VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Инфузория - туфелька как биоиндикатор качества напитков
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Надоела инфузории
Жизнь в лаборатории
И под микроскопом.
Захотелось инфузории
Движения к компоту.
Введение
Актуальность
Учитывая роль влияния продуктов питания на здоровье населения, в России остро стоит вопрос контроля качества продуктов питания, так как появляются недоброкачественные напитки, которые не только не удовлетворяют пищевые привычки населения, но и являются небезопасными для здоровья.
Биотестирование — это оценка реакции тест-организмов на ту или иную субстанцию. Известно, о важной индикаторной роли простейших организмов. Особенно широко используется культура инфузорий, на них проведено и проводится экспериментальные исследования экологического характера. Их легко выращивать, и оценить результат несложно — достаточно сосчитать их до начала опыта и в конце. Биотесты также используют для оценки токсичности кормов, лекарств, полимерных материалов и питьевой воды. А вот безопасность пищевых продуктов и пищевых добавок с помощью биотестирования определено недостаточно. Эти методы обладают высокой чувствительностью, надежностью, универсальностью и малой себестоимостью.
В связи с актуальностью для нас темой нашего исследования была выбрана «Инфузория как биоиндикатор качества напитков»
Объект исследования: культура инфузорий.
Предмет исследования: индикаторная особенность инфузории как биотест-объекта.
Цель исследования: выделить чистую культуру инфузорий и установить индикаторную особенность как биотест-объект для определения качества напитков.
Задачи:
· изучение специальной литературы по проблеме;
· изучение воздействия пищевых напитков на биотест-объекты инфузорий;
· выявление индикаторных особенностей;
· провести эксперимент.
Гипотеза: возможно, что при использовании инфузории – туфельки в качестве биотест- объекта на пищевые напитки, количество простейших будет разным.
Методы исследования: биотестирование.
Глава 1. Биотестирование как метод контроля качества.
Биотестирование – вид биологического контроля объектов окружающей среды, основанный на измерении тест – реакции тест – организма к вредному фактору, предполагающий проведения лабораторных экспериментов с живыми существами. Тест-реакция - количественно измеряемое изменение физико-химических свойств организмов (популяций) при воздействии вредного фактора. Тест-организм - специально выращенный в контролируемых условиях организм, наиболее чувствительный для данного вида биологического контроля.
Нас заинтересовал вопрос: как вырастить инфузорию-туфельку в лабораторных условиях?
Рис. 1. Инфузория-туфелька: 1 — микрофотография; 2 — схема строения клетки
Рис.
http://worldofschool.ru/biologiya/stati/mikro/org/prost/alveo/infuzorii/infuzoriya-tufelka-prostejshie-presnyh-vodoemov-.-sosushhie-infuzorii-didinij.-obitateli-pochvy
Из источников сети Интернет мы узнали, что инфузория-туфелька обитает в мелких стоячих водоёмах. Это одноклеточное животное длиной 0,5 мм имеет веретеновидную форму тела, отдалённо напоминающую туфлю. Инфузории все время находятся в движении, плавая тупым концом вперёд. Скорость передвижения этого животного достигает 2,5 мм в секунду. На поверхности тела у них имеются органоиды движения – реснички. В клетке два ядра: большое ядро отвечает за питание, дыхание, движение, обмен веществ; малое ядро участвует в половом процессе. Организм инфузории устроен сложнее. Тонкая эластичная оболочка (клеточная мембрана), покрывающая инфузорию снаружи, сохраняет постоянную форму её тела. Этому же способствуют хорошо развитые опорные волоконца, которые находятся в прилегающем к оболочке слое цитоплазме. На поверхности тела инфузории расположено около 15 000 колеблющихся ресничек. У основания каждой реснички лежит базальное тельце. Движение каждой реснички состоит из резкого взмаха в одном направлении и более медленного, плавного возвращения к исходному положению. Реснички колеблются примерно 30 раз в секунду и, словно вёсла, толкают инфузорию вперёд. Волнообразное движение ресничек при этом согласованно. Когда инфузория-туфелька плывёт, она медленно вращается вокруг продольной оси тела. [1]
Туфельки охотно передвигаются в сторону тепла и света.
Туфелька и некоторые другие свободно живущие инфузории питаются бактериями и водорослями.
На теле имеется углубление – клеточный рот, который переходит в клеточную глотку. На дне глотки пища попадает в пищеварительную вакуоль, органоид, в котором органическое питание переваривается в течение часа, вначале при кислой, а затем при щелочной реакции. После этого питательная субстанция переносится токами цитоплазмы во все части тела инфузории. А отходы выводятся наружу в заднем конце тела посредством своеобразного образования – порошицы, которая расположена позади ротового отверстия.
Характерной особенностью инфузорий является быстрая изменчивость, которая позволяет им адаптироваться к самым разным условиям. По мере того как простейшие адаптируются к условиям среды, перестраиваются все их жизненные функции, изменяются скорость движения, темп размножения и способность поглощать пищу, а также форма и размеры тела. Но если среда не меняется, то свойства инфузорий остаются стабильными, это и позволяет использовать их как тест. [3]
1.1.Методика выращивания культуры инфузорий.
Культуру инфузории-туфельки для исследований в лабораторных условиях можно получить различными способами:
1. Взять 0,5 л воды из долго действующего аквариума. Затем высушиваем банановую кожуру и добавляем её в аквариумную воду. Выдерживаем 1-2 суток. Инфузорий будет больше, если взять из аквариума подгнивающие листья.
2. Измельченное сено заливают водой, кипятят 10-15 минут, охлаждают, настаивают 2-3 суток до образования бактериальной пленочки. Добавляют 1-2 мл воды из водоема, аквариума или комочек свежей почвы. Выдерживают 1-2 суток.
Для биотестирования используют культуру инфузорий в начале стационарной фазы роста. Получают такую культуру за 5-6 дней до опыта. Для этого в емкости вместимостью 50-100 мл отсаживают 2-3 десятка инфузорий и культивируют их в оптимальных условиях (температура 25°С, рН 7,4-7,8 без принудительного освещения).
Глава 2. Разработка идеи эксперимента для проверки гипотезы.
План эксперимента
1. Провести эксперимент .
2. Проанализировать результаты.
Материалы и оборудование: культура инфузорий, микроскоп, емкости вместимостью 0,5 л, пипетки капиллярные, микро-ёмкость и пищевые напитки.
Эксперимент №1 Изучение воздействия пищевых и газированных напитков на биотест-объекты инфузорий.
|
Вид пищевого продукта |
Время гибели инфузорий |
|
Напиток «Пепси-кола» |
4 мин 40 сек |
|
Напиток минеральная вода «Ессентуки 4» |
3 мин 4 сек |
|
Лимонад «Ах» |
7мин 53сек |
|
Молоко «Дарман» |
20мин 5 сек |
|
Молоко «Простоквашино» |
8 мин 3 сек |
|
Кофе |
4мин 55сек |
Ход и результаты эксперимента:
В емкости с инфузориями объемом 1 мл добавлял по 2 капли напитков:
1.Пепси-кола: у тест-объекта сразу нарушается координация движения. Время гибели через 4 мин 40 сек.
2.Минеральная вода «Ессентуки 4»: была обнаружена гибели инфузорий, которые обездвиживались и погибли через 3 мин 4 сек.
Важно: Большое количество соли, содержащееся в мин. воде приводит к быстрому разрушению клеток культуры инфузории.
3.Лимонад «Ах»: через 7 минут 53 секунд у инфузорий нарушается координация движения, они останавливаются и умирают.
4.Молоко «Дарман»: при добавлении в воду с инфузориями они погибли только через 20 минут 5 сек.
5. Молоко «Простоквашино»: при добавлении молока в воду с инфузориями они быстро начали двигаться, но через 8 мин 3сек все обездвижились и погибли.
6.Кофе: инфузории сразу активизируются и находятся, в возбужденном состоянии.
Мы изучили состав напитка «Пепси – Кола». Согласно информации на упаковке пепси включает : питьевую подготовленную воду, сахар, диоксид углерода, натуральный краситель сахарный колер, регулятор кислотности: ортофосфорную кислоту, кофеин, стабилизатор гуммиарабик и натуральный ароматизатор.
Ортофосфорная кислота E338 используется в роли регулятора кислотности. Известно, что ее употребление может вызывать расстройства желудка и повышать уровень кислоты в желудке, соответственно нарушая кислотно-щелочной баланс. Диоксид углерода (двуокись углерода, углекислый газ) в случае с лимонадами отвечает за несколько важных свойств напитков. Во-первых, он придает освежающий вкус, во-вторых, оказывает консервирующее действие и препятствует появлению различных микроорганизмов. Углекислый газ также возбуждает желудочную секрецию и повышает кислотность желудочного сока. В связи с большим содержанием сахара, (либо его заменителем как аспартам, сахарин) напиток является вредным, так как может привести к нарушению углеводного обмена, повышению уровня глюкозы в крови и развитию диабета.
Безвредным веществом является кофеин, но если употреблять его в небольших дозах. Он вызывает у человека зависимость и считается источником серьезных проблем с сердечно- сосудистой системой. Другими словами, наличие данных веществ в напитках небезопасно.
Пищевые добавки оказывают влияние на пищеварительные ферменты, из-за чего организм человека не может полно использовать питательные компоненты пищи. В результате начинает бурно размножаться гнилостная микрофлора толстого кишечника. Это происходит еще и потому, что пищевые добавки из группы консервантов угнетают полезные бифидум- и лактобактерии. А метаболиты гнилостных микроорганизмов (индол , скатол), попадая в кровь, отравляют организм.
3.Формулирование вывода о правильности (неправильности) гипотезы.
Итак, проведя эксперимент мы убедились, что количественный анализ на живых биотест-объектов инфузории свидетельствует о губительном влиянии токсичных веществ напитка «Пепси-кола», а кофе приводит в сильное возбуждение клетки инфузории. Эти пищевые продукты широко употребляются населением, что наносит непоправимый вред здоровью. Наиболее безопасными оказались напитки: лимонад «Ах», молоко «Дарман» и «Простоквашино» .Производители этих напитков выпускают качественную продукцию с наименьшим количеством искусственных добавок.
Заключение.
На основании проведенного исследования можно сделать следующие выводы:
1. Тест–объект инфузория, выращенная в лабораторных условиях, вполне подходит для проведения биотестирования.
2. Культура инфузорий может быть использована как биотест-объект для оценки качества пищевых продуктов.
Для обоснования целесообразности проведения биотестирования для экспресс-диагностики в качестве аргументов приводим высокую чувствительность, универсальность и простоту исследований. При этом стоимость испытаний невысока. Таким образом, наряду с традиционными методами исследования, с помощью предложенного нами биотестирования можно осуществлять контроль за экологической безопасностью пищевых добавок в напитках.
Список используемой литературы
1.Биология. Животные. 7 кл.:учеб. для общеобразоват. Учреждений/ В.В. Латюшин, В.А. Шапкин. – 10-е изд., стереотип. М.: Дрофа, 2009. – 302
2.Вахрушев А.А., Бурский О.В., Раутиан А.С. Биология (От амёбы до человека). 7 класс. Учебник общеобразовательной школы. – М:Баласс, 2013. – 320с., ил. (Образовательная система «Школа 2100»)
3. Доктрина продовольственной безопасности РФ, от 30 января 2010г
4. Статья Габышева А.Н., Сон В.В. Инфузории как тест-объекты для определения качества среды
Интернет-ресурсы
1. http://biouroki.ru/material/animals/infuzoria.html
2. http://cmd4win.ucoz.hu/blog/prezentacija_na_temu_bespoloe_razmnozhenie/2013-05-27-44
3. https://roskachestvo.gov.ru/researches/limonad-tarkhun/
Приложение 1
(Фото 1 ).
(Фото 2).