Ферментация - чудеса трансформации

IX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Ферментация - чудеса трансформации

Овсянникова С.А. 1
1МАОУ гимназия "Мариинска"
Монченко Н.Е. 1
1МАОУ гимназия "Мариинская"
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

 

Актуальность проблемы. Последние десятилетия все больше и больше внимания привлекает проблема взаимосвязи здоровья человека и рациона его питания. Ученые отмечают, что наука о питании особенно развивается с начала XXI века; немалую роль в этом играют в т.ч. международные организации1. Как недостаточное, так и избыточное количество тех или иных элементов может оказать значительное влияние на состояние здоровья человека, может привести как к обратимым, так и к необратимым процессам2.

Все больше и больше говорят о культуре питания, которая в современном мире, при условии избытка пищевых продуктов, можно смело называть частью общей культуры человека3. Не все продукты, которые можно найти на полках магазинов, действительно полезны: в условии многообразия пищевых добавок необходимо быть грамотным покупателем, разбирающимся в составе продуктов, чтобы не нанести вред своему здоровью. Научно доказано, что состояние желудочно-кишечного тракта напрямую связано с иммунитетом организма, а значит, с его здоровьем4.

В связи с особой важностью питания для здоровья человека логично задаться вопросом: что каждый из нас может сделать для того, чтобы разнообразить питание и при этом не нанести вреда здоровью? Поиск ответа на этот вопрос и побудил нас провести настоящее исследование процесса ферментации на примере ферментации бананов.

Постановка проблемы (гипотеза). Для цели проведения исследования нами была выдвинута гипотеза, согласно которой в домашних условиях возможно получение полезных продуктов путем ферментации. Мы также предположили, что размер и текстура одного и того же продукта влияют на время проведения ферментации.

Выдвинутая гипотеза определила постановку следующей цели: определить, возможно ли в домашних условиях использовать процесс ферментации продуктов с целью разнообразия питания человека.

Для достижения цели необходимо было выполнить следующие задачи:

1.Узнать историческое происхождение метода ферментации; изучить влияние ферментированной пищи на организм человека; выяснить условия проведения ферментации; возможности разнообразия пищевого рациона в рамках одного продукта;

2. Провести эксперименты по выяснению влияния заданной формы и текстуры плодов банана на скорость проведения ферментации

3.Сравнить полученные результаты.

Поставленные цели и задачи определили объект (процесс ферментации) и предмет (ферментация банана) исследования.

Для проведения исследования были использованы следующие методы: описательный, сравнительный, наблюдение явлений, накопление и отбор фактов, установление связей между ними.

Обзор используемой литературы. В настоящей работе мы старались использовать как современные научные исследования, так и исторические источники (например, в процессе исследования истории применения ферментации).

Характеристика личного вклада автора работы в решение избранной проблемы. Автор работы самостоятельно проводил эксперимент и сравнивал результаты исследования, что также отражено на фотографиях в приложениях.

Глава 1. История ферментации

«Ты есть то, что ты ешь»

(Гиппократ)

Многие тысячелетия человек превращал молоко в сыр, виноград в вино, а овощи – в квашения. Это делалось для того, чтобы обогатить рацион, сохранить продукты и поддержать своё здоровье. Согласно археологическим находкам, в древнем Египте еще 6000 лет назад пекли на закваске хлеб5. Предположительно, один человек оставил тесто без огня, и оно под действием ферментации стало увеличиваться, создав, таким образом, первый хлеб на закваске. В центральной Азии из кобыльего молока готовили кумыс, а из верблюжьего – кефир и шубат (кисломолочные продукты)6. В рационе народов Арктической зоны обязательно содержалась квашеная рыба, квашеное мясо моржа и тюленьего жира. В Китае нашли глиняные миски, в которых девять тысяч лет назад методом брожения готовили напиток из риса, мёда и фруктов, с успехом производили пахучий соевый творог и некоторые виды чая.

«Повесть временных лет», древнейший летописный источник Руси, называет среди популярных блюд квас, кисель (овсяный, пшеничный или из отрубей)7. Наши предки славились вкусной и здоровой пищей: стоит назвать старинное русское лакомство – пастилу, в прошлом известную как леваши. Это тонкая сухая, безбелковая, листовая ягодная пастила домашней выделки8. Эти названия мало известны современному человеку, но все-таки имеют очень давнюю историю в русской кулинарии. Еще в «Домострое» есть упоминание этого старинного кушанья, рецепт его приготовления и рекомендация употребления9. Толчёные ягоды калины, рябины, малины с добавкой мёда высушивались в натопленной печи в виде лепёшек на специальных левашных досках. Употреблялись как «заедки» к чаю, квасу, простокваше и как средство народной медицины против простудных заболеваний и авитаминоза. Аромат летней ягоды – малины, земляники, смородины – в сухих пластах сохранялся долго.

Всё богатство такого рациона сохранялось в погребе до следующего лета, играя очень важную, но малозаметную роль – поставки для организма человека всевозможных ферментов и сохраненных в продуктах витаминов. Из привычных примеров ферментации продуктов в собственном соку можно назвать квашеные капусту, грибы и огурцы, моченые яблоки, закваску для хлеба. Если говорить об их пользе, то, к примеру, витамина С в квашеной капусте в 20 раз больше, чем в свежей10. Такой способ давал нашим предкам возможность на долгое время сохранять пищу, используя ее полезные свойства до нового урожая11.

Таким образом, ферментация как способ обогащения продуктов полезными веществами существует уже давно, хотя и выводы о пользе такого способа их приготовления были сделаны сравнительно недавно, т.к. только недавно это стало возможно с точки зрения развития науки. Необходимо разобраться, можно ли использовать ее для приготовления и обогащения продуктов в домашних условиях сегодня.

Глава 2. Теория процесса ферментации

Ферментация (лат. fermentare-брожение) – это процесс, в результате которого происходит брожение за счет воздействия собственных ферментов (соков) продукта: после разрушения растения происходит выделение некоторого количества сока, который вследствие окисления и способствует началу ферментации. Чтобы остановить это явление, необходимо высушить сырье.

Ферментация – начальный процесс самопереваривания любого продукта. Ее можно назвать естественным брожением под контролем человека: крахмал и сахар превращаются в спирт и молочную кислоту12. Ферментированные продукты – это продукты, которые подверглись воздействию различных видов бактерий (лактобактерии, бифидобактерии и т.д.), в результате получили новые вкусовые качества и полезные свойства. Проще говоря, в процессе брожения продукт меняет свой состав, легче усваивается организмом. В итоге пища обогащается ферментами, комплексом витаминов В, К, омега – 3 жирными кислотами, пробиотиками. Она может долгое время храниться без холодильника: кислота и спирт – природные консерванты, придающие ферментированным продуктам своеобразный вкус.

Ежедневное употребление ферментированных продуктов улучшает пищеварение, предотвращает различные диспепсические расстройства (метеоризм, запоры, диарею и т.д.). Такая пища восстанавливает микрофлору кишечника, улучшает течение всех обменных процессов. Именно поэтому на настоящий момент процесс ферментации продуктов привлекает все больше внимания ученых; проводятся различные опыты и эксперименты13.

Глава 2. Практическая часть

Практическую часть решено провести на примере банана, так как его срез дает хорошие видимые изменения цвета – это окисление железосодержащих соединений. Для получения наиболее точных результатов нами соблюдались одинаковые температурные условия и использовались бананы одинаковой степени зрелости.

§ 2.1. Ферментация целых плодов банана

Для того, чтобы провести ферментацию целых плодов банана, плоды очистили от кожуры, выложили на сетчатые лотки и оставили для ферментации при температуре 25 градусов Цельсия при постоянном проточном движении воздуха (фото 1). Эти условия необходимо соблюдать, чтобы предотвратить закисание плодов и обеспечить равномерное прохождение ферментации.

Для доведения продукта до конечной готовности понадобилось 168 часов (7 суток). Снаружи была образована плотная корочка, мякоть внутри осталась сладкая, темно-коричневого цвета. Также было отмечено некоторое присутствие влаги (сока). До сухого хрустящего состояния высушить плоды не удалось. Высушенные плоды имеют приятный тонкий аромат (фото 2).

§ 2.2. Ферментация порезанного банана

Другие образцы были очищены от кожуры, порезаны на кусочки толщиной 5 мм, уложены на сетчатые лотки при температуре 25 градусов Цельсия при постоянном проточном движении воздуха с целью предотвращения их закисания (фото 3).

Для получения готового продукта понадобилось 72 часа (3 суток). По окончании ферментации сделан сравнительный анализ с только что нарезанными кусочками. Высушенные плоды приобрели темно – коричневый цвет и уменьшились в размере. Мякоть потеряла влагу. Сухие плоды также имеют приятный тонкий аромат (фото 4).

2.3. Получение ферментированной пастилы

Для того, чтобы получить ферментированную пастилу, плоды банана очистили от кожуры и при помощи блендера превратили в пюре. Банановое пюре выложили на пластмассовые лотки для ферментации при температуре 25 градусов Цельсия при постоянном проточном движении воздуха с целью предотвращения закисания продукта (фото 5).

Через 3 часа после запуска процесса сделан сравнительный анализ со свежеприготовленной пастилой.

Готовность продукта отмечена через 50 часов. Пастила приобрела коричневый цвет, наличия влаги не наблюдается. С лотка снимается легко, липкости нет. Имеет нежный приятный аромат (фото 6).

2.4. Получение ферментированной комбинированной пастилы

С целью расширения рациона принято решение получить ферментированную пастилу в виде комбинированного продукта. Для этого плоды банана очистили от кожуры и решили добавить запеченный кабачок, листья мяты и мёд. Всё содержимое продуктов выложили на пластмассовый лоток и при температуре 25 градусов Цельсия оставили для ферментации (фото 7). Отмечен очень быстрый запуск ферментации, так как листья мяты, добавленные в пюре, содержат много железа (87,47 мг на 100г продукта) и поэтому имеют высокую степень ферментации. Через 2 часа от начала ферментации наблюдается значительное изменение цвета пюре (фото 8). Принимается решение остановить ферментацию в сушильной камере при температуре 45 градусов Цельсия.

Через 24 часа наблюдается достаточное просушивание пастилы, она имеет темно – коричневый цвет, хорошо высушена, имеет приятный аромат и легко снимается с лотка, имеет высокую пластичность (фото 9).

Использование сушильной камеры существенно сокращает время просушивания продукта, значительно ускоряет процесс приготовления пастилы. Такой прием даёт возможность быстро разнообразить рацион питания, получать удобную форму хранения в течение длительного времени в герметически закрываемых пластмассовых боксах (фото 10). Хранить пастилу можно при комнатной температуре, свернув высушенный лист в трубочку, и обмотав пищевой плёнкой.

Полученные результаты можно наглядно представить в виде таблице.

Таблица 1

 

Вид

Масса сырого продукта

(гр)

Время

(ч)

Температура обработки (Со)

Масса готового продукта (гр.)

Результат

1

Целый плод

500

168

25

203

Получено медленно, приятный вкус и аромат, не пригоден для длительного хранения

2

Кусочки плода толщиной 5 мм

500

72

25

150

Получено сравнительно медленно, приятный вкус и аромат, пригодно для длительного хранения

3

Пюре

500

50

25

154

Получено быстро, приятный вкус и аромат, не пригодно для длительного хранения

4

Пюре комбинированное

500

24/2

25/45

149

Результат быстрый, приятный вкус и аромат, пригодно для длительного хранения

Глава 3. Анкетирование

Выше в настоящей работе уже было продемонстрировано, что процесс ферментирования известен человеку уже давно, он активно используется и позволяет обогащать продукты полезными веществами. Узнав эту информацию, мы задались вопросом, известно ли об этом современному городскому жителю, и решили провести социологический опрос путем анкетирования.

В ходе исследования был проведен опрос людей разных возрастов. Всем были предложены одинаковые вопросы (Приложение 2). Всего было опрошено 79 человек разного возраста.

Практически все, участвующие в анкетирование люди, не знают о пользе ферментированных бананов (График 1). Большинству опрошенных понравился результат практической работы №4 – ферментированная пастила (График 2).

Данный опрос показал, что в большинстве своём люди не знают, что такое ферментация и не представляют, какую пользу она может принести. Популяризация ферментированных продуктов может оказаться полезной для людей не только в качестве здорового питания, но и поможет обогатить рацион питания и укрепить иммунитет.

Заключение

В результате проведенного нами исследования подтвердилась гипотеза, которая была выдвинута с целью проведения работы: скорость ферментации полностью зависит от размера продукта и его текстуры; в домашних условиях возможно изготовление полезных продуктов в виде пастилы и на её основе разнообразить рацион питания.

На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы:

1. Результат 1-го опыта признан неудачным, т.к. плоды просушивались дольше остальных образцов и после завершения процесса имели остаточное количество сока.

2. Для проведения качественной ферментации необходимо измельчать плоды бананов как можно сильнее. Тогда время ферментация запускается и проходит намного быстрее. Оптимальная температура для протекания процесса ферментации - 25-30 градусов Цельсия.

3. Использование сушильной камеры для остановки ферментации и высушивания продукта для дальнейшего хранения значительно облегчает и ускоряет получение конечного продукта.

4. Процесс ферментации должен тщательно контролироваться и при необходимости останавливаться при помощи сушильной камеры.

5. Разнообразить рацион питания можно при помощи пастилы: к её основе удобно добавлять травы и овощи, тем самым делая конечный продукт более полезным.

6. Продукция, полученная в результате ферментации (особенно в комбинированной форме) может быть рекомендована для питания во время затяжных туристических походов, авиационных перелётов, кругосветных морских плаваний, космических полётов, т.к. конечный высушенный продукт имеет малый вес и объём, теряет ломкость, при этом несёт максимальную ферментную и витаминную нагрузку.

7. Результаты полученных опытов необходимо учитывать при проведении ферментации фруктов, ягод, овощей с целью сезонных заготовок.

8. Приготовление ферментированной пищи развивает не только навыки комбинирования продуктов, вкусовые приоритеты, но и творческую фантазию.

Таким образом, ферментация - это весьма привлекательный и исключительно полезный способ обработки продуктов питания. Очевидный плюс таких продуктов – это возможность сделать питание более разнообразным, найти новые приятные вкусы и поддерживать своё здоровье и своих близких в отличной форме.

Список использованных источников и литературы

Батурин А. К., Мендельсон Г. И. Питание и здоровье: проблемы XXI века // Пищевая промышленность. 2005. №5.

Белокурова Е.С., Борисова Л.М., Панкина И.А. Овощные ферментированные напитки // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств». 2015. №1.

Зайцев, С. В. «Медицинские алкогольные напитки» во второй половине XIX века: мнение современников. // Частное и общественное в повседневной жизни населения России: история и современность. Материалы международной научной конференции: в 2 томах. c. 350-355. 2018.

Коншин Н.. Домострой: по Континскому списку и подобным. Синодальная тип., 1908.

Крохалева Светлана Ивановна, Шабанов Денис Сергеевич Количественное определение и анализ содержания витамина с в продуктах питания // Вестник ПГУ им. Шолом-Алейхема. 2010.

Кудряшева А.А. Влияние питания на здоровье человека // Пищевая промышленность. 2004. №12.

Кухаренко А.А., Богатырев А.Н., Короткий В.М., Дадашев М.Н. Качество современных пищевых продуктов и культура питания // Пищевая промышленность. 2008.

Лазарева Т.С., Жвания Ф. Ф. Желудочно-кишечный тракт, микрофлора и иммунитет // ПФ. 2009. №1.

Миронов Б.Н. Русский город в 1740 – 1860-е годы: демографическое, социальное и экономическое развитие. – Л., 1990. – С. 85–90

Павловская, Л. М., Голубева, С. Н. Перспективные направления научных исследований процессов консервирования овощей и фруктов: производство ферменированных продуктов // Пищевая промышленность: наука и технологии. п. 1 (35) 2017 г. С. 63-68

Савкина, О. А., Кузнецова, Л. И., & Чубенко, Н. Т. (2016). Разрыхление теста. Дрожжи или закваски. Хлебопечение России, (3), 15-17.

Терешонок, В. И. «Влияние сортовых особенностей капусты белокочанной на качество продукции при квашении после длительного хранения» // Овощи России (№ 6), 2019. С. 91-95

Черепнин, Л. В. Повесть временных лет, ее редакции и предшествующие ей летописные своды // Исторические записки. Изд. Академии Наук СССР. - 1948. - Т. 25. - С. 305-320.

Приложение 1. Фотографии результатов экспериментов

Фото 1

Фото 2

Фото 3

Фото 4

Фото 5

Фото 6

Фото 7

Фото 8

Фото 9

Фото 10

Приложение 2. Форма анкеты

Дорогой друг!

Пожалуйста, помогите мне в моей исследовательской работе!

Это займет всего минуту времени. Вам нужно ответить на три вопроса – в первых двух вопросах ответов может быть несколько, а в третьем – только один.

Спасибо Вам!

Сима 5 «Б»

_Имя____________________________ возраст _______

1. Знаете ли вы, что такое ферментированные бананы?

А) да

Б) нет

2. Оцените ферментированные фрукты – какой образец вам нравится больше?

1) 1 (ферментированные целые бананы)

2) 2 (ферментированные кусочки бананов)

3) 3 (ферментированное пюре)

4) 4 (ферментированное комбинированное пюре)

Приложение 3. Графики (по результатам анкетирования)

График 1

График 2

1 Батурин А. К., Мендельсон Г. И. Питание и здоровье: проблемы XXI века // Пищевая промышленность. 2005. №5.

2 Кудряшева А.А. Влияние питания на здоровье человека // Пищевая промышленность. 2004. №12.

3 Кухаренко А.А., Богатырев А.Н., Короткий В.М., Дадашев М.Н. Качество современных пищевых продуктов и культура питания // Пищевая промышленность. 2008.

4 Лазарева Т.С., Жвания Ф. Ф. Желудочно-кишечный тракт, микрофлора и иммунитет // ПФ. 2009. №1.

5 См. подробней Савкина, О. А., Кузнецова, Л. И., & Чубенко, Н. Т. (2016). Разрыхление теста. Дрожжи или закваски. Хлебопечение России, (3), 15-17.

6 Зайцев, С. В. «Медицинские алкогольные напитки» во второй половине XIX века: мнение современников. // Частное и общественное в повседневной жизни населения России: история и современность. Материалы международной научной конференции: в 2 томах. c. 350-355. 2018.

7 Черепнин, Л. В. Повесть временных лет, ее редакции и предшествующие ей летописные своды // Исторические записки. Изд. Академии Наук СССР. - 1948. - Т. 25. - С. 305-320.

8 Миронов Б.Н. Русский город в 1740 – 1860-е годы: демографическое, социальное и экономическое развитие. – Л., 1990. – С. 85–90

9 Н. Коншин. Домострой: по Континскому списку и подобным. Синодальная тип., 1908.

10 Подробней см. Крохалева Светлана Ивановна, Шабанов Денис Сергеевич Количественное определение и анализ содержания витамина с в продуктах питания // Вестник ПГУ им. Шолом-Алейхема. 2010.

11 Терешонок, В. И. «Влияние сортовых особенностей капусты белокочанной на качество продукции при квашении после длительного хранения» // Овощи России (№ 6), 2019. С. 91-95.

12 Павловская, Л. М., Голубева, С. Н. Перспективные направления научных исследований процессов консервирования овощей и фруктов: производство ферменированных продуктов // Пищевая промышленность: наука и технологии. п. 1 (35) 2017 г. С. 63-68

13 См., например, Белокурова Е.С., Борисова Л.М., Панкина И.А. Овощные ферментированные напитки // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств». 2015. №1.

Просмотров работы: 1207