако инфузории сохра­нили способность в ответ на внешние раздражения изги­баться, вытягиваться и сжиматься, меняя очертания тела.

Защитные реакции инфузорий могут носить разно­образный характер: уплывание, сжатие, выделение отпу­гивающих или вредных для врага веществ. К защитным средствам надо отнести инцистирование, так как образование цист, как и у амеб, позволяет дли­тельное время спасаться от воздействия неблагоприятных условий жизни. Инфузории в цистах сохраняют жизнеспо­собность до 7 лет. По данным В.А. Догеля [2]. многие инфузории при недостатке пи­щи инцистируются и в таком состоянии способны переживать неблагоп­рият­­ные пище­ вые условия длительное время (до нескольких месяцев и лет).

Большое значение для инфузорий имеет их ресничный аппарат, который видоизменялся в процессе эволюции пу­тем приспособления к различным условиям жизни и спо­собствовал их выживанию в борьбе за существование (рисунок №1)

рисунок 1. Инфузория-туфелька Paramecium caudatum (по Бурковскому И.В, 1984):

1 - реснички,2 - пищеварительные вакуоли,3 - микронуклеус,4 - рот,5 - глотка,6 - порошица,7 - сократительная вакуоль (центральный резервуар и приводящие каналы),8 - макронуклеус,9 - трихоцисты.

Инфузории — гетеротрофные организмы. В основе пищевой специализации инфузорий лежит их спо­собность отыскивать и избирательно поглощать пищевые объекты, необходимые для удовлетворения своих специфических потребно­стей в биохимических соединениях [5].

Так как многие факторы окружающей среды оказывают своеобразное влияние на жизнедеятельность инфузорий, это позволяет использовать инфузорий как модельные объекты в экологических экспериментах по выявлению качества среды на функционирование организма.

2.4. Описание методик исследования

Мы проводили исследование в школьном кабинете биологии, в качестве испытуемой модели была взята культура инфузорий, полученная по методике, описанной в литературе [2].

Для этого измельченное разнотравное сено заливали аквариумной водой и настаивали в теплом месте (рисунок №1)

Рисунок 1. Настой сена для проращивания культуры инфузорий.

Через неделю на поверхности появилась тонкая цветная пленка, что свидетельствовало об образовании и росте инфузорий.

Для определения влияния исследуемых веществ, мы наносили пипеткой на предметное стекло культуру инфузорий. Рассматривали характер движения инфузорий под микроскопом в естественной среде. Далее добавляли исследуемое вещество и наблюдали за характером изменений одноклеточных. Засекали время, в течении которого наблюдалось прекращение движения, фиксировали изменения, происходящие в клетке инфузорий.

2.5. Выводы по 1 главе

С каждым годом становится все больше продуктов, содержащих усилители вкуса и пищевые добавки, которые отрицательно действуют на живой организм. Также все больше используются в быту СМС, опасные для здоровья. Инфузории проявляют высокую чувствительность к широкому кругу токсикантов, имеют относительно короткий цикл развития, объединяют признаки отдельной клетки и целого организма, поэтому их очень удобно использовать в качестве биотестера для оценки влияния продуктов питания, содержащих усилители вкуса, и СМС на живые организмы.

3. Глава 2. Экспериментальная часть

3.1. Определение влияния продуктов с усилителем вкуса, на инфузории

Для оценки влияния пищевых добавок на живые организмы на примере инфузорий нами были использованы следующие (наиболее часто употребляемые учащимися) продукты, содержащие усилители вкуса (таблица 5) (приложение 5).

Для проведения наблюдения, мы капали культуру инфузорий на предметное стекло, рассматривали под микроскопом. Затем пипеткой добавляли исследуемое вещество, предварительно разбавив водой в соотношении 1:1 [3]. Далее наблюдали за реакцией инфузорий, которую фиксировали в таблице 4. Для контроля, мы несколько раз повторили опыт с питьевой водой.

таблица 6.

Характер изменения поведения инфузорий при воздействии на них различными продуктами, содержащими усилители вкуса

Рисунок 2. Время полного прекращения движения инфузорий, с.

Вывод: по данным рисунка видно, что наиболее быстрая ответная реакция инфузорий наблюдалась после воздействия на них лапшой Доширак и пепси колой. После воздействия на культуру инфузорий лапшой Доширак, приправой Магги наблюдалось разрушение клеточной оболочки и содержимого клетки. При воздействии лимонада Алиса и пепси колы происходило замирание клеток и образование вокруг себя плотной защитной оболочки – цисты. Самая долгая ответная реакция наблюдалась после воздействия кириешками. Полное прекращение движения и образование цисты произошло на 50 с. Возможно это вызвано меньшей концентрацией веществ, содержащих усилители вкуса (т.к. кириешки были добавлены в воду).

3.2 Определение влияния СМС на культуру инфузорий

Для оценки влияния СМС на живые организмы на примере инфузорий нами были использованы следующие (наиболее часто используемые у нас дома) моющие средства (таблица 7) (приложение 6)

Эксперимент проводился под школьным микроскопом (приложение 2). На предметное стекло с помощью пипетки наносили культуру инфузорий. Затем добавляли к ним растворы исследуемых СМС в концентрации 1:1 (5 мл воды на 5 мл моющего вещества). Порошковые средства разводились в соотношение: 1 грамм вещества на 1 мл воды. Принцип метода основан на оценке выживаемости культуры в растворах с различным химическим составом. После этого наблюдали за поведением простейших в этой капле, отмечая характер происходящих изменений и время. Для контроля, мы несколько раз повторили опыт с питьевой водой. Полученные результаты опыта занесли в следующую таблицу (таблица 8)

таблица 8.

Характер изменения поведения инфузорий при воздействии на них различными видами СМС

Рисунок 3. Характер изменения поведения инфузорий при воздействии на них различными видами СМС

Наиболее быстрая ответная реакция наблюдалась при воздействии на инфузории доместесом, что связано с его химическим составом. Доместес содержит хлор и другие сильные дезинфицирующие вещества, которые быстро воздействуют на живые организмы, приводя их к гибели.

При воздействии на инфузории средствами «Ушастый нянь», «Organic beauty» и «Пемо люкс» тоже наблюдалась гибель клеток, но несколько позднее, чем после нанесения доместеса.

При воздействии некоторых средств (соды, амвея) не наблюдалось разрушения содержимого клеток. Инфузории как бы замирали, оболочка вокруг них становилась толще, клетка принимала округлую форму. Можно предположить, что таким образом клетка образовывала вокруг себя цисту (защитную оболочку) для перенесения неблагоприятных условий. Вещества, входящие в состав соды и амвея несколько изменили химический состав среды, в которой были инфузории, возможно это изменение было не настолько сильным, что не вызвало разрушение клетки, а только способствовало образованию защитной реакции. Если верить рекламе, в состав амвея входят органические вещества, которые хорошо растворяются в воде и не наносят вреда организмам, поэтому амвей относят к числу «экологически чистых» моющих средств. Однако, для достоверности, результат необходимо еще раз повторить эксперимент с другим моющим средством фирмы амвей.

Для контроля и достоверности результатов, мы провели аналогичные опыты с водой. Для сравнения взяли несколько образцов воды (таблица 9).

Таблица 9.

Образца воды, используемые в работе

По данным таблицы видно, что во всех образцах воды инфузории вели себя также, как в естественной среде. Не наблюдалось разрушения клеточной стенки и внутреннего содержимого клетки, не происходило образование вокруг себя защитной оболочки – цисты.

3.3. Выводы по 2 главе.

Существует несколько методик выращивания инфузорий в школьных условиях. Наиболее простой является настаивание сена на аквариумной воде. Выращенные колонии быстро реагируют на изменение химического состава среды, в которой обитают инфузории. Ответная реакция проявляется неодинаково на разные вещества: образование цисты, изменение характера движения, погибание.

4. Заключение

На основании проведенного исследования можно сделать следующие выводы:

1. Усилители вкуса и пищевые добавки – это вещества, улучшающие цвет, запах, вкус, внешний вид продукта или его консистенцию. Самыми распространенными являются соли глутаминовой кислоты – глутамат натрия. В настоящее время в мировой пищевой промышленности используется около 2 тыс. пищевых добавок и усилителей вкуса;

2. Синтетические моющие средства имеют сложный химический состав. Основа всех синтетических моющих средств – анионные ПАВы (поверхностно-активные вещества). Это высокотоксичные химические соединения, оказывающие отрицательное воздействие на живые организмы;

3. Так как многие факторы окружающей среды оказывают своеобразное влияние на жизнедеятельность инфузорий, это позволяет использовать инфузорий как модельные объекты в экологических экспериментах по выявлению качества среды на функционирование организма.

4. Продукты, содержащие усилители вкуса и СМС отрицательно влияют на здоровье человека, вызвая нарушение работы многих органов и система органов: головную боль, тошноту, учащённое сердцебиение, сонливость, слабость, может повлиять на зрение и др.

5. Продукты питания, содержащие усилители вкуса, отрицательно влияют на жизнедеятельность инфузорий. При воздействии их на клети одноклеточных наблюдалась разная ответная реакция: от быстрого уплывания от места воздействия, до полного разрушения клетки и ее содержимого;

6. СМС неблагоприятно влияют на инфузории. При воздействии на инфузории синодействующими СМС наблюдается быстрая ответная реакция – гибель в течении нескольких секунд. При воздействии менее сильных веществ, наблюдалась образование защитных оболочек – цист.

7. Инфузории быстро реагируют на изменение среды вокруг себя, что проявляется в разной ответной реакции. Следовательно, наша гипотеза полностью подтвердилась.

5. Список литературы:

1. Анастасова Л. П., Гольнева Д. П., Короткова Л. С., Человек и окружающая среда – М: Просвещение, 1997

2. Догель В.А. Как проводить биологические наблюдения над простейшими,Л., Гос. Изд. 1956г., 87с.

3. Муравьев А.Г., Пугал Н.А., Лаврова В.Н.Экологический практикум: Учебное пособие с комплектом карт-инструкций / Под ред. к.х.н. А.Г. Муравьева. – 2-е изд., испр. – СПб.: Крисмас+, 2012. – 176 с.: ил.

4. Присный А.В., Волынкин Ю.Л., Кампос Н.Н. Механизмы устойчивости инфузорий к химическим повреждениям и их преодоление летальными концентрациями синтетических поверхностно активных веществ (СПАВ)// Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Естественные науки, 2009. — Т. 11. — с. 45—54. // [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://cyberleninka.ru/article/n/mehanizmy-ustoychivosti-infuzoriy-k-himicheskim-povrezhdeniyam-i-ih-preodolenie-letalnymi-kontsentratsiyami-sinteticheskih

Интернет ресурсы:

1. http://www.mazurchik.ru/5.php

2. http://www.aquamir63.ru/publ/akvarium_ot_a_do_ja/korm_i_kormlenie/startovyj_korm_infuzorija_tufelka_paramecium_caudatum/30-1-0-201

3. http://www.lib.tpu.ru/fulltext/c/2014/C21/104.pdf

Приложение 1

таблица 1.

Классификация пищевых добавок

Приложение 2.

таблица 2

Классификация СМС

Приложение 3.

таблица 3

Безопасные и экологичные средства для мытья и уборки

Приложение 4.

Воздействие усилителей вкуса Е620-637 на организм человека.

Приложения 5.

таблица 5.

Продукты, содержащие усилители вкуса, используемые в работы

Приложение 6.

таблица 7.

Чистящие и моющие средства, используемые в работе

Синтетические моющие средства, используемые в работе

Приложение 7

Воздействиие СМС на культуру инфузорий

Приложение 8. Продукты, содержащие усилители вкуса, используемые в работе