VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Молочнокислые бактерии в приготовлении домашнего йогурта.
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
1.Введение.
Актуальность выбранной проблемы - среди самых важных категорий в системе ценности общества - является здоровье человека. Всегда ли мы заботимся о нем? Здоровье человека в первую очередь зависит от его питания.
В нашей школе ребята не первый год работают над проектами, связанными с основами здорового питания. Вот и я решила узнать, как молочнокислые бактерии, полученные в домашних условиях, повышают общий уровень здоровья человека.
По ряду причин я выдвинула следующую гипотезу: молочнокислые бактерии повышают общий уровень здоровья человека.
Цель работы: изучить роль молочнокислых бактерий для приготовления йогурта в домашних условиях.
Задачи:
Изучить научную литературу о молочнокислых бактериях.
Приготовить йогурт в домашних условиях.
Освоить технику приготовления препарата, окрашивания и посева молочнокислых бактерий на питательную среду.
Сравнить полезность домашнего и магазинного йогурта.
Сделать выводы.
Объект: йогурт.
Методы:
Изучение научной литературы.
Исследовательский.
Научный.
Анализ полученных результатов.
2.История вопроса.
Я начала работу с изучения литературы, где узнала, что в природе кроме вредных бактерий есть и полезные бактерии. Это молочнокислые бактерии, которые превращают цельное молоко в молочнокислые продукты. Они поедают молочный сахар (лактозу), превращая молоко в кефир, йогурт, сметану, сыр и другие продукты.
Илья Ильич Мечников(1845-1916) - русский ученый, Лауреат Нобелевской премии в области физиологии и медицины. Он один из основоположников эволюционной эмбриологии, первооткрыватель фагоцитоза и внутриклеточного пищеварения, создатель сравнительной патологии и фагоцитарной теории иммунитета. В поисках способов борьбы с преждевременной старостью, впервые указал на молочнокислой бактерии как антогонистов вредных микробов, обитающих в ЖКТ. Как и все молочнокислые бактерии-прокариоты. (т.е. не имеют ядра и других органоидов.) Они имеют кокковые, палочковидные, нитевидные и извитые формы. В зависимости от характера деления, бактерии располагаются по- разному: одиночно, парами и т.д. При неблагоприятных условиях образуют споры.
Биологическая роль - процесс молочнокислого брожения идет до естественной ферментации (т.к. бактерии размножаются и обогащают кисломолочные продукты витаминами, аминокислотами и др.).
В кислой среде больше чем 8O% бактерий погибают в желудке не успев попасть в кишечник. Чем больше бактерий в кисломолочном продукте, тем больше их приживается в желудке.
Виды молочнокислых бактерий:
Лактобактерии.
Бифидобактерии.
Болгарская палочка.
Ацидофильные.
Что могут молочнокислые бактерии:
Синтезируют витамин B12
Вырабатывают серотонин- гормон счастья
Нейтрализуют вредные токсины
Вырабатывает вещества с антибактериальными свойствами.
Бифидобактерии и лактобактерии - основа защиты микрофлоры нашего кишечника и других органов человека. (Если в организме человека наблюдается дефицит «полезных бактерий», то нарушаются такие процессы как переваривание пищи, усваивание витаминов, противостояние токсинам и болезням.)
При неудовлетворительных условиях хранения в молочнокислых продуктах могут развиваться: гнилостные бактерии, кишечная палочка и плесневые грибки, вызывающие вначале пороки вкуса и запаха, а затем порчу молочнокислых продуктов
Молочнокислое брожение - разложение сахара под действием молочнокислых бактерий с образованием молочной кислоты. Впервые открыто и описано еще французским ученым Луи Пастером.
С 6Н12O6 2CH3CHOHCOOH
По характеру брожения различают две группы молочнокислых бактерий. Одни из них - гомоферментативные, а другие-гетероферментативные. Первые - образуют молочную кислоту почти как единственный продукт брожения, вторые - наряду с молочной кислотой образуют и другие продукты: уксусную кислоту, этиловый спирт, углекислый газ, водород и некоторые ароматические вещества.
Молочнокислые бактерии участвуют в создании молочнокислых продуктов, таких как: кефир, молоко, сметана, различные йогурты и т.д.
Рекомендации - молочные продукты следует хранить при температуре не выше восьми градусов. Срок годности 36 часов с момента производства. Живые йогурты употребляют от 72ч. до 30 дней, а неживые годны до 6 месяцев.
Виды молочнокислых бактерий:
Молочнокислый и сливочный стрептококки (используется в производстве простокваши, творога, сметаны, масла, йогурта и др.)
Термофильные молочнокислые бактерии (в производстве сыра)
Палочка Дельбрюка (производство молочной кислоты)
Огуречная палочка (квашение овощей и силосование кормов)
Кисломолочные продукты - основа здорового питания.
За последние несколько лет кисломолочные продукты, содержащие молочнокислые бактерии и бифидобактерии, получили невероятную популярность.
В настоящее время они рассматриваются в качестве основы здорового питания человека, способствуя сохранению здоровья, предупреждению ряда заболеваний и увеличению продолжительности жизни.
Молоко – это просто пища, усваиваемая не всеми людьми, а кисломолочные продукты – пища, являющаяся целебным средством. Если молоко усваивается человеком за час на 32%, то кисломолочные продукты за то же самое время – практически полностью. Молочнокислые бактерии превращают основной белок молока казеин, расщепляя длинные цепи белковых молекул в более короткие пептиды и аминокислоты, которые легче усваиваются и являются менее аллергенными. Лактобактерии вырабатывают лактазу – фермент, который способствует усвоению молочного сахара (лактозы) у людей с недостаточностью лактазы. Чем старше становится человек, тем меньше его лактазная активность. Вот почему люди, особенно дети, которые не употребляют молоко из-за аллергии на белок или непереносимости лактозы могут наслаждаться кисломолочными продуктами. Зачастую дети не могут переносить молоко на протяжении месяца или двух после кишечного инфекционного заболевания. Однако кисломолочные продукты, которые содержат меньше лактозы и больше лактазы обычно хорошо переносятся, излечивают кишечник и являются популярным «лечебным продуктом», который излечивает диарею. Кисломолочные продукты – «пища роста». Они являются непревзойденным источником незаменимых для организма строительных материалов – полноценного белка и кальция, которые легко усваиваются и содействуют росту детей. Чрезвычайно важно то, что кальций в составе молочнокислых продуктов находится в оптимальном соотношении с фосфором и другими макро- и микроэлементами, что способствует максимальному усвоению детьми кальция с этих продуктов.
Дефицит кальция в рационе питания приводит к серьезным нарушениям: задержке роста, нарушению формирования костей и зубов, кариесу, повышенной кровоточивости сосудов, повышенной нервной возбудимости (вплоть до судорог), нарушению работы сердца, повышению артериального давления и т.п.
Недостаточное поступление кальция с пищей в период беременности, когда идет активное отложение кальция в формирующуюся костную ткань плода, требующее мобилизации кальция из организма матери, служит одним из факторов риска возникновения явления остеопороза, то есть снижение плотности костей и обусловленных им переломов костей.
Однако главное достоинство кисломолочных продуктов в том, что это «живые продукты». Они содержат молочнокислые и бифидобактерии, которые подавляют рост и развитие болезнетворных и гнилостных микроорганизмов. Вредные микробы, которые населяют кишечник, отравляют организм продуктами гниения и брожения (фенол, индол, скатол, аммиак и др.). Кишечник при этом не может выполнять одну из своих основных функций – барьера для чужеродных микробов и токсических веществ. Постепенное самоотравление организма нарушает работу печени и почек, способствует преждевременному старению и развитию возрастных заболеваний.
Уже через одну – две недели употребления кисломолочных продуктов из мочи исчезают фенольные и индольные соединения, что свидетельствует о прекращении гнилостных процессов в кишечнике и полностью исключает гнилостную интоксикацию организма. Кисломолочные продукты восстанавливают нормальную микрофлору кишечника при дисбактериозах и дисбиозах, способствуя нормализации биохимических реакций и физиологических функций организма.
Наряду с благоприятным влиянием на нормальную микрофлору кишечника, кисломолочные продукты выполняют функции обеспечения организма необходимыми питательными веществами и полезными биологически активными продуктами метаболизма молочнокислых и бифидобактерий (витаминами, аминокислотами, пептидами, антибиотиков схожими веществами и другими модулинами).
В настоящее время доказано, что потребление кисломолочных продуктов предохраняет кишечник от инфекционных и воспалительных заболеваний, служит профилактикой запоров, колитов, обеспечивает детоксикацию при отравлениях тяжелыми металлами и уменьшают частоту раковых заболеваний толстого кишечника и прямой кишки, снижает уровень холестерина в крови.
Полезно есть кисломолочные продукты во время принятия антибиотиков. Они минимизируют губительное воздействие антибиотиков на полезной бактерии кишечника.
Кисломолочные продукты стимулируют иммунитет, повышают противоинфекционную устойчивость организма, оказывают противоаллергенное действие, особенно у детей с аллергическими заболеваниями, пищевой непереносимостью, атопией. Эффективность кисломолочных продуктов в питании таких детей однозначно доказана. Педиатры рекомендуют кисломолочные продукты детям, страдающим от различных форм расстройства желудка. Исследования показывают, что дети оправляются быстрее от диареи, когда едят кисломолочные продукты.
Благодаря приятному вкусу и аромату кисломолочные продукты улучшают аппетит, стимулируют выделение желудочного и кишечного сока.
По-настоящему целебны кисломолочные продукты, приготовленные в домашних условиях с использованием чистых заквасочных культур. В отличие от «магазинных», они содержат более высокие концентрации полезных человеку молочнокислых бактерий и бифидобактерий, не содержат сахара, стабилизаторов, загустителей, пищевых добавок, красителей, ароматизаторов и т.п. Даже самый лучший йогурт, продаваемый в супермаркетах и содержащий живые культуры, нельзя сравнить с кисломолочным напитком домашнего приготовления.
Недавно появились кисломолочные продукты, обогащенные бифидобактериями. Последние составляют основной процент «населения» кишечника. Они приносят огромную пользу организму: восстанавливают баланс между полезными и вредными микроорганизмами в кишечнике, помогают переваривать молочный сахар, активно борются с патогенной микрофлорой и нейтрализуют токсины, а также вырабатывают витамины группы В, в том числе фолиевую кислоту. Однако бифидобактерии слабы и капризны, к тому же анаэробны, то есть развиваются без кислорода. Поэтому было довольно сложно наладить производство бактериального концентрата, вносимого в кисломолочную среду (в молоке они не размножаются). Кроме того, такие микроорганизмы очень быстро умирают, отсюда и крайне короткие сроки годности подобных продуктов.
И биойогурты, и бифидокефиры, и бифидоряженки называют также функциональными продуктами. Это означает, что их лечебный эффект или благотворное воздействие на определенные функции организма научно доказаны.
Различают две группы кисломолочных продуктов: продукты, получаемые в результате только молочнокислого брожения, и продукты, получаемые в результате смешанного брожения - молочнокислого и спиртового. Представителями первой группы являются обыкновенная и мечниковская простокваша, ряженка, ацидофильное молоко. Эти напитки характеризуются кисломолочным вкусом и достаточно плотным и однородным, без пузырьков газа сгустком. Ко второй группе относятся кефир, кумыс, ацидофильно-дрожжевое молоко. Эти напитки также обладают кисломолочным вкусом, но более острым - из-за содержания небольшого количества спирта и углекислого газа они обладают освежающим эффектом, а сгусток пронизан мелкими пузырьками газа. В настоящее время установлено, что молочнокислые палочки (например, ацидофильная и болгарская), а также дрожжи образуют антибиотики, которые воздействуют на кишечную, паратифозную, тифозную, дизентерийную и туберкулезную палочки, а также на гнилостные микроорганизмы. Кроме того, кисломолочные напитки благодаря содержанию молочной кислоты и углекислого газа обладают целым рядом замечательных свойств: они возбуждают аппетит, утоляют жажду, повышают выделение желудочного сока, усиливают перистальтику желудочно-кишечного тракта, улучшают работу почек, передают человеку все пищевые элементы молока, содержат метионин, холин, кальций, обладают антибиотическими свойствами. Все эти достоинства говорят об огромном значении кисломолочных продуктов в нашей пище. В кисломолочных продуктах - а к ним относятся кроме напитков - сыры, сметана, сыворотка, многие из питательных веществ молока становятся еще полезнее: лучше усваиваются, например, белки, так как протеолитические ферменты, выделяемые молочной микрофлорой, частично расщепляют белки, что увеличивает полноту и скорость их усвоения. Лучше усваиваются также минеральные вещества, а из углевода (лактозы) образуются вещества, способствующие повышению диетических свойств этих продуктов.
3.Мои исследования.
3.1.Приготовление и получение йогурта в домашних условиях
Изучив теорию, я сразу же перешла к практике. Свои исследования я начала с похода в аптеку, где купила закваску «Эвиталия» и изучила внимательно процесс приготовления йогурта. Для этого мне понадобилось: молоко, закваска «Эвиталия» и термос. Для опыта мне потребовалось стерильная посуда, которую я приготовила при помощи духовки. 02.02.2019 в 21:25 я приступила к действиям.
1.Я взяла 1л. Молока и нагрела до +37…+40°C
2.Охладила
3. В 22:00-добавила закваску, оставив на 10 часов в теплом месте.
Почему я выбрала йогурт? Это вкусный, полезный продукт, который легко приготовить в домашних условиях.
03.02.2019 года я отправилась в микробиологическую лабораторию Южно-Уральского государственного аграрного университета на кафедру Агроэкологии, где продолжила исследования. Мне предстояло для дальнейшей работы: сделать мазок, зафиксировать, покрасить по Граму, рассмотреть препарат под электронным микроскопом с иммерсионной системой (с увеличением в 100 раз).
В 1884 году датский ученый Христиан Грам предложил способ окраски, позволяющий разделить бактерии на две группы. В одну группу входили бактерии, цитоплазма которых после окраски комплексом генцианового фиолетового с йодом не обесцвечивалась этанолом, в другую группу входили бактерии, у которых этанол обесцвечивал окрашенную цитоплазму. В дальнейшем по имени ученого бактерии стали называть, соответственно, грамположительными и грамотрицательными. Окраска по Граму является важным диагностическим признаком. У грамположительных бактерий клеточная стенка удерживает краситель при обработке этанолом благодаря значительной толщине муреина, основного компонента клеточной стенки (до 40 слоев). У грамотрицательных бактерий клеточная стенка тонкая. 1-2 слоя муреина, входящие в ее состав, не могут удержать краситель внутри клетки после обработки этанолом. Бактерии легко обесцвечиваются. Для того, чтобы увидеть грамотрицательные бактерии в микроскоп, их дополнительно окрашивают фуксином или сафранином. В результате грамотрицательные бактерии приобретают красную окраску и их легко отличить от грамположительных прокариот, окрашенных в синий цвет.
Так как многие виды бактерий грамвариабельны в зависимости от возраста, то обычно по Граму окрашивают молодые, чаще всего суточные, культуры. Именно такие клетки имеются в виду, когда в различных определителях описывают способность тех или иных видов бактерий окрашиваться по Граму.
На моем рабочем столе находятся: пробирка с чистой культурой микроорганизмов, фильтровальная бумага для высушивания готового препарата, ѐмкости с дезинфицирующим раствором для использованных предметных стекол, две пробирки с чистыми культурами грамположительных и грамотрицательных бактерий.
Первым делом я проколола микробиологическую петлю под пламенем огня, чтобы не нарушить стерильность чистых культур. Затем я приступила к приготовлению мазка. В каплю воды, нанесенную на обезжиренное предметное стекло, поместила культуру, соблюдая стерильные условия. Если мазок правильно окрашен, то в поле зрения микроскопа грамположительные клетки выглядят сине-фиолетовыми, грамотрицательные розово-красные. Бактерии надо зарисовать, записать названия грамположительных и грамотрицательных бактерий, затем убрать препарат и поместить посуду с дезинфицирующим раствором. Мазок размазала по стеклу и зафиксировала в пламени горелки. Окраска по Граму является сложной, так как в процессе работы используется несколько красителей. Здесь очень важна очередность окрашивания. На фиксированный мазок я нанесла генциановый фиолетовый краситель. Время окраски 2 минуты. По истечении времени слила краситель. Не промывая препарата, на него нанесла раствор Люголя. Время обработки Раствором Люголя 1-2 минуты. При этом мазок чернеет. Раствор Люголя слила и обесцветила этанолом в течение 30 секунд. Если препарат выдержать в этаноле дольше требуемого времени, то могут обесцветиться не только грамотрицательные, но и грамположительные клетки. При выдержке в этаноле меньше 30 секунд, этого времени может не хватить для обесцвечивания грамотрицательных клеток. Препарат быстро промыла водой и окрасила фуксином 1-2 минуты. Фуксин слила, препарат промыла, высушила и микроскопировала с масляной иммерсией.
4.Сравнение домашнего и магазинного йогурта
На этом мои исследования не закончены, и я решила сравнить полезность домашнего и магазинного йогурта.
Домашний йогурт:
Срок хранения не более 5 дней (т.к. бактерии становятся мёртвыми);
Состав: молоко + молочнокислые бактерии;
Вкус: нежный, приятный с кисломолочным вкусом;
Свойства: целебные, укрепляют иммунитет, вырабатывают серотонин, нейтрализуют вредные токсины в ЖКТ;
Используется в питании как - десерт, холодные супы, заправка для салатов (не содержит сахар).
Магазинный йогурт:
Срок хранения - 14-16 дней (т.к йогурт содержит консервант)
Состав: молоко + молочнокислые бактерии + другие ингредиенты (красители);
Вкус: приятный с ярко выраженным фруктовым ароматом (за счет ароматизаторов);
Свойства: целебными свойствами не обладают;
Используется в питании как - десерт и заправка для салатов (содержит сахар).
5.Вывод.
Работая над проектом, я узнала много нового и интересного. Я научилась готовить препараты молочнокислых бактерий. Окрашивать их по Граму. Делать посев молочнокислых бактерий на питательную среду. Узнала о роли и пользе молочнокислых бактерий в питании человека.
Наша гипотеза подтвердилась - молочнокислые бактерии повышают общий уровень здоровья человека.
6.Список использованных источников и литературы.
А.Ю. Жвирблянская, О.А. Бакушинская «Микробиология в пищевой промышленности» Москва Пищевая промышленность 1975 г.
В.Б. Захаров, Н.И. Сонин «Биология 7 класс» стр.12-16. Москва ДРОФА 2014 г.
Методические указания по выполнению лабораторно-практических занятий и дисциплине «Микробиология» для студентов специальности 110305 – «Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции» Составитель – Чиняева Ю.З.-кандидат с/х наук.(Институт агроэкологии)
https://ru.wikipedia.org