Исследование полезных свойств дрожжей

Исследование полезных свойств дрожжей

Авторы:

Суворова Полина, 7 класс

Коваль Елена, 9 класс

МКОУ Зюзинская СОШ

Барабинский район

Новосибирская область

Руководитель:

Чурсина Е.М., учитель биологии

и географии высшей

квалификационной категории

г. Барабинск, 2022г.

Содержание

Введение.…………………………………………………………………..………...3 

Глава 1. Роль дрожжей в природе и жизни человека.…........................................4 

Глава 2. Исследование хлебопекарных дрожжей

2.1. Анкетирование и обработка результатов…………………….……...………...5

2.2. Сравнение состава сухих и прессованных хлебопекарных дрожжей.............6

2.3. Изучение морфологии дрожжей………………………………………….…....6

2.4. Изучение физиологии дрожжей………………………………………..……...7

2.5. Определение химического состава дрожжей…………………….…………....7

2.6. Изучение влияния дрожжей на рост растений…………………..……………8

Заключение………………………………………………………………..……….10
Литература……………………………………………………………………...…...11

Приложения………………………………………………………………………....12

Введение

История появления дрожжей берет свое начало вместе с первыми упоминаниями о выпечке хлеба и пивоварении в древнем Египте ещё 6000 лет назад до нашей эры (4).

В Китае три тысячи лет назад из продукта брожения дрожжей получали крепкие спиртные напитки. Люди считали, что процесс брожения происходит сам собой. В 1680 году Антони ван Левенгук, рассматривая под микроскопом каплю бродящего пива, впервые увидел клетки дрожжей. И только в 70-х гг. XIX в. Великий французский микробиолог Луи Пастер доказал, что именно дрожжи вызывают брожение. С 1931 г. началось издание определителей дрожжей в Голландии. В 1954 г. вышел первый российский определитель дрожжей В.И. Кудрявцева. Наука о дрожжах – зимология продолжает развиваться и в XXI веке (1).

Дрожжи имеют большое практическое значение. Некоторые виды дрожжей с давних пор используются человеком при приготовлении хлебобулочных изделий, пива, вина, кваса. Полезные свойства дрожжей позволяют использовать их в биотехнологии и производстве лекарств. В настоящее время их применяют в производстве ксилита - заменителя сахара, ферментов, пищевых добавок, для очистки от нефтяных загрязнений. Дрожжи используются в науке в качестве модельных организмов для генетических исследований и в молекулярной биологии. Пекарские дрожжи были одними из первых организмов, у которых была полностью определена последовательность геномной ДНК.

Всем знакомо выражение «расти, как на дрожжах» и обычно смысл фразы мы связываем с хлебобулочными изделиями, с пышным дрожжевым тестом.

Мы решили изучить строение и процессы жизнедеятельности дрожжей, провести эксперименты, способные наглядно продемонстрировать влияние дрожжей на рост растений.

Мы считаем данную работу актуальной, так как результаты исследования могут пригодиться садоводам и огородникам, а также для увеличения урожая на пришкольном учебно-опытном участке нашей школы.

Объект исследования: Дрожжи.

Предмет исследования: Влияние дрожжей на рост растений.

Цель работы: Исследовать полезные свойства дрожжей.

Задачи исследования:

1. Выявить особенности строения и жизнедеятельности дрожжей;

2. Определить роль дрожжей в природе и в жизни человека;.

3. Экспериментально доказать, что дрожжи влияют на рост объектов живой природы.

Гипотеза: Дрожжи – живые микроорганизмы, которые могут оказывать влияние на рост других объектов живой природы.

Методы исследования: теоретические (описание, объяснение), эмпирические (наблюдение, исследование), логические (сравнение, анализ).

Исследование проводилось с использованием оборудования центра образования естественно-научной и технологической направленности «Точка роста» МКОУ Зюзинской СОШ.

Глава 1. Роль дрожжей в природе и жизни человека

В течение многих десятилетий дрожжи оставались в центре внимания исследователей, которые признают необыкновенные питательные качества и особенные свойства этого грибка. Дрожжи имеют уникальный биохимический состав, они служат источником аминокислот, минералов, витаминов и многих других полезных веществ, необходимых для роста, правильного метаболизма и укрепления иммунной системы. Эти элементы крайне важны для функционирования организма. Они одинаково важны для человека, животного и растений.

Главной особенность дрожжей считается их высокая скорость размножения. Именно этим они заслужили свою популярность в пищевой промышленности. Человек использует четыре вида дрожжевых грибов — пивные, молочные, винные, хлебопекарные, — которые подразделяются на три класса — прессованные, сухие и дрожжевые закваски.

Дрожжи в естественных условиях присутствуют на поверхности плодов винограда, часто они заметны как светлый налёт на ягодах. Собранный виноград давят, получая сок с 10—25 % сахара. Для получения белых вин от него отделяют смесь косточек и кожуры, в мусте для красных вин она остаётся. В результате брожения сахара превращаются в спирт.

Дрожжи используются в производстве альтернативного горючего для транспортных средств и приобрели в XXI- ом веке повышенное внимание.

Дрожжи богаты белками, их содержание может доходить до 66 %, при этом 10 % массы приходится на незаменимые аминокислоты. Дрожжевая биомасса может быть получена на отходах сельского хозяйства илигидролизатах древесины.

Высушенные пивные дрожжи используют для производства лекарственных препаратов и БАД. Жидкие пивные дрожжи традиционно прописывались ослабленным, лицам с аллергическими заболеваниями. Существует ряд препаратов на основе дрожжей поддерживающих и восстанавливающих флору желудочно-кишечного тракта.Дрожжи являются активным компонентом во многих косметических средствах.

Глава 2. Исследование хлебопекарных дрожжей

2.1. Анкетирование и обработка результатов

С целью изучения знаний учеников нашей школы о дрожжах, мы составили анкету из 5 вопросов. В анкетировании приняли участие 39 учащихся МКОУ Зюзинской СОШ с 5 по 11 классы. В результате анкетирования выявили, что 97% респондентов знают, что дрожжи – это грибы (Рис.1). Лишь 15% респондентов не знают, какие виды дрожжей существуют (Рис 2).

О том, что питаются дрожжи сахаром, знают 85% респондентов. (Рис 3) 78% респондентов знают, что дрожжи используются при выпечке хлеба, 15% знают о дрожжевом брожении, 2% знают об использовании дрожжей в медицине .(Рис 4)

Хоть прессованные дрожжи представляют собой биомассу живых дрожжевых клеток, большинство опрошенных отдают предпочтение сухим дрожжам (Рис 5).

2.2. Сравнение состава сухих и прессованных хлебопекарных дрожжей

Согласно современной классификации дрожжи, применяемые в хлебопечении, относятся к царству грибов, отделу истинные грибы, классу аскомицеты, семейству сахаромицетовые, роду дрожжи, виду пекарские дрожжи [2].

Мы приобрели в магазине сухие быстродействующие дрожжи «Саф – момент» и прессованные дрожжи «Люкс». Прессованные дрожжи состоят только из штаммов дрожжей, а сухие ещё содержат сорбитан–моностеарат Е491 – это стабилизатор и эмульгатор, разрешен к применению во многих странах. Согласно классам опасности веществ является малоопасным согласно ГОСТ. Чрезмерное употребление пищевой добавки Е491 может привести к фиброзу, задержке роста и увеличению печени.

Срок хранения сухих дрожжей составляет 18 месяцев при температуре не выше +15 градусов, у прессованных – 40 суток при температуре от 0 до +4 градусов. Калорийность сухих дрожжей почти в пять раз больше, чем у прессованных. Соответственно, белков больше в 4 раза, жиров – в 15 раз, углеводов – в 5 раз, воды меньше в 5 раз (Приложение 2).

2.3. Изучение морфологии дрожжей

Для изучения строения дрожжевых клеток изготовили микропрепарат. На поверхность чистого предметного стекла нанесли каплю дрожжевого раствора. Размешали до получения однородной массы и дали высохнуть. Стекло с приготовленным мазком провели три раза через пламя спиртовки мазком вверх. Для окраски мазка использовали красящие бумажки, пропитанные фиолетовыми чернилами. Готовый окрашенный и высушенный мазок изучили под цифровым микроскопом «Левенгук» при увеличении в 640 раз (Рис. 6,7.Приложения). Изучили размеры, форму и взаиморасположение клеток. Дрожжи представляют собой одноклеточные неподвижные организмы. Так как дрожжи при благоприятных условиях размножаются почкованием, мы увидели целые колонии почкующихся клеток круглой формы. Как и все грибы, дрожжи имеют ядро и клеточную стенку из хитиноподобных веществ (7).

2.4. Изучение физиологии дрожжей

Дрожжи требовательны к составу питательной среды. Для обеспечения себя энергией они могут использовать разные углеводы, в основном сахара. Дрожжи осуществляют спиртовое брожение, за счет которого они получают энергию для жизнедеятельности. Пузыри углекислого газа, которые выделяются при брожении, вызывают помутнение известковой воды. При выпекании хлеба спирт испаряется, а углекислый газ поднимает тесто и придает хлебу губчатую структуру и мягкость.

В широкую пробирку с газоотводной трубкой налили теплой воды, добавили 5 г сахара и 1 г дрожжей. Пробирку закрыли пробкой, нижний конец газоотводной трубки поместили в пробирку с известковой водой и поставили в нагретую до 40°С водяную баню. Спустя 20 минут в пробирку с известковой водой начали поступать пузырьки углекислого газа, аещё через 30 минут известковая вода в пробирке помутнела (Рис. 8 - 9 Приложения).

2.5. Определение химического состава дрожжей

В пробирку с теплой водой добавили 1 грамм сухих быстрорастворимых дрожжей, взболтали. Дали постоять 20 минут, затем добавили раствор гидроксида натрия и раствор сульфата меди. Наблюдали появление сине-фиолетовой окраски. Это биуретовая реакция на присутствие белка (Рис.10 Приложения). Денатурацию белка мы получили в процессе кипячения дрожжевой суспензии над пламенем спиртовки, наблюдали выпадение мутного осадка.

Для определения наличия крахмала в дрожжах приготовили дрожжевую суспензию, затем в нее капнули раствор йода. Наблюдали ярко-бурое окрашивание. Значит, в дрожжах нет крахмала (Рис.11 Приложения).

Химический состав хлебопекарных дрожжей непостоянен и может колебаться. Дрожжи содержат целый ряд витаминов и витаминоподобных веществ: С, В1, В2, В3, В5, В6, РР, Е, фолиевую и пантотейную кислоту, биотин и другие. Обязательной составной частью протоплазмы дрожжевых клеток являются ферменты, осуществляющие разнообразные биохимические превращения. Гликоген — запасное вещество дрожжей. Витамин В₁ – тиамин способствует росту организма и участвует в жировом, белковом и водном обмене, под их воздействием активизируется рост организмов (4).

2.6. Изучение влияния дрожжей на рост растений

Для определения влияния дрожжей на рост растений приготовили раствор: в 1 литре теплой воды размешали 1 г сухих дрожжей и 0,5 столовые ложки сахара, настаивали 30 минут. Затем раствор разбавили 5 л воды (Рис 12-13 Приложения). Для каждого использования готовили новый раствор, остатки раствора использовали для полива комнатных растений в помещениях школы.

В качестве тест-растений были использованы проростки фасоли овощной, сорт «Сакса». Семена фасоли произведены агрофирмой «Сибирский сад». (Рис. 21 Приложения). Закладку первого опыта сделали 10 января 2022 года. Опыт был проведён в трёх повторениях.

Сначала семена фасоли проращивали в чашках Петри (Рис.14 Приложения). В пробах №1, №2 по 10 семян фасоли замочили в дрожжевом растворе, в пробах №3 и №4 замочили семена фасоли в отстоянной водопроводной воде. Проращивание происходило в комнатных условиях при температуре + 20 - +21⁰ С. Примерно одинаково прорастали семена во всех пробах. Мы не отметили влияния дрожжевого раствора на скорость прорастания семян. 14 января из каждой пробы мы взяли по пять пророщенных семян, и посадили в почву (Рис. 15 Приложения).

В пробе №1 семена фасоли замачивали в дрожжевом растворе, а всходы поливали водопроводной водой. В пробе №2 семена замачивали в дрожжевом растворе, поливали дрожжевым раствором. В пробе №3 семена замачивали в воде, поливали дрожжевым раствором. В пробе №4 семена фасоли замачивали в воде, и всходы поливали водопроводной водой (контроль).

В течение 20 дней наблюдали за прорастанием и ростом растений фасоли, поддерживая влажность почвы примерно на одном уровне. Дрожжевой раствор и воду для полива измеряли и добавляли симметрично во все ящики с пробами растений.

Семена растений достаточно чувствительны к набору питательных веществ, поступающих в семя, во время прорастания. Результаты наблюдений за ростом и развитием побегов фасоли записывали в таблицы 3,4 (Приложения).

Первые всходы наблюдали 17 января, на третий день после посадки в почву. Наиболее активный рост наблюдался у растений пробы №2, в которой семена замочены в дрожжевом растворе при поливе дрожжевым раствором. На двадцатые сутки средняя длина побегов составила 19,4 см. Самый незначительный рост наблюдался у пробы №4, семена замочены в воде и полив проростков проводился водой, всего 8,9 см (Табл. 3,5, рис 16,17 Приложения).

На двадцатые сутки эксперимента, 31 января, провели измерение длины и веса побега. Измеряли линейкой каждое растение, затем вычисляли среднюю длину побегов для каждой пробы. Вес побегов измеряли с помощью электронных весов. Сначала взвешивали каждый побег, затем вычисляли среднее значение веса для каждой пробы (Табл.6 Приложения).

В нашем эксперименте наблюдается быстрый рост растений и прибавка в весе под влиянием дрожжевого раствора.

Дрожжи, как считают многие садоводы, не являются полноценной подкормкой. Хотя дрожжи и выделяют в почву фосфор и азот, но при этом поглощают много калия и кальция, которые также необходимы для полноценного роста и развития растений. Если кормить растения только дрожжевыми подкормками, заменяя ими полноценные комплексные удобрения, ничего хорошего не получится. Сначала будет буйный рост зелени, но затем почва станет жесткой, растения начнут болеть. Поэтому применять дрожжи нужно правильно, все хорошо в меру.

Перед тем как использовать дрожжевые подкормки, почву нужно насытить органикой. Внести перегнивший навоз, примерно 2 ведра на 1кв м площади и добавить 1 литр древесной золы.

Нужно помнить, что дрожжи начинают работать только в прогретой почве до 15°С, в холодной земле дрожжевые микроорганизмы не размножаются.

Заключение

В процессе исследования:

1. Проведено анкетирование среди обучающихся о особенностях дрожжей и их использовании людьми;

2. Исследовано строение дрожжевых клеток;

3. Доказано присутствие белков и отсутствие крахмала в дрожжах;

4. Опытным путем доказано выделение углекислого газа при дыхании дрожжей;

5. Доказано положительное влияние на рост растений дрожжевой подкормки.

1. Полученные данные подтверждают гипотезу: Дрожжи – живые микроорганизмы, которые могут оказывать влияние на рост других объектов живой природы.

Литература

1. Бабьева И.П., Чернов И.Ю. Биология дрожжей. М.:, 2004, 122 с.

2. Всё обо всем. Популярная энциклопедия для детей./под редакцией В. Славкина. М.: АСТ. 1995г.

3. «Оценка качества хлебопекарных дрожжей» Методические указания. Кубанский Государственный аграрный университет. Краснодар 2012. 11с.

4. Энциклопедия для детей. Т.2. Биология/ под ред. М.Д. Аксенова. – М.: Аванта+, 1998г.

5. https://ekoshka.ru/kogda-pojavilis-drozhzhi/#i-8

6. http://microbak.ru/obshhaya-xarakteristika-mikrobov/gribi/drozhzhi.html#stroenie-kletki-drozhzhej

7. https://cyberpedia.su/7xb16f.html

8. http://vinocenter.ru/stadii-zhizni-drozhzhej.html

9. https://nomnoms.info/drozhzhi-hlebopekarnye/

10. https://medum.ru/e 491.

Приложения

Приложение 1

Анкета

1.Что такое дрожжи?

А) Грибы Б) Растения В) Бактерии Г) Не знаю

2.Какие виды дрожжей вы знаете?

А) Сухие Б) Прессованные В) Не знаю

3. Чем питаются дрожжи?

А) Сахар Б) Не знаю.

4. Каково практическое значение дрожжей?

А) Выпечка Б) Медицина В) Виноделие Г) Не знаю

5. Какие дрожжи вы используете дома?

А) Сухие Б) Прессованные В) Не знаю

Таблица 1

Результаты анкетирования

Рис 1. Ответы на вопрос: «Что такое дрожжи?»

Рис 2. Ответы на вопрос: «Какие виды дрожжей вы знаете?»

Рис 3. Ответы на вопрос: «Чем питаются дрожжи?»

Рис 4. Ответы на вопрос: «Какое практическое значение имеют дрожжи?»

Рис 5. Ответы на вопрос: «Какие дрожжи Вы используете дома?»

Таблица 2

Сравнительная характеристика сухих быстродействующих

дрожжей «Сафмомент»и прессованных дрожжей «Люкс»

Рис 6. Изучение микропрепарата. Рис 7. Микропрепарат дрожжей.

Рис 8.Опыт с известковой водой. Рис 9. Известковая вода помутнела.

Рис 10. Биуретовая реакция. Рис 11. В дрожжах нет крахмала.

Рис 12. Взвешивание дрожжей. Рис. 13. Приготовление дрожжевого раствора.

Рис14. Проращивание семян фасоли. Рис 15. Посев семян в почву.

Р ис 16. 8-ой день после посадки. Рис 17. 15-ый день после посадки.

Таблица 3

Развитие побегов у растений фасоли под влиянием дрожжевого раствора (см)

Таблица 4

Изменение размеров проростков в пробах № 1 и №2 (см)

Таблица 5

Изменение размеров проростков в пробах № 3 и №4 (см)

Таблица 6

Итоговые результаты замеров длины и веса побегов в пробах

Рис 18. Измерение высоты побегов. Рис. 19. Выемка растений из почвы.

Рис. 20. Взвешивание побегов. Рис 21. Семена фасоли.

Рис.22. Изменение средней длины побегов, (см)

Рис.23. Средняя длина побегов в пробах, (см)

Рис.24. Средний вес побегов в пробах, (г)