Исследовательская работа "Хлеб и плесень факторы, влияющие на развитие плесневых грибов"

Министерство образования и науки Автономной Республики Крым
Малая академия науки школьников Крыма «Искатель»
Симферопольский городской филиал
Городской конкурс исследовательских работ и проектов
«Исследовательский старт»
Направление: Биология растений
ХЛЕБ И ПЛЕСЕНЬ: ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА РАЗВИТИЕ
ПЛЕСНЕВЫХ ГРИБОВ
Работу выполнила:
Багдасарян Карина Валериковна
учащаяся 5-Г класса
общеобразовательной школы І-ІІІ
ступеней № 18 Симферопольского
городского совета АРК
Научный руководитель:
Зиновик Елена Валентиновна
кандидат химических наук, учитель
биологии общеобразовательной
школы І-ІІІ ступеней № 18
Симферопольского городского
совета АРК
Симферополь, 2014
ВВЕДЕНИЕ
Люди самонадеянно думают, что мир издавна принадлежит им,
разумным и всемогущим. Это не так плесень (простонародное название
грибков) появилась гораздо раньше человека, около 200 миллионов лет
назад. Она приспособилась ко всему. Даже если случится катастрофа и мир
погибнет, плесень благополучно выживет.
Человечество недостаточно информировано о мире мельчайших
существ, к которому принадлежит и плесень микроскопических грибах.
Что мы знаем о них?
Если оглядеться вокруг, то мы все постоянно контактируем с плесенью,
только никогда об этом не задумываемся. Мы помним, что вокруг нас
постоянно присутствуют бактерии и вирусы, но так же вокруг нас
находятся и микроскопические грибы. Плесень есть везде в
поверхностных слоях пресной и морской воды, на поверхности растений, в
воздухе, в почвах. Плесневым грибкам комфортно в любых условиях: на
живом и мертвом материале. Даже в чистой комнате человек вдыхает воздух,
наполненный их спорами.
Поэтому стоит лишь оставить свежие продукты, консервы, фрукты или
хлеб на один-два дня в теплом, сыром помещении, как они тут же
подвергаются "нападению" спор, и на предмете разрастается колония
плесневых грибков. Хлебобулочные изделия мы привыкли употреблять
каждый день, поэтому проще всего заметить плесень на хлебе. А ведь такой
хлеб может стать причиной хронических заболеваний: желудочно-кишечных,
сердечно - сосудистых и даже онкологических.
Нас заинтересовало, какой вид плесени растет на хлебе, что
способствует ее развитию. Плесень, как всякие грибы питается
органическими веществами, растет на всех продуктах питания, если будут
подходящие для нее условия. А какие надо создать условия, чтобы она не
появлялась в хлебнице или на других продуктах. Мы решили выяснить этот
вопрос
Цель работы: определить факторы, влияющие на развитие плесневых
грибов.
Задачи:
- расширить свои знания о плесени через работу с научной литературой;
- выяснить время появления плесени на различных сортах хлеба;
- освоить методику выращивания чистой культуры плесневых грибов;
- определить влияние различных факторов на рост плесневых грибов;
- определить виды плесени, растущей на хлебе;
- дать рекомендации по правильному хранению хлебобулочных изделий.
Объект исследований: плесневые грибы на хлебе.
Предмет исследований: факторы, влияющие на развитие плесневых
грибов.
Практическая значимость: рекомендации по правильному хранению
хлеба изделий и защите его от плесени могут быть полезны потребителям;
информация о вреде плесени поможет сберечь свое здоровье
РАЗДЕЛ 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ
1.1 Что такое плесень ?
Плесенью называют пушистые или бархатистые налеты на растениях и
предметах растительного и животного происхождения, которые образуются
микроскопическими грибами. Плесень это грибы, представители
совершенно отдельного и огромного царства, которое в сравнении с
животными и растениями еще очень плохо изучено. Грибница (мицелий)
обычно скрывается под землей, а над землей находится орган размножения,
содержащий миллионы спор (как раз то, что в обиходе принято называть
грибами плесень) (см. Приложение, рис. 1). Грибы сочетают в себе
признаки растений и животных. Они дышат, как растения, всасывая
питательные вещества всей своей поверхностью, но при этом не могут
поглощать солнечную энергию и углекислоту. Зато, подобно животным,
потребляют органические вещества в готовом виде да ещё умеют
размножаться половым путём. Хотя чаще плесени размножаются бесполым и
вегетативным способом (спорами и фрагментами гиф мицелия) [5].
Плесень распространяется по воздуху в виде микроскопических спор.
Попадая в подходящую среду, спора, при необходимой температуре и уровне
влажности, начинает прорастать. Она образует подобные нитям клетки,
называемые гифами. Когда гифы переплетаются между собой, образуется
пушистый клубок нитей мицелий. Это и есть то, что мы называем
плесенью. Внешне плесень также может напоминать грязь или пятна,
например, когда она образуется на стенах в ванной комнате между плитками
кафеля (см. Приложение, рис. 2).
Плесень размножается невероятно быстро. В обыкновенной хлебной
плесени можно различить маленькие черные точки спорангии, в которых
образуются споры. В одном спорангии содержится до 50 000 спор, каждая из
которых способна воспроизвести сотни миллионов новых спор всего за
несколько дней! А если условия благоприятные, плесень быстро появится на
книге, обуви или на упавшем дереве в лесу.
На сегодня описано 100 тысяч видов грибов по оценкам, на Земле их
существует более 1,5 миллиона видов). Около двух третьих из известных
видов относятся к плесневым микроскопическим грибам.
Плесневые грибы обладают высоким потенциалом выживания в
различных, нередко экстремальных условиях существования: в присутствии
малых количеств органических веществ и влаги, при воздействии
ионизирующего радиоактивного и ультрафиолетового излучения. Они
обитают повсеместно в почве, воде, присутствуют в воздухе, сохраняют
жизнеспособность в условиях вечной мерзлоты [6].
1.2 Плесень – и друг и враг
1.2.1. Берегись плесень. Когда плесень становится врагом? Об
опасных свойствах некоторых видов плесени известно уже давно. В VI веке
до н. э. ассирийцы использовали древний вид биологического оружия
спорынью, с помощью которой они отравляли воду в колодцах своих врагов.
В средние века отравление той же самой плесенью, которая иногда
появляется на колосьях ржи, вызывало у многих людей зуд, судороги,
галлюцинации и гангрену. Эта болезнь, известная как эрготизм, называлась
тогда «огонь святого Антония», так как многие, кто от нее страдал,
совершали паломничество к гробнице святого Антония во Франции, надеясь
на чудесное исцеление. Самое сильное канцерогенное (вызывающее рак)
вещество, которое выделяет плесень,— афлатоксин. В одной азиатской
стране каждый год от действия этого канцерогена погибает 20 000 человек.
Это опасное для жизни вещество использовалось в производстве
современного биологического оружия [10].
Большинству людей приходится в жизни сталкиваться в основном с
двумя видами плесени: черной и зеленой. Опасна ли эта плесень?
Всем известно, что нельзя употреблять в пищу несъедобные
грибы. Но пищевые отравления могут вызвать и заплесневелые продукты,
так как отдельные виды плесени образуют токсичные вещества. Люди могут
заразиться и при употреблении в пищу зараженных молочных и других
продуктов, на которых есть плесень, могут вдохнуть пыль, содержащую
споры этих грибков и тяжело заболеть. У них может начаться мучительный
кашель, тошнота, рвота, кровохаркание, сильные головные боли, повышение
температуры тела [8].
Некоторые плесневые грибы выделяют опасные ядовитые вещества;
вызываемые ими заболевания микотоксикозы разрушают живые ткани
организма человека и животных. В настоящее время исследователи
насчитывают от 200 до 400 видов микотоксинов, причём лишь у немногих из
них изучена степень токсичности. Даже самые малые их количества
обладают нежелательным эффектом и способны со временем накапливаться
в организме [3].
Причиной отравления людей и животных может быть также заражение
сельскохозяйственных продуктов плесневыми грибами. Согласно данным
Международной организации продовольствия (ФАО), в настоящее время в
мире до 25% урожая зерновых культур ежегодно загрязняются
микотоксинами.
Какие же грибы потенциально опасны для человека и сколько их? В
настоящий момент общее число таких плесеней и дрожжей, по оценкам
учёных, 300—400 видов.
1.2.2. Использование плесени в промышленности и сельском
хозяйстве. Сформировавшееся в быту мнение, что плесень это всегда
плохо, к сожалению, обусловлено непониманием роли грибов в мире
природы и в нашей жизни. Если рассуждать о плесенях с точки зрения
человека, то они имеют массу полезных для него свойств. Столетия тому
назад люди придумали использовать плесени для приготовления разных
пищевых продуктов. Считается, что изначально ее получали с поверхности
виноградин и слив (часто можно заметить белый налет на темных сливах в
его состав входит именно этот грибок). Этот микроорганизм обрабатывает
сахар, превращая его в алкоголь и углекислый газ, превращая сусло в пиво.
В Европе истинные плесени, имеющие развитый мицелий, используют при
изготовлении сыров французских рокфора, камамбера, бри, голубого
датского, итальянской горгонцолы, английского стилтона. Применяют
некоторые виды плесневых грибков и в виноделии. В русской народной
медицине с лечебной целью применяли сухой толченый хлеб, поросший
зеленой плесенью [7].
Многие плесени используют в пищевой и других отраслях
промышленности для получения ряда ферментов, органических кислот,
витаминов.
Опасные для насекомых плесневые грибы нужны для борьбы со
многими насекомыми-вредителями, например колорадским жуком,
картофельной коровкой, кукурузным мотыльком, свекловичным
долгоносиком, щитовками, нематодами, клещами.
Основное свойство грибов разлагать разнообразные органические
субстраты — используют при очистке сточных вод.
Даже в авиастроении нашлось место плесневым грибам при их
участии изготавливают смеси, защищающие крылья самолётов от
обледенения при взлёте и посадке.
Многие виды плесени применяют в целлюлозно-бумажной
промышленности для переработки сырья и получения определённых сортов
бумаги и картона из древесных и бумажных отходов.
1.2.3. Доктор «Плесень». Лечебные свойства плесени были открыты
случайно в 1928 году. Ассистент английского биолога Александра Флеминга
забыл закрыть окно на ночь, и утром оказалось, что некие споры покрыли
образцы стафиллококов в открытом контейнере. Оказалось, что бактерии,
которые окружила сине-зелёная плесень (см. Приложение, рис. 3) погибают и
не способны размножаться. В 1929 году А. Флеминг выделил из зеленой
плесени антибактериальное вещество [2]. С тех пор плесень стали применять
для получения различных лекарственных препаратов, например лекарств от
мигрени, для лечения болезни Паркинсона и предотвращения образования
тромбов.
Человеку впору поклониться плесени за то, что именно из неё в
середине ХХ века был получен первый антибиотик пенициллин,
использование которого в медицине спасло жизнь миллионам людей. Ни
одна операция в мире не обходится без пенициллиновой терапии.
Пенициллин получил широкое применение для лечения инфекционных
болезней.
Наряду с антибиотиками другими важнейшими веществами,
получаемыми из плесеней, стали статины. Их считают главной группой
лекарственных препаратов, используемых для снижения содержания
холестерина.
Данный перечень полезных для человека веществ, создаваемых
плесенями, конечно, не полный. На самом деле, сегодня из плесеней и при
их помощи получают сотни разнообразных продуктов, без которых
существование современного человечества невозможно!
1.3 Болезни хлеба
Заплесневение хлеба возникает при длительном хранении хлеба. Оно
происходит в результате попадания спор плесени из окружающей среды на
выпеченный хлеб. Оптимальные условия для развития плесени
температура 25-35° С и относительная влажность воздуха 70-80%.
Плесневые грибы сначала поражают корку хлеба, а затем и мякиш.
Ферменты плесени разлагают мякиш хлеба, портят его вкус и запах.
Некоторые виды плесени образуют ядовитые вещества. Заплесневевший хлеб
не пригоден к пище [4].
Заплесневение особенно опасно для хлеба, имеющего длительный срок
хранения.
Однако за последние годы произошли существенные изменения, и
вырастить плесень на хлебе не всегда бывает так уж просто. Причина кроется
в том, что сегодня во многие сорта хлеба добавляют специальные химические
вещества, которые препятствуют развитию плесени. Их называют
ингибиторами плесени. В частности имеются пищевые добавки, которые
ингибируют .е. замедляют) рост плесени. Такие добавки иногда
используются при изготовлении хлеба, который появляется на прилавках
наших магазинов. Чтобы предупредить заплесневение, поверхность хлеба
обрабатывают этиловым спиртом или сорбиновой кислотой (оба вещества
являются консервантами), а затем упаковывают в мягкую тару. Можно
добавлять химические консерванты (сорбиновую кислоту или уксуснокислый
кальций) и в тесто. Хлеб с длительным сроком хранения, обработанный
консервантами, сохраняется без порчи в течение нескольких месяцев.
1.4 Фитонциды в борьбе против плесени
Как же защитить продукты от плесени? Возможно, нам помогут
растения, выделяющие фитонциды.
Растения могут выделять вещества, препятствующие росту
микроорганизмов и низших грибов. Эти вещества называют фитонциды. Они
обладают свойством убивать микроорганизмы, в т. ч. болезнетворные [1].
Летучие фитонциды это эфирные масла, которые выделяют растения
и защищают его от грибков и бактерий. Этими свойствами обладают лук,
чеснок, горчица, гвоздика, душистый перец и другие. Известно, что лук и
чеснок хорошо помогают в лечении против различных бактерий.
Летучие фитонциды впервые были обнаружены в природе в 1928
1930 гг. Было установлено, что пищевые продукты, приготовленные на
восточных базарах, порой в совершенно антисанитарных условиях, почему-
то не вызывают вспышек инфекционных заболеваний. Ученые
предположили, что обилие восточных пряностей каким-то образом
предохраняет продукты от порчи, а людей - от заражения кишечными
инфекциями. Он исследовал вещества, содержащиеся в пряностях, и
обнаружил, что значительный антисептический эффект вызывают именно
летучие компоненты. Эти "летучие яды растений" он предложил назвать
фитонцидами.
РАЗДЕЛ 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
В течение месяца наблюдений мы провели серию опытов.
2.1 Определение времени появления плесени на различных сортах
хлеба
Для наблюдения мы взяли 3 сорта хлеба: белый, серый «Дарницкий» и
зерновой. Куски хлеба поместили в пластиковые контейнеры и закрыли
полиэтиленовой пленкой (см. рис.2.1.1). Наблюдения проводились
ежедневно в течение 10 дней, данные заносились в таблицу.
№ 1 № 2 № 3
Рис.2.1.1 Образцы хлеба, взятого для исследования: 1 белый хлеб, 2
серый хлеб, № 3 – зерновой хлеб.
2.2 Определение влияние температуры на развитие плесени на хлебе
Для наблюдения мы взяли 3 куска хлеба одного сорта (зернового).
Каждый кусок поместили в пластиковый контейнер, закрытый
полиэтиленовой пленкой. 1-й контейнер оставили в комнате емпература
+21+23
о
С), 2-й поместили на верхнюю полку холодильника (температура
+8+10
о
С), 3-й в морозильную камеру (температура 16
о
С). Наблюдения
проводились в течение десяти дней, данные заносились в таблицу.
2.3 Определение влияния влажности на развитие плесени
Один кусок хлеба сбрызнули водой и поместили в пластиковый
контейнер, закрытый полиэтиленовой пленкой. Второй кусок такого же хлеба
завернули в бумажный пакет. Оба куска оставили при комнатной
температуре. Результаты наблюдений представлены в таблице.