Ферментация - чудеса трансформации

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Овсянникова С.А. 1

---

1МАОУ гимназия "Мариинска"

Монченко Н.Е. 1

---

1МАОУ гимназия "Мариинская"

Работа в формате PDF

733.3 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

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

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

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