Проект на тему «Влияние фитонцидов на сохранность пищевых продуктов»

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Кривецкая средняя общеобразовательная школа»

Мантуровского района

Курской области

ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ

«Влияние фитонцидов на сохранность пищевых продуктов»

Предмет «Биология»

Выполнил ученик 9а класса

Пичуев Дмитрий Анатольевич

Руководитель проекта:

Вдовина Жанна Викторовна,

учитель биологии

Работа допущена к защите «____» ______________ 20___г.

Подпись руководителя проекта __________________(_________________)

Сейм, 2022 г.

Оглавление

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

Раздел I. Теоретический аспект………………………………………………………………5

Глава 1. Фитонциды и их роль в процессе хранения продуктов питания……………..…....5

1. История открытия фитоцидов…...…………………………………………………...……..5

2. Фитонцидные свойства различных растений……...………………………………..….….6

Глава 2. Влияние фитонцидов на жизнедеятельность микроорганизмов …………………..8

1. Практическое применение фитонцидов растений…………………………….……….….8

Раздел II. Практический аспект…………………………………………………………….10

Глава 1. Изучение влияния фитонцидов на процесс сохранения продуктов питания

1. Опыт №1. Объектом исследования является вареное куриное яйцо…………………..10

2. Опыт №2. Объектом исследования является сырое мясо птицы……………………….12

Заключение………………………………………………………………………...……………14

Список литературы…………………………………………………..…………………………15

Приложение……………………………………………………………………………………..16

Введение

Жизнь человека неразрывно связана с природой, а следовательно, и с жизнью растений. Люди давно заметили, что некоторые растения обладают антимикробными свойствами. Издавна охотники обкладывали травами добытую дичь, чтобы она сохранялась свежей. Учёные отметили, что растения, их ткани или особые летучие фракции способны убивать многие микроорганизмы. Но не находили этому научного объяснения.

Актуальность

В данной проектной работе мы попытались найти средства защиты для продуктов питания от плесени природного происхождения. Для борьбы с плесневыми грибами мы решили использовать биологические вещества природного происхождения – фитонциды. Они имеют явные преимущества перед химическими средствами. Последние вредны и опасны для здоровья человека.

Я считаю, что данная работа является актуальной, так как результаты работы позволяют дать рекомендации по защите продуктов от плесени. Кроме того, поможет нам получить расширенными сведения о наиболее эффективных фитонцидных растениях для расширения кругозора, а также для применения полученных знаний человеком в нестандартных ситуациях: при отсутствии холодильника.

Проблема: процесс сохранения продуктов питания в домашнем хозяйстве является важной проблемой. Большое количество продуктов портится под влиянием микроорганизмов. В результате хранения нужно соблюдать определённые условия, так как при комнатной температуре в домашних условиях плесень распространяется и развивается очень быстро. Заплесневевшие продукты уже не годны к употреблению. Кроме того, они могут содержать ядовитые вещества [1]. Употребление таких продуктов опасно для здоровья.

Цель: изучить степень влияния фитонцидов, выделяемых различными растениями, на сроки хранения пищевых продуктов.

Задачи:

1. Изучить, что такое фитонциды, и какими пищевыми культурами они вырабатываются.

2. Установить причины порчи пищевых продуктов.

3. Доказать опытным путём, что при помощи фитонцидов можно увеличить сроки хранения продуктов питания.

4. Определить растения, обладающие наибольшей фитонцидной активностью.

Гипотеза: если растения обладают фитонцидными свойствами, то они смогут увеличить сроки хранения продуктов питания.

Объект исследования: фитонцидная активность некоторых растений.

Предмет исследования: влияние фитонцидов различных растений на сроки хранения пищевых продуктов.

Методы исследования:

1. Поиск и анализ информации

2. Эксперимент

3. Наблюдение

4. Сравнение

5. Статистическая обработка материала

Новизна проекта: со временем люди научились нейтрализовать действие микроорганизмов, прибегая к их физическим, термическим и биологическим методам обработки. Возможно, что для более длительного хранения продуктов можно использовать фитонциды, которые вырабатываются различными растениями.

Практическая значимость: результаты, полученные в ходе работы по фитонцидной защиты пищевых продуктов, могут найти применение как в магазинах так и в домашних условиях.

Раздел I. Теоретический аспект

Глава 1. Фитонциды и их роль в процессе хранения продуктов питания

1.1 История открытия фитонцидов

Со времени открытия фитонцидов накоплен большой фактический материал об антимикробных и противовирусных веществах высших растений. Доказано, что фитонцидная активность присуща всему растительному миру [2].

Идейным отцом всех исследований по фитонцидам низших растений и бактерий является знаменитый русский биолог И.И. Мечников – один из основателей современной медицины. Он как-то заметил на окне мертвую муху, покрытую плесенью. И вдруг его озарила мысль: а не является ли эта плесень причиной гибели мухи? А дальше логически последовал вывод: а нельзя ли использовать микробов для борьбы с насекомыми-вредителями? Так оно и оказалось. Это было началом больших идей и опытов, поставленных Мечниковым на практике.

Пионерами в области изучения фитонцидов были также врачи А.Г. Филатова и А.Е.. Тебякина, которые в 1931-1933 гг., наблюдали сильное антимикробное действие лука и чеснока, а также других пищевых растений на болезнетворные для человека бактерии. Суть основного открытия состояла в том, что высшие растения при их ранении продуцируют летучие антимикробные вещества.

Сам термин фитонциды – был предложен русским учёным Б.П. Токиным в 1934 году для обозначения летучих веществ, обладающих антимикробными свойствами, которые выделяются растениями. Б. П. Токин обратил внимание на то, что пищевые продукты, приготовленные на восточных базарах, в антисанитарных условиях, не вызывают вспышек инфекционных заболеваний. Ученый предположил, что обилие восточных пряностей каким-то образом предохраняет пищу от порчи. Он исследовал вещества, содержащиеся в пряностях, и обнаружил, что антисептическое действие дают летучие компоненты. Эти «летучие яды растений» он предложил назвать фитонцидами.

Антимикробные свойства фитонцидов обусловили большое число исследований по использованию их в медицине, ветеринарии, защите растений, при хранении плодов и овощей, в пищевой промышленности и др.

Расцвет в области изучения фитонцидов приходится на 1950-1980 гг. В эти годы в СССР были проведены обширные исследования антивирусного, противобактериального, иммунтропного и др. эффектов веществ, выделенных из растений при помощи экстракции и др. методов [3].

1.2 Фитонцидные свойства различных растений

Фитонциды (от греч.Phytón - растение и лат. caedo - убиваю) – образуемые растениями летучие биологически активные вещества, убивающие или подавляющие рост и развитие бактерий, микроскопических грибов, простейших.

Есть фитонциды, содержащиеся в тканях растений в растворенном виде, и летучие фракции фитонцидов, выделяемые в атмосферу, почву, воду. Летучие фитонциды способны оказывать своё действие на расстоянии. Все растения выделяют их в целях самозащиты; одни растения выделяют малые количества фитонцидов, другие — в их числе лук и чеснок, — большие. В отношении высших растений получены многочисленные доказательства роли фитонцидов в их иммунитете в экспериментах школы Д.Д. Вердеревского.

Фитонцидные свойства сначала были обнаружены лишь у немногих растений, но по мере изучения их круг расширился. По мнению академика В. Г. Дробатько, их имеют около 85% высших растений. В частности, весьма активные фитонциды обнаружены в чесноке, луке, лимоне, чёрной смородине, боярышнике, можжевельнике, в белокочанной капусте, берёзе, дубе, хрене, крапиве, сосне, бруснике, черёмухе [4].

Фитонцидная активность растений неодинакова в разные периоды жизни растения. Она связана с его развитием, периодами вегетации, физиологическим состоянием (больное или здоровое растение), почвенными и климатическими условиями и может меняться в зависимости от погоды, времени суток.

Фитонциды разных видов растений различные по своему составу и действию. У одних растений они обладают бактерицидными свойствами, то есть могут убивать бактерий; у других оказывают бактериостатическое действие, то есть не убивают, а только задерживают рост и размножение микроорганизмов; у третьих – могут даже стимулировать, то есть ускорять рост и размножение бактерий.

Фитонциды листьев деревьев отличаются по своему антимикробному действию, например, от плодов. Листья разных ярусов обладают неодинаковойфитонцидностью, она возрастает от нижних к верхним. Верхние листья имеют наиболее высокую активность по сравнению с другими органами растения. Всегда более молодые органы обладают высшейфитонцидностью. Молодые растения также обладают большей фитонцидностью, чем старые, выросшие в одних и тех же условиях. Растения в фазе бутонизации и цветения имеют большуюфитонцидность, чем вегетирующие. Фитонциды корней в десятки раз слабее фитонцидов листьев [5].

Активность листьев одного и того же растения может быть различной в зависимости от расположения их по отношению к солнцу, при затемнении фитонцидная активность снижается [6].

Процесс выделения фитонцидов зависит и от температуры воздуха. Так, повышение температуры окружающего воздуха до 20 – 25^оС способствует возрастанию концентрации этих соединений в 1,8 раза. Понижение температуры воздуха отрицательно сказывается на выделении растениями летучих веществ. Значительное ослабление фитонцидной активности происходит и при физиологической депрессии, вызванной, например, дефицитом влаги, низким уровнем питания.

Итак, зная зависимость интенсивности образования фитонцидов от состояния и условий выращивания растений, можно контролировать этот процесс.

Глава 2. Влияние фитонцидов на жизнедеятельность микроорганизмов

2.1 Практическое применение фитонцидов растений

Антимикробные свойства фитонцидов обусловили большое число исследований по использованию их в медицине, ветеринарии, защите растений, при хранении плодов и овощей, в пищевой промышленности и др.

Летучие фитонциды чеснока, лука, плодов цитрусовых, листьев черемухи и черной смородины не только убивают простейших, но и разрушают, растворяют их в течение нескольких минут. Употребление чеснока прекращает рост и развитие туберкулезных бактерий и вызывает их разрушение. При местном применении фитонциды также стимулируют процессы регенерации (восстановления) поврежденных тканей. Фитонциды многих растений сохраняют свою активность в течение длительного времени, они весьма устойчивы к воздействию высоких и низких температур.

В последнее время эти вещества стали применять в медицине для лечения легочных и желудочно-кишечных заболеваний, ран, язв и некоторых кожных болезней. Употребление в свежем виде овощей и фруктов способствует обеззараживанию полости рта и желудочно-кишечного тракта.

Велики фитонцидные свойства лука и чеснока. В настоящее время научная медицина применяет препараты репчатого лука при заболеваниях желудочно-кишечного тракта, для повышения аппетита, гипертонической болезни и атеросклероз, при некоторых гинекологических заболеваниях. Подтверждено его сильное бактерицидное действие, которое проявляется не только при непосредственном акте, но и на расстоянии, благодаря летучим фитонцидам, в большом количестве содержащимся в луке и чесноке.

Фитонцидные вещества эффективны при лечении грибковых заболеваний, оказывают они и противоглистное действие.

Из фитонцидов высших и низших растений в настоящее время получены многие антибиотики, обладающие различной антимикробной активностью чеснока-аллицин, из шалфея лекарственного - сальвин, из зверобоя - иманин, из чистотела - сагвинарин, из хлопчатника - госсипол и т.д. [7].

Фитонциды также применяются и для хранения плодов, овощей, плодоовощных соков. Когда в герметически закупоренный сосуд с плодами или ягодами помещают кашицу из натертого хрена, они могут сохраняться несколько месяцев. Высокой активностью обладает и фитонцид горчицы — аллиловое масло. Если на литр виноградного сока добавить 25 мг этого масла, сок долго сохраняет свои свойства и не портится.

Фитонциды оказывают существенное влияние и на жизнедеятельность растений. Например, выделяемый некоторыми плодами газ этилен стимулирует созревание плодов томата, лимона, апельсина и других растений и усиливает опадение листьев, а фитонциды луковиц черемши оказывают тормозящее действие на рост и развитие соседних растений.

Кроме того, в настоящее время производятся многочисленные опыты использования фитонцидов для предпосевной обработки семян в борьбе с некоторыми болезнями растений. Например, обработка семян кукурузы соком лука и чеснока, в различной степени разбавленным водой, снижает их зараженность грибами, повышает всхожесть и способствует повышению болезнеустойчивости растений к пузырчатой головне [8].

Р.М. Галачьян доказала, что протравливание семян помидоров фитонцидами чеснока и лука против бактериального рака значительно снижает заболевание помидоров в поле. О.А. Кротова и И.А. Маленкина обрабатывали плоды помидоров водно-луковым раствором. Лёжкость их повышалась в два раза, и снижался процент бактериальной и грибной гнили плодов.

Безвредность фитонцидов для человека и растений и высокая эффективность их против грибов и бактерий позволяет считать способ обеззараживания семян этими веществами перспективным, хотя еще мало разработанным.

Раздел II. Практический аспект

Глава 1. Изучение влияния фитонцидов на процесс сохранения продуктов питания

Исследование проводилось в марте 2022 года.

Исследовательская работа включала в себя ряд этапов:

• Изучение научно-популярной литературы;

• Проведение экспериментов по выявлению влияния фитонцидов на увеличение срока хранения пищевых продуктов;

• Статистическая обработка полученного материала;

• Анализ полученных данных.

В практической части работы мы исследовали самые наиболее часто используемые в быту фитонцидные растения: чеснок, лук, пищевая горчица в виде порошка и лимон. Мы провели опыт подтверждающий свойство фитонцидов сдерживать рост микроорганизмов в результате хранения продуктов питания. Для этого наблюдали за процессами гниения и разложения продуктов (приложение 1).

1.1Опыт №1. Объектом исследования является вареное куриное яйцо.

Взяли 5 стеклянных банок из-под детского питания, 1 банка контрольная и 4 опытные. Предварительно банки хорошо вымыли и высушили (приложение 2)

В контрольной банке только вареное куриное яйцо. На дно опытных банок поместили по20 граммоввыделяющих фитонциды продуктов: измельченные лук, чеснок, лимон, разведенную в теплой воде горчицу.Затем с помощью нити подвесили вареное куриное яйцо, плотно закрыли крышкой.В течение всего опыта температура в комнате была постоянной 20±3 градуса. Лучи солнца не попадали на опытный участок.По ходу проведения эксперимента результаты вносились в таблицу.

Влияние фитонцидов на сохранность куриного яйца проводилось согласно схеме опыта:

1.Белок (без летучих веществ) – контроль.

2.Белок + лимон

3.Белок + чеснок

4.Белок + горчица

5.Белок + лук

Следим за изменениями на поверхности яйца, записываем получившиеся данные в таблицу 1:

Наблюдая, за развитием порчи белка вареного куриного яйца было выявлено, что на контрольном образце признаки порчи появились на 3-е сутки, а на других на 4-7-е сутки (таблица 1).

1.2 Опыт №2. Объектом исследования является сырое мясо птицы

Взяли 5 стеклянных банок из-под детского питания, 1 банка контрольная и 4 опытные. Предварительно банки хорошо вымыли и высушили (приложение 3)

В контрольной банке сырое мясо. На дно опытных банок поместили по25 граммов выделяющих фитонциды продуктов: измельченные лук, чеснок, лимон, разведенную в теплой воде горчицу.Затем с помощью нити подвесилисырое куриное мясо, плотно закрыли крышкой.В течение всего опыта температура в комнате была постоянной 20±3 градуса. Лучи солнца не попадали на опытный участок.По ходу проведения эксперимента результаты вносились в таблицу.

Влияние фитонцидов на сохранность куриного мяса проводилось согласно схеме опыта:

1.Мясо (без летучих веществ) – контроль.

2.Мясо + лимон

3.Мясо + чеснок

4.Мясо + горчица.

5.Мясо + лук

Следим за изменениями на поверхности мяса, записываем получившиеся данные в таблицу 2:

Во второй последовательности  наблюдали за развитием порчи сырого куриного мяса. В результате было выявлено, что контрольный образец начал портиться  на 2-е сутки, а другие образцы, находящиеся в парах фитонцидов  на 3-5-е сутки (таблица 2).

Во всех двух последовательностях была выявлена следующая закономерность, дольше всего продукты хранились в парах фитонцидов горчицы, на втором месте лук и чеснок, третье – лимон. Таким образом, наиболее сильными фитонцидными свойствами обладает горчица.

Заключение

Фитонциды - вещества, высших растений, губительно действующие на бактерии, низшие грибы и простейшие организмы. Все растения продуцируют фитонциды. В наибольшем количестве фитонциды содержатся в чесноке, луке и горчице.

Опытным путем было доказано, что продукты, находившиеся в парах фитонцидов, сохраняются дольше, чем продукты в контроле. Самый худший фитонцидовый продукт для хранения продукта — это лимон. В нем больше всего содержится воды, что повышает влажность и ведет к более быстрому размножению простейших микроорганизмов. Он на 2 дня увеличил срок хранения куриного филе и на 3 дня увеличил сроки хранения куриного яйца.

Лук и чеснок содержат меньше воды по сравнению с лимоном, из-за этого продукты с ними сохранились лучше. Однако самый лучший результат показалагорчица. Она значительно увеличила сроки хранения продуктов. Горчица увеличила сроки хранения куриного яйца на 8 дней, а сроки хранения куриного филе – на 4 дня.Таким образом, растения выделяющие фитонциды можно использовать при хранении мяса, рыбы, фруктов и других продуктов.

Гипотеза подтвердилась. Опыт показал, что фитонциды создают противомикробную зону, значит, они могут влиять на сохранность  продуктов питания. Поэтому фитонциды можно назвать важнейшим компонентом  природы.Растения, выделяющие фитонциды, можно использовать при хранении мяса, рыбы, фруктов и других продуктов.

Список литературы

1. Никаноров А. М.,. Хоружая Т. А. Экология. – М.: Приор, 2001.

2. Токин Б.П. Повесть о фитонцидах. – Л.: изд.-во университета, 1980.

3. Айзенман Б. Е. Фитонциды и антибиотики высших растений. ЛГУ, 1984г 270с

4. Голышенков П.П. Лекарственные растения и их использование. – Саранск. Мордовское книжное издательство, 1990. - С.29-30.]

5. Гродзинский А.М. Аллелопатия в жизни растений и их сообществ / А.М. Гродзинский. – Киев, 1965. – 265 с.

6. Фитонциды и антибиотики высших растений / Б.Е. Айзенман, В.В. Смирнов, А.С. Бондаренко. – Киев: «Наукова думка», 1984. – 280 с.

7. Швечикова А.П., Косогова Т.М., Луценко А.И. Комнатные растения и чистота воздуха в помещении./ Биология в школе, 1992. -№1-2.- С. 66 – 67.

8. Черемисинов Н.А. Повышение болезнеустойчивости кукурузы // Защита кукурузы от вредителей и болезней. М. - 1958. -С, 156-163.

Приложения

Приложение 1

Подготовка к эксперименту

Приложение 2

Приложение 3