Влияние фитонцидов на сохранность пищевых продуктов



В настоящее время наблюдается иррациональное потребление продуктов питания, вследствии чего они быстро портятся и в дальнейшем утилизируются. Все это негативно влияет на окружающую среду и экологию. Мне стало интересно изучить способы, помогающие сохранить пищу на более долгий срок. Оказалось, что в природе есть растения, обладающие фитонцидными свойствами, другими словами, являются природными антибиотиками. Я решил подробнее узнать об этих удивительных свойствах растений.

Актуальность темы заключается в том, что в настоящее время важно заботиться об окружающей среде, уменьшая количество пищевых отходов. Знания о фитонцидах повысят знания человека, которые помогут сохранить продукты питания на более долгий срок. Также это положительно скажется на здоровье человека, так как употребление пищи с плесенью, которую не всегда можно увидеть сразу, губительно для организма.

Название «фитонцид» означает, во-первых, что эти вещества растительного происхождения («фитон» — растение), а во-вторых, что они обладают свойством убивать другие организмы (указывает частичка «цыды») [1].

В 1928 году советский ученый Борис Петрович Токин, находясь в командировке в Средней Азии, увидел, что у людей нет вспышек кишечных инфекций, несмотря на антисанитарные условия ее приготовления. Ученый предположил, что это связано с пряностями, которые позволяют пище дольше не портится.

Фитонциды бывают:

— Летучие, выделяемые в окружающую среду (например, лук, чеснок), оказывают свое действие на расстоянии.

— Не выделяемые, или нелетучие, которые содержатся в протоплазме клеток (например, эвкалипт, сосна).

Разные растения обладают различной фитонцидной активностью. Фитонциды одних растений наделены бактерицидными свойствами, а других — бактериологическими свойствами, т. е. не убивают, а только задерживают рост и размножение микроорганизмов [5].

Современные исследования подтверждают, что фитонциды обладают значительным потенциалом для контроля микробной порчи продуктов и улучшения качества воздуха. Однако их эффективность зависит от вида растения, способа экстракции и условий применения. Например, введение 6.5 % чесночного порошка в тесто замедляет плесневение хлеба на 3 дня, но требует оптимизации дозировок для избежания изменения вкусовых характеристик [8, с. 9].

Перспективным направлением остаётся комбинирование фитонцидов с физическими методами, такими как модифицированная атмосферная упаковка. Эксперименты Martin et al. показали, что совместное использование CO2 и экстракта розмарина снижает обсеменённость сыра Listeria monocytogenes на 2.5 log КОЕ/г [2, с. 1258]. Тем не менее, вопросы стандартизации и регуляторные аспекты требуют дальнейшей проработки, особенно в контексте международных пищевых стандартов.

Анализ литературных данных позволяет заключить, что фитонциды представляют собой многофункциональный инструмент для решения задач биоочистки воздуха и продления сроков хранения продуктов.

Эксперимент «Влияние фитонцидов на сохранность пищевых продуктов».

Для проведения эксперимента были выбраны лук, чеснок, имбирь, эти растения-фитонциды наиболее доступны и есть в каждом доме. В помещении поддерживалась комнатная температура (20–22°C) и обычная влажность. Влияние будем оценивать на вареный картофель, вареную морковь, черный хлеб, яблоко. В чашки Петри положили по отдельности перечисленные продукты и добавили к ним чеснок, лук и имбирь. Получилось на один продукт три чашки Петри. Крышки были плотно закрыты. Также в отдельной чашке был контрольный образец без добавления фитонцидного растения. Наблюдения проводились ежедневно результаты представлены в таблице № 1.

Таблица 1

Изменение продуктов под воздействием растения фитонцида

	Лук репчатый	Чеснок	Имбирь	Продукт без растения фитонцида
Вареный картофель	Изменения начали происходить на второй день, картофель стал темнеть и утром третьего появилась первая плесень	Плесень образовалась на третий день. Картофель стал темным, мягким	Имбирь замедлил образование плесени на 2 дня, но и сам покрылся ею	Признаки порчи появились на утро второго дня. Плесень к вечеру второго дня
Вареная морковь	Морковь на 3 сутки стала темнее, на 4 сутки стали заметны следы порчи. На 5 сутки образовалось черное пятно. На 6 сутки появилась плесень	Первые два дня изменений не было. Затем стали происходить изменения. Морковь стала заметно мягче. Плесень появилась на 5 сутки	На вторые сутки морковь потемнела. Плесень появилась вечером 4 суток	Плесень образовалась на 3 сутки. Морковь выделила влагу на вторые сутки
Черный хлеб	Плесень появилась на 6 день, до этого видимых изменений не происходило	Плесень появилась на 6 день, до этого видимых изменений не происходило	Плесень появилась на 5 день, до этого видимых изменений не происходило	На 3 день
Яблоко	На 4 день мякоть яблока стала мягкой. Плесень образовалась на 9 день	Темные пятна появились на 5 день. Плесень на 8 день	Плесень появилась на 8 день	На 6 день появились темные пятна

Рис. 1 Вареный картофель и имбирь	Рис. 2 Вареная морковь и имбирь	Рис. 3. Черный хлеб и имбирь

Рис. 4. Яблоко и имбирь	Рис. 5. Яблоко и лук	Рис. 6. Вареная морковь и лук

Рис. 7. Вареная картошка и лук	Рис. 8. Лук и черный хлеб	Рис. 9. Яблоко и чеснок

Рис. 10. Картофель без растений	Рис. 11. Вареная морковь без растений	Рис. 12. Яблоко без растений	Рис. 13. Хлеб без растений

Рис. 14 Образование плесени на продуктах питания под воздействием фитонцидов растений

Рис. 15. Наблюдение за опытными образцами

Эксперимент по оценке влияния фитонцидов на яблоки проводился в течение 10 дней. Контрольные образцы, помещённые в стеклянные банки без растений, начали покрываться тёмными пятнами уже на 6-й день. В банках с чесноком и имбирем первые признаки порчи появились лишь на 8 день. Чеснок, выделяя аллицин, блокировал активность ферментов, отвечающих за потемнение мякоти.

Однако лук, добавленный в отдельные банки, ускорил размягчение яблок: уже на 4-й день плоды потеряли 30 % плотности. Это связано с выделением этилена — газа, который стимулирует созревание и распад клеточных стенок.

Вывод: Проведенный эксперимент показывает, что фитонцидные свойства растений помогают продлить срок годности продукта. Но со временем их свойства ослабевают и продукт все равно портится. Дольше всего не портилась морковь, это можно объяснить тем, что она сама обладает фитонцидными свойствами.

Влияние фитонцидов на простейших на примере инфузории туфельки .

На пищевых предприятиях постоянно проводят оценку чистоты воздуха, т. к. давно доказано, что чистота воздуха влияет на сохранность пищевых продуктов, увеличивая их срок годности.

Мне стало интересно, как влияют растения фитонциды на чистоту воздуха и развитие микроорганизмов.

Для изучения влияния фитонцидов на микроорганизмы, я решил использовать инфузорию туфельку.

Инфузория -туфелька — вид инфузорий, одноклеточных организмов из группы альвеолят. Встречается в аквариумах и в пресных водоемах. Форма тела напоминает подошву туфли. Для ее получения был приобретен аквариум. Для выращивания колонии инфузорий было использовано два метода:

1. В бутылку наливалась вода из аквариума и для питания помещался пучок сена. Бутылка хранилась при комнатной температуре без солнечного света. Инфузории стали заметны через 6 дней.
2. В бутылку с водой из аквариума была помещена высушенная кожура банана. Бутылка хранилась при комнатной температуре, без освещения. Инфузории стали заметны на 4 день. Данный способ был неудачен, так как инфузории быстро погибли. Это произошло из-за недостаточно высушенной кожуры банана. При повторном запуске была использована шкурка банана, которая высохла полностью и было уменьшено ее количество. И в этом случае, инфузории жили долго, и колония увеличивалась.

Для исследования был использован микроскоп, на предметное стекло при помощи пипетки наносилась капля воды из банки. В качестве растений фитонцидов были выбраны: хлорофитум хохлатый, герань, традесканция рео, фикус Бенджамина.

Опыт 1. Фитонцидная активность растений при контакте с инфузорией-туфелькой .

Растения были измельчены и через марлю выжат сок (для каждого растения своя марля). На предметное стекло микроскопа помещалась капля настоя с инфузориями, оценивалась их активность, затем поочередно наносилась капля сока растений, аккуратно соединялись две капли. После этого оценивалась активность инфузорий и время гибели данные занесены в таблицу № 2.

Таблица 2

Фитонцидная активность растений

Вид растения	Время гибели инфузории (МИН)	Фитонцидная активность растений (%)
Хлорофитум хохлатый	3,5	28,6
Фикус Бенджамина	7,30	13,7
Герань душистая	3	33,3
Традесканция рео	3,4	29,41
алоэ	6,4	15,62

Рис. 16. Фитонцидная активность растений

В начале наблюдений отмечалось активное движение (хлорофитум — 30 сек, Фикус Бенджамина — 45 сек, Герань душистая — 15 сек, традесканция -38 сек, алоэ- 40 сек). Затем оно стало замедляться и в итоге гибель простейших.

Вывод: не все растения обладают одинаковой фитосанитарной активностью.

Опыт 2. Фитонцидная активность растений без контакта с инфузорией-туфелькой.

Растения были измельчены и через марлю выжат сок (для каждого растения своя марля). На предметное стекло микроскопа помещалась капля настоя с инфузориями, оценивалась их активность, затем поочередно наносилась капля сока растений на расстоянии 5 мм. После этого оценивалась активность инфузорий и время гибели данные занесены в таблицу № 3. Для опыта были использованы растения, которые показали наибольшую активность в предыдущем опыте: герань душистая, хлорофитум хохлатый, традесканция рео.

В процессе опыта было замечено, что микроорганизмы начинают замедляться и, в итоге, погибают. Данные опыта занесены в таблицу № 3.

Таблица 3

Фитосанитарная активность без контакта с инфузорией-туфелькой

Вид растения	Время гибели	Фитонцидная активность
Хлорофитум хохлатый	20	5
Герань душистая	14	7,14
Традесканция рео	18	5,55

Рис. 17. Фитонцидная активность без контакта с инфузорией-туфелькой

Вывод: по результату опыта можно сказать, что время воздействия увеличилось. Растения- фитонциды способны обездвижить, а потом убить микроорганизмы, но на это понадобится продолжительное время. Наибольшей активностью обладает герань душистая.

Рис. 18. Наблюдение за инфузорией-туфелькой

Проблема поиска экологически безопасных методов продления сроков хранения пищевых продуктов и очистки воздуха в помещениях остается актуальной в условиях роста потребности в экологических решениях.

Фитонциды представляют собой многофункциональный инструмент для решения задач биоочистки воздуха и продления сроков хранения продуктов.

После проведенных экспериментов и опытов можно сделать выводы:

— Фитонцидные свойства растений помогают продлить срок годности продукта. Но со временем их свойства ослабевают и продукт все равно портится. Активность фитонцидов можно регулировать их количеством. Но здесь есть опасность, что продукт изменит свои вкусовые качества. Например, лук ускоряет размягчение яблок. Это связано с выделением этилена — газа, который стимулирует созревание и распад клеточных стенок.

— Не все растения обладают одинаковыми фитонцидными свойствами.

— Время воздействия на подвижность и гибель микроорганизмов увеличивается если воздействовать на них на дистанции.

Цель и задачи работы выполнены. Фитонциды действительно оказывают влияние на сохранность пищевых продуктов.

Полученные результаты имеют практическое значение: их можно применять в домашних условиях (хранение хлеба с чесноком, размещение сосновых веток в комнатах), а также в школах для создания «зелёных зон» в столовых и классах. Перспективой исследования является изучение других фитонцидных растений (эвкалипт, мята), тестирование их эффективности при разных температурах и разработка рекомендаций для пищевой промышленности, а также проведение эксперимента по организации выращивания на огородах овощей с растениями — фитонцидами для отпугивания вредителей и болезней.

Работа вносит вклад в популяризацию знаний о природных антимикробных средствах и демонстрирует возможность интеграции биологии в повседневную жизнь.

Приложение 1.

Рекомендации по применению фитонцидов

Для дома:

— Разместите горшки с геранью, хлорофитумом или лавандой в спальне и гостиной для очистки воздуха.

— Добавляйте веточки сосны или можжевельника в вазы — они снижают концентрацию микробов на 50–70 %.

— Храните хлеб в хлебнице с зубчиком чеснока, чтобы замедлить появление плесени.

Для походов и пикников:

— Оберните мясо или сыр в листья хрена или дуба для защиты от бактерий.

— Положите в контейнер с фруктами несколько веточек чабреца — это продлит их свежесть на 2–3 дня.

— Используйте сосновые иголки для дезинфекции воды: прокипятите их 10 минут перед употреблением.

Для хранения продуктов:

— Яблоки и картофель храните в ящиках с луковой шелухой, чтобы избежать гниения.

— В морозильную камеру добавьте мешочек с сушёной мятой — это предотвратит появление неприятных запахов.

Приложение 2

Литература:

1. Токин Б. П. Целебные яды растений. Повесть о фитонцидах. Изд. 3-е, испр. и доп.— 5 Изд-во Ленингр. университета, 1980.—280 с
2. Alegbeleye, O. et al. Microbial spoilage of vegetables, fruits and cereals // Applied Food Research. — 2022. — Vol. 2. — P. 100122. — DOI: 10.1016/j.afres.2022.100122. — 22 с.
3. Martin, N. H. et al. Invited review: Controlling dairy product spoilage to reduce food loss and waste // Journal of Dairy Science. — 2021. — Vol. 104, № 2. — P. 1251–1261. — DOI: 10.3168/jds.2020–19006. — 11 с.
4. Sourri, P. et al. Fruit juice spoilage by Alicyclobacillus: detection and control methods—a comprehensive review // Foods. — 2022. — Vol. 11, № 5. — P. 747. — DOI: 10.3390/foods11050747. — 20 с.
5. Воробьева, С. В. Современные средства оценивания результатов обучения в общеобразовательной школе [Электронный ресурс] // Образовательная платформа «Юрайт». — 2025. — Режим доступа: https://urait.ru/bcode/562538 (дата обращения: 21.01.2025). — 770 с.
6. Землянская, Е. Н. Педагогика начального образования [Электронный ресурс] // Образовательная платформа «Юрайт». — 2025. — Режим доступа: https://urait.ru/bcode/564953 (дата обращения: 21.01.2025). — 251 с.
7. Каменец, А. В. Основы культурно-досуговой деятельности [Электронный ресурс] // Образовательная платформа «Юрайт». — 2024. — Режим доступа: https://urait.ru/bcode/533849 (дата обращения: 21.01.2025). — 158 с.
8. Никитенко, З. Н. Методология исследовательской деятельности в области иноязычного образования [Электронный ресурс] // ЭБС «Лань». — 2024. — Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/370700 (дата обращения: 21.01.2025). — 224 с.
9. Первушина, Е. В. Влияние фитонцидов на сохранность продуктов питания [Электронный ресурс] // eee-science.ru. — 2020. — Режим доступа: https://eee-science.ru/item-work/2020–1927/ (дата обращения: 21.01.2025). — 15 с.
10. Платонова, Ю. В. Методика школьных исследовательских проектов по биологии [Электронный ресурс] // МБОУ «Школа № 31". — 2020. — 30 с.
11. Фитонциды: секретное оружие растений, о котором вы не знали [Электронный ресурс] // Gastronom.ru. — 2024. — 5 с.
12. Чубатова, С. А. Фитонциды: история и перспективы применения [Электронный ресурс] // Бактериология. — 2020. — Т. 5, № 3. — С. 60–67. — DOI: 10.20953/2500–1027–2020–3-60–67. — Режим доступа: https://obolensk.org/bacteriology/ archive-numbers/item/349-chubatova2020–5-3-p60–67 (дата обращения: 21.01.2025). — 8 с.