Всероссийская научная конференция

«Юность Наука Культура»

Секция: Биология

Введение в культуру in vitro семян рябины

Лукояновой Полины Александровны

МБОУ «Кольцовская школа № 5 с углубленным изучением английского языка», 11 класс

Учитель: Трубенкова Татьяна Ивановна

Научный руководитель к.б.н. Зайцева Юлианна Геннадьевна

Кольцово, 2023

Содержание

Введение        3

Цель        4

Методы исследования        4

Результаты        5

Вывод:        6

1. Введение:

Красный список Международного союза охраны природы и природных ресурсов (МСОП), включающий перечень видов, статус их редкости, ареалы, является важнейшим показателем состояния биологического разнообразия в мире ,и одновременно, служит мощным инструментом действий по его сохранению. Sorbus sudetica (далее S .sudetica ) ресурсный вид, внесенный в Красный список МСОП, относящейся к категории «под угрозой исчезновения».

S. sudetica – в периоде произрастает только в горном массиве Крконоше в Чехии. По данным природная популяция S. sudetica находиться в критическом состоянии и на данный момент насчитывается около 100 особей. Местообитание S .sudetica располагается на территории биосферного заповедника из списка UNESCO. По данным UNESCO, уникальный горный массив Крконоше является своего рода экологическим островом арктической и альпийской экосистем. Климат Крконоше довольно суровый, характеризуется частыми изменениями погоды. Зимы с глубоким снежным покровом в течение пяти или шести месяцев. Данный обстоятельства поваляют использовать высокогорные растения Крконоше для выращивания в северных регионах России.

Рябина судетская внесена в международную Красную книгу и нуждается в сохранении.  Семенное размножение этого вида рябины не эффективно, поскольку семена обладают глубоким покоем и в следствии низкой всхожестью. Наиболее перспективный способ сохранения – введение в культуру in vitro, с целью сохранения и размножения. По имеющимся литературным данным, такой способ размножения этого вида рябины, не был разработан ранее.  В природе S. sudetica кустарник высотой от 50 до 300 см с крупными съедобными плодами. Темп роста средний. Цветет в июне. Плодоносит с 8 лет, плоды созревают в сентябре. Всхожесть семян 60%. Черенки укореняются слабо. В условиях культуры ботанического сада S. sudetica успешно произрастает с 2009г, достигает высотой 80 см, регулярно цветет и плодоносит.  Преимуществом микроклонального размножения является:

• получение генетически однородного посадочного материала (клонов);
• освобождение растений от вирусов;
• высокий коэффициент размножения;
• сокращение продолжительности селекционного процесса;
• ускорение перехода растений от фазы роста и развития до репродуктивной фазы развития;
• размножение растений, трудно размножаемых традиционными способами;
• возможность проведения работ в течение всего года;
• возможность автоматизации процесса выращивания.

Клональное микроразмножение включает в себя: Выбор растения-донора, изолирование эксплантов и получение хорошо растущей стерильной культуры. Сам процесс микроразмножение - получение максимального количества меристематических клонов. Укоренение размноженных побегов с последующей адаптацией их к почвенным условиям, нередко после пересадки растений в почву наблюдается остановка в росте, опадение листьев и гибель растений. Эти явления связаны, в первую очередь, с тем, что у пробирочных растений нарушена деятельность устьичного аппарата, вследствие чего происходит потеря большого количества воды. Во-вторых, у некоторых растений в условиях in vitro не происходит образования корневых волосков, что приводит, в свою очередь, к нарушению поглощения воды и минеральных солей из почвы. Выращивание растений в условиях теплицы и подготовка их к реализации или посадке в поле, от этого этапа зависит успех клонального микроразмножния.

Основными методами клонального микроразмножения является: активация пазушных меристем. Образование адвентивных побегов тканями экспланта. Возникновение адвентивных побегов в каллусе (клетки, потерявшие специализацию).

Для сохранения вида используют способ активации пазушных меристем под действием ауксинов и цитокининов.

Цель: исследовать влияние ауксинов и цитокининов на семена Рябины судетской и разработать технологию сохранения Sorbus sudetica in vitro.

2. Методы исследования:

1. Приготовление среды:

Питательные среды готовили по прописи Мурасиге и Скуга (МС) с разной концентрацией цитокининов и ауксионов (2:1,5:1). Для ее приготовления в дистиллированную воду добавлялись сахароза, витамины, микро- и макроэлементы, и агар-агар. Дальше мы измерили ее кислотность (pH) и довели ее до 5,8. Затем она прошла автокловирование и после охлаждения в нее добавляли регуляторы роста (ауксины и цитокинины) 2,5 мг/л бензоаминопурин (БАП) и 1 мг/л индолилмасляную кислоту (ИМК) соответственно.

2. Микроразмножение:

Исходные  микропобеги (рис.1) высаживали на среду для размножения с выше указанной концентрацией ауксинов и цитокининов. Затем экспланты высаживали в 3 банки по 5 штук, экспланты культивировали 8 недель под световыми лампами (рис.2). После этого подсчитывали количество побегов на эксплант и их высоту.(рис.6) Эксперимент повторили трижды. Высчитали коэффициент размножения рябины (рис.3)

3. Укоренение:

Питательную среду приготовили по той же технологии, что и в п.1 только с уменьшенным вдвое минеральным составом (½ МС) и дополненной 0,1 мг/л ИМК. Микропобеги полученные в результате микроразмножения помещали горизонтально на среду для укоренения и культивировали в течение 8 недель, после чего подсчитывали процент микропобегов, образовавших корни.

ВCE РАБОТЫ, СВЯЗАННЫЕ С МИКРОПОБЕГАМИ. ПРОВОДИЛИСЬ В ЛАМИНАРЕ, В СТЕРИЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ

3. Результаты:

Для создания технологии конального микроразмножения данного вида рябины был получен стерильный материал из Центрального сибирского ботанического сада: стерильные микропобеги в культуральных сосудах на питательной среде. Вегетативное размножение в культуре in vitro стимулируют с помощью добавления в питательную среду регуляторов роста растений: ауксинов и цитокининов. Ауксины — гормоны роста, стимулирующие деление клеток, а также укоренение растений. Цитокинины – гормоны, которые стимулируют деление клеток растения, участвуют в развитии растений и стимулируют ветвление побега. Вместе обеспечивают стимуляцию роста растений.

В нашем эксперименте при испытании двух сред оказалось, что среда, содержащая 5 мг/л цитокинина БАП и 1 мг/л аксина ИМК позволили получить около 2-х побегов на эксплант. Ветвление происходило за счет активации пазушных почек. Среда содержащая 2 мг/л БАП не вызвала ветвления побегов и была не эффективна (рис. 2). Таким образом с повышением концентрации циокинина в питательной среде возрастает коэффициент размножения рябины судетской.

Высота побегов – важный показатель для успешного укоренения побегов in vitro. Оптимальной высотой считается высота около 10 мм. Максимальная высота полученных нами побегов составила 12 мм на среде содержащей 5 мг/л БАП и с повышением концентрации цитокинина этот показатель снижался (рис 4). На среде оптимальной для размножения высота побегов оставила чуть более 10 мм. Этой высоты достаточно для дальнейшего укоренения микропобегов.

Анализируя полученные данные о коэффициенте  размножения и высоте микропобегов можно сказать, что наиболее эффективной из испытанных варианов питательных сред для размножения является среда, содержащая 5 мг/л БАП и 1 мг/л ИМК

        Для укоренения микропобеги помещал на среду без регуляторов роста и с ауксином – ИМК в концентрации 0,1 мг/л. В ходе экспериментов установлено, что в среде, содержащей ауксин, рябина пустила корни, т.е. происходил ризегенез, без добавления аксинов корни не образовывались. Однако на среде с ИМК только у 15% всех микропобегов образовались корни. Это не высокий результат, поэтому этап укоренения рябины нуждается в оптимизации. Это работа запланирована нами в дальнейшем. Полученные укорененные растения будут в дальнейшем адаптированы к нестерильным условиям и высажены в открытый грунт.

4. Вывод:

Таким образом, нам удалось сохранить сорт этой рябина в коллекции  in vitro, разработать технологию клонального микроразмножения Рябины судетской, которую в последующем можно пересаживать в открытый грунт. Можно сказать, что нам удалось разработать технологию сохранения Sorbus sudetica in vitro.

Рис.1 Микропобеги до начала эксперемента

рис.2 Микропобеги после культивирования

рис.3 Коэффициент размножения рябины судетской

рис.5 Результаты введения в среду для укоринения

рис.4 Результат введения в среду

рис.6 Высота микропобегов рябины в зависимости от содержания БАП и ИМК в среде

Определение содержания растворенного кислорода в разных образцах воды

Выполнила

Дранова Евгения Леонидовна

9 «Г» класс

Руководитель

Трубенкова Татьяна Ивановна

учитель биологии МБОУ «Школа №5»

г. Новосибирск

2022

Содержание

1) Актуальность

2) Введение

2.1) Цель работы

2.2) Физические свойства кислорода

2.3) Распространение кислорода на Земле

2.4) Роль кислорода в воде

3) Практическая часть (Измерение уровня растворённого кислорода в разных образцах воды)

4) Выводы

5) Приложения

Актуальность.

         Кислород постоянно присутствует в растворенном виде в поверхностных водах. Содержание растворенного кислорода (РК) в воде характеризует кислородный режим водоема и имеет важнейшее значение для оценки его экологического и санитарного состояния. Кислород должен содержаться в воде в достаточном количестве, обеспечивая условия для дыхания гидробионтов. Он также необходим для самоочищения водоемов, т.к. участвует в процессах окисления органических и других примесей, разложения отмерших организмов. Снижение концентрации РК свидетельствует об изменении биологических процессов в водоеме, о загрязнении водоема биохимически интенсивно окисляющимися веществами (в первую очередь органическими). Потребление кислорода обусловлено также химическими процессами окисления содержащихся в воде примесей, а также дыханием водных организмов.

    Поступление кислорода в водоем происходит путем растворения его при контакте с воздухом (абсорбции), а также в результате фотосинтеза водными растениями, т.е. в результате физико-химических и биохимических процессов. Кислород также поступает в водные объекты с дождевыми и снеговыми водами. Поэтому существует много причин, вызывающих повышение или снижение концентрации в воде растворенного кислорода.

    Растворенный в воде кислород находится в виде гидратированных молекул О2. Содержание РК зависит от температуры, атмосферного давления, степени турбулизации воды, количества осадков, минерализации воды др. При каждом значении температуры существует равновесная концентрация кислорода, которую можно определить по специальным справочным таблицам, составленным для нормального атмосферного давления. Степень насыщения воды кислородом, соответствующая равновесной концентрации, принимается равной 100%. Растворимость кислорода возрастает с уменьшением температуры и минерализации и с увеличением атмосферного давления.

    В поверхностных водах содержание растворенного кислорода может колебаться от 0 до 14 мг/л и подвержено значительным сезонным и суточным колебаниям. В эвтрофированных и сильно загрязненных органическими соединениями водных объектах может иметь место значительный дефицит кислорода. Уменьшение концентрации РК до 2 мг/л вызывает массовую гибель рыб и других гидробионтов.

    В воде водоемов в любой период года до 12 часов дня концентрация РК должна быть не менее 4 мг/л. ПДК растворенного в воде кислорода для рыбохозяйственных водоемов установлена 6 мг/л (для ценных пород рыбы) либо 4 мг/л (для остальных пород).

    Растворенный кислород является весьма неустойчивым компонентом химического состава вод. При его определении особо тщательно следует проводить отбор проб: необходимо избегать контакта воды с воздухом до фиксации кислорода (связывания его в нерастворимое соединение) [1].

Введение

В наше время почти на все водные объекты оказывается антропогенное влияние особенно на водоемы находящиеся в близи проживания человека поэтому важно вовремя проводить мероприятия, позволяющие в полной мере оценить показатели воды, которые непосредственным образом оказывают влияния на жизнь водоёма и его обитателей.

Одним из таких показателей является кислород. Большинство живых существ испытывают необходимость в кислороде и его соединениях обитатели водоёмов не исключения, поэтому концентрация кислорода в воде является важным показателям благополучия. Постоянное присутствие растворённого кислорода в поверхностных водах характеризует кислородный режим водоёмов и имеет первостепенное значение для оценки санитарного и экологического состояния. Для комфортного существования гидробионтов кислород должен присутствовать в воде в достаточном объёме. Так же не стоит принижать роль кислорода как участника разнообразных химических процессов, это такие процессы как окисление и разложения. Растворенный кислород оказывает сильное влияние на водный объект и поэтому необходимо наблюдать за концентрацией этого важнейшего показателя.[2]

 Наличие достаточного уровня кислорода в воде очень важно. К примеру рыбы, которые живут в воде получают кислород именно из него, чтобы дышать. При нехватке кислорода в воде они плавают ближе к поверхности и хватать ртом воздух. Как оценить содержание кислорода в воде? Собрав несколько образцов воды из разных источников, мы сможем проверить уровень растворённого кислорода при помощи специального датчика, который поможет узнать содержания кислорода каждого образца и сравнить результаты.

Цель работы: сравнить  количественное и процентное содержание кислорода в разных образцах воды 

Задачи:

1) Изучить роль кислорода в воде

2) Провести отбор проб воды  (вода из под крана, вода полученная из растаявшего снега, вода в бутылке из магазина

3) Выяснить зависимость растворимости кислорода в воде от температуры.

4) Проанализировать полученные результаты

Гипотеза: содержание растворенного кислорода в воде может меняться в зависимости от температуры.

Предмет исследования: оценка содержание молекулярного кислорода и гидрокарбонатов в пробах воды, взятых из разных источников. 

Объект исследования: образцы воды разных водоемов и источников

Методы исследования:

1)Эксперимент

2)Наблюдение

3)Анализ полученных результатов

Теоретическая часть

2.1. Физические свойства кислорода:

Кислород – газ без цвета, запаха и вкуса, немного тяжелее воздуха. Кислород мало растворим в воде (Приложение 1). Тем не менее этого количества хватает для дыхания рыб, живущих в водоемах.

Жидкий кислород – подвижная, слегка голубоватая жидкость, кипящая при температуре  -183 ° С. Твердый кислород – синие кристаллы, плавящиеся при еще более низкой температуре -218,7 ° С.

2.2. Распространение кислорода на Земле:

Кислород – самый распространенный элемент на нашей планете. Он входит в состав воды (88,9%), которая покрывает 2/3 поверхности земного шара, образуя его водную оболочку - гидросферу. Кислород – вторая по количеству и первая по значению для жизни составная часть воздушной оболочки земли  - атмосферы, где на его долю приходится 20,95% по объему и 23,15% по массе. Кислород входит в состав многочисленных минералов твердой оболочки земной коры - литосферы: из каждых 100 атомов земной коры на долю кислорода приходится 58 атомов.

2.3) Роль кислорода в воде:

Кислород это один из главных растворенных газов, который всегда присутствует в поверхностных водах он имеет первостепенное значение для оценки его экологического и санитарного состояния. Находясь в водоёмах в достаточном количестве, он обеспечивает необходимые условия для дыхания гидробионтов. Также участвует в процессах разложения отмерших организмов и окисляет различные примеси.

 3.Практическая часть

Оборудование: образцы воды,  датчик кислорода, термометр, ёмкость, термометр

Методика эксперимента:

1. Подготовка образцов воды.

    Отбор проб на содержание РК имеет ряд особенностей.

    Для отбора проб на РК в общем случае (ГОСТ 17.1.5.05) используют батометр, к крану которого прикреплена резиновая трубка длиной 20–25 см. Для отбора проб воды из поверхностных горизонтов используют эмалированную либо стеклянную посуду. Если отбирается общая проба воды для анализов по разным компонентам, то проба для определения РК должна быть первой, взятой для дальнейшей обработки.

    Водой из отобранной пробы ополаскивают 2–3 раза чистые калиброванные склянки из состава комплекта или (если требуется специальная подготовка проб, например отстаивание) стеклянные бутыли. 

    Наполнение склянок из батометра осуществляют сифоном через резиновую трубку, опущенную до дна склянки. После наполнения кислородной склянки до горлышка ее наполнение продолжают до тех пор, пока не выльется около 100 мл воды, т.е. пока не вытиснится вода, соприкасавшаяся с находившимся в склянке воздухом, и еще один объем. Трубку вынимают из склянки, не прекращая тока воды из батометра. Аналогично проводят заполнение склянки из бутыли с анализируемой водой либо бутыли из батометра (в последнем случае резиновую трубку сифона погружают примерно до половины высоты водяного столба в бутыли). Сразу после заполнения склянки производят фиксацию кислорода, как описано ниже.

    Отбор пробы для измерения концентрации РК непосредственно на водоеме выполняют следующим образом.

2) Использовать датчик на образцах и определить уровень кислорода в каждом при комнатной температуре.

3) Изменить температуру образцов и посмотреть на изменения в результате.

4) Сравнить полученные результаты

Источники информации

1. http://www.anchem.ru/literature/books/muraviev/025.asp

2. https://scienceforum.ru/2018/article/2018007526

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Кольцовская школа № 5 с углубленным изучением английского языка»

"Влияние биостимуляторов на прорастание семян гороха"  

Работу выполнила:

ученица 11А класса

Матвеева Вероника

Руководитель: Трубенкова Т.И.

Кольцово, 2022

Оглавление

Введение        3

Цель работы:        4

Природные и синтетические регуляторы роста растений        4

Практическая часть        6

Результаты исследования        6

Вывод        7

Источники информации        7

 Введение

В связи с обострением экологических проблем удобрения и биостимуляторы стали неотъемлемой частью сельского хозяйства. Биостимуляторы роста растений — специализированные препараты, влияющие на всхожесть семян, рост и развитие рассады, урожайность и декоративные свойства взрослого куста. Они усиливают защитные механизмы, повышают способность противостоять стрессам и плохим условиям, помогают бороться с болезнями. В зависимости от формы приготовления их разделяют на натуральные и искусственно созданные препараты. Биостимуляторы успешно применяют в домашних условиях и промышленных масштабах на полях, оранжереях, теплицах.

Предназначаются для:

• ускорения формирования системы корней, повышения приживаемости рассады;
• омоложения состарившихся растений и укреплении молодых;
• формирования большого количества зелёной массы растений, ускорения роста побегов и процесса деления;
• ускорения завязей, сохранения обильного и продолжительного цветения;
• усиления цветовых оттенков растения;
• прививания устойчивости к неблагоприятным погодным явлениям и атаке вредителей;
• повышения всхожести семян и вегетативных свойств черенков

Цель работы:

выявить влияние различных натуральных биостимуляторов на прорастание семян гороха в домашних условиях

Задачи работы:

• изучить теоретический материал о натуральных и синтетических биостимуляторах (мед и алоэ) роста растений;
• исследовать влияние биостимуляторов на рост и развитие гороха;

Природные и синтетические регуляторы роста растений

Природные регуляторы роста растений (РРР) – присущие растениям соединения, выполняющие роль фитогормонов: ауксины (ростовые гормоны), гиберреллины (гормоны, стимулирующие деление и растяжение клеток), цитокинины (гормоны, вызывающие деление клетки), абсциссовая кислота (вещество тормозящее рост клеток, но повышает неспецифическую устойчевость растений к неблагоприятным факторам среды), этилен (тормозит деление клеток, вызывает созревание плода) и другие. Указанные регуляторы роста не представляют опасность для человека.

         Синтетические РРР, в отличие от природных, могут оказывать вредное воздействие на организм человека. Например, ксенобиотики - чужеродных для живых организмов химических веществ, могут вызвать аллергические реакции, снижение иммунитета, нарушение обмена веществ, вызывают мутации и, наконец, смерть организмов. При этом степень опасности большинства РРР не изучена. Практически отсутствует информация о механизме действия РРР на растительный и животный организмы, как в плане интоксикации, так и стимулирования процессов жизнедеятельности. Имеются единичные сведения биологической активности производных сульфонилмочевины. Механизм действия высоких доз РРР заключается в подавлении активности ацетолактатсинтетазы – ключевого фермента на раннем этапе биосинтеза ряда аминокислот. Ростостимулирующее действие низких доз РРР связанно с влиянием стимуляторов на эндогенный уровень природных гормонов или непосредственно на клеточные структуры.

Рассмотрим природные, экологически чистые для использования в растениеводстве, регуляторы роста, содержащиеся в следующих растениях и продуктах питания:

• Алоэ – (сем. Асфоделовые, пор. Лилейные) Растение суккулент с сочными листьями. Цветоносные побеги верхушечные или пазушные. Соцветие – кисть, каждый цветок состоит из простого венчиковидного околоцветника с шестью тычинками и пестиком. Трубчатый околоцветник белый, желтый, кремовый, иногда красноватый. Формируется сухой плод - коробочка. В роде около 200 видов, произрастают на юге Африки, на Маскаренских островах. Многие виды используются как декоративные, так лекарственные растения. Лечебные свойства алоэ использовались с глубокой древности. Сок алоэ улучшает пищеварение, повышает иммунитет, оказывает яркое противовоспалительное действие. В современном мире, сок алое применяется не только при лечении человека, но и в растениеводстве, так как содержащиеся в алоэ фитогормоны (гиббиреллин и ауксин) оказывают ростостимулирующее воздействие на зародыши семян при их прорастании.
• Мѐд пчелиный — продукт питания, представляющий собой частично переваренный в зобе медоносной пчелы нектар. Особый вкус и аромат мѐда, наряду с его полезностью, заставляет многих людей предпочитать именно мѐд всем другим подсластителям. Медицинская ценность меда определяется его химическим составом и свойствами. Например, содержащиеся в меде плодовый и виноградный сахара (до 75 %), полностью усваиваются организмом человека.

Помимо сахаров, в мѐде в небольшом количестве имеются железо, фосфор и другие минеральные вещества, необходимые для образования крови и роста костей. Как и всякий другой натуральный продукт, мѐд содержит витамины. Мѐд обладает бактерицидными свойствами, то есть способностью убивать болезнетворные микроорганизмы или задерживать их рост.  Мед содержит и фитогормоны, такие как ауксин и цитокинин, они активируют деление, и растяжение клеток зародыша семени, обеспечивают взаимодействие его частей.

Практическая часть

1. Подготовительный этап

• Были взяты семена сорта "Беркут"…… Отбор семян очень важен и обязателен, поэтому пустые, уродливые, мелкие, поврежденные необходимо было выбраковать.
• Далее отобранные семена погружали в солевой раствор, чтобы тщательно отобрать здоровые качественные семена гороха. Затем они были промыты от соли под проточной водой и просушены.
• Замачивание семян. Для замачивания посевному материалу нужен кислород. Во время замачивания семена необходимо периодически 3-5 раз перемешивать. Временной интервал составляет от 5-7 часов

2. Проращивание семян в растворах биостимуляторов

• Для эксперимента были приготовлены растворы сока алоэ и меда. Для приготовления сока растений в ступку поместили измельченные листья алоэ и пестиком растерли их. Выделившейся сок в размере 3 мл смешали с 20 мл воды. Пропорции меда являлись аналогичными.
• Набухшие семена залили полученными растворами, постоянно контролировали уровень влажности и по мере испарения воды, доливали воду.

Результаты исследования

 Вывод

Анализ экспериментов показал, что наиболее активный рост зародышевого корешка был зафиксирован у семян в растворе сока алоэ, а в меде и в воде развитие шло с одинаковой скоростью.

Источники информации

1

2

3

Отдел образования администрации р. п. Кольцово

Муниципальная научно-практическая конференция школьников

«Волна возможностей»

Секция:Экологический мониторинг

Морозова Арина Андреевна

Определение содержания нитратов в клубнях картофеля разных сортов

МБОУ «Кольцовская школа № 5 с углубленным изучением языка», 11 класс

Руководитель:

учитель биологии

Трубенкова Татьяна Ивановна

Кольцово, 2022

Содержание

Введение        3

Цель работы:        4

Задачи работы:        4

Гипотеза исследования:        4

Нитраты в растительных продуктах        4

Чем опасны нитраты?        5

Практическая часть        6

Методика приготовления образцов        7

Результаты эксперимента        7

Вывод:        8

Практические рекомендации по снижению содержания нитратов в овощных культурах:        8

Список используемой информации        9

Введение

Качество продуктов питания – залог здоровья человека. С пищевыми продуктами в организм человека попадает несколько десятков чужеродных веществ, значительная часть которых очень опасна даже в небольших количествах. К наиболее опасным с точки зрения здоровья человека относят токсичные и тяжелые металлы, пестициды, стимуляторы роста, продукты распада при метаболизме, например, нитраты и нитриты, диоксины и другие соединения. Загрязняющие вещества в продуктах питания, даже в очень маленьких концентрациях могут вызвать токсичное действие и привести либо к отравлениям, либо к серьезным поражениям органов и систем органов.

Соли азотной кислоты (они же нитраты), входящие в состав многих неорганических удобрений и подкормок для растений, часто попадают в организм человека с овощами, фруктами, водой. Нитрат-анион очень подвижный в естественных условиях, так как нитраты хорошо растворимы воде и не связываются с частицами почвы. Использование азотных удобрений (в основном нитратных) в сельском хозяйстве требует тщательного контроля со стороны специалистов, так как избыток и перенасыщение поверхностных слоев почвы азотными удобрениями является небезопасным для человека, но! - это позволяет повысить урожайность и увеличить скорость созревания сельскохозяйственной продукции.

Ориентировочная величина предельно допустимого суточного потребления нитратов человеком – 5 мг на 1 кг веса. Зная концентрацию нитратов в продукте питания и количество продукта, употреблённого в пищу в течение дня, можно рассчитать потреблённое количество нитратов. Измерив концентрацию нитратов продуктов питания, можно не только определить их пригодность для питания, но и оценить допустимое количество потребления. [1]

Цель работы: определить содержание нитратов в образцах картофельного сока и оценить их содержание относительно предельно допустимых концентраций (ПДК), установленных санитарными правилами и нормативами в Российской Федерации (СанПиН).

Задачи работы:

1. приготовить образцы картофельного сока для определения содержания нитратов
2. провести эксперимент по выявлению содержания нитратов в образцах картофеля с помощью ионометрического метода;
3. сравнить экспериментально полученные данные с нормами ПДК, установленных санитарными правилами  в Российской Федерации
4. составить перечень практических рекомендаций по снижению содержания нитратов и формированию навыков рационального потребления продуктов

Гипотеза исследования: предположим, что содержание нитратов в клубнях домашнего картофеля соответствует норме ПДК, установленных СанПиН РФ и их концентрация меньше чем в клубнях картофеля, купленного в различных торговых точках р.п. Кольцово.

Объект исследования: картофель (картофельный сок) разных сортов.

Предмет исследования: количественное содержание нитратов в различных образцах картофельного сока

Методы исследовательской работы:

• Измерение
• Наблюдение
• Сравнение и обобщение

Нитраты в растительных продуктах

Как уже было сказано выше, нитраты – соли азотной кислоты, которые хорошо усваиваются растениями. В растениях нитраты преобразуются в белки и другие органические соединения. Нитраты чаще всего скапливаются в корнях, корнеплодах, стеблях, черешках, реже в плодах. А также в количественном отношении их больше в не спелых плодах, чем в спелых. Данные соединения являются естественным компонентом растительных тканей, так как потребляются растениями из почвы, соответственно, в некотором количестве они имеются во всех пищевых продуктах растительного происхождения. В продуктах животноводства, доля нитратов весьма незначительна.

При употреблении в пищу дикорастущих растений или продуктов, полученных традиционными методами сельского хозяйства, доза нитратов в человеческом организме не оказывается чрезмерной. При современном интенсивном ведении сельского хозяйства, в целях увеличения урожайности культурных растений агрохимические технологии часто нарушают и в почву вносят повышенное количество азотсодержащих удобрений. Растительные организмы не справляются с их полной переработкой, что приводит к росту содержания нитратов в растительном сырье и полученных из него продуктах. Высокое содержание нитратов зачастую находится в овощах, выращенных в тепличных условиях. Избыток азотных удобрений и недостаточное освещение позволяет культурам аккумулировать большое количество в себе нитратов. [2]

Максимальное накопление нитратов у растений происходит в период наибольшей активности при созревании плодов, поэтому недозрелые овощи, в том числе и картофель, могут содержать нитратов больше, чем достигшие нормальной уборочной зрелости. При некорректном применении (внесении) азотных удобрений в культурах значительно увеличивается содержание нитратов. Например, при внесении их незадолго до уборки урожая.

По способности накапливать нитраты растения можно разделить на пять групп – по содержанию в 1 кг продукции:

• больше 5 г (все виды салатов, петрушка, редис);

• до 5 г (шпинат, редька, кольраби, свекла, зеленый лук);

• до 4 г (белокочанная капуста, морковь, репчатый лук);

• до 3 г (лук-порей, ревень, укроп, тыква);

• менее 1 г (огурцы, арбузы, дыни, помидоры, баклажаны, картофель).

В растениях нитраты распределены неравномерно:

1) у свеклы нитраты сконцентрированы в верхней части корнеплода – до 65%;

2) у моркови: в сердцевине – 90% и в наружной части – 10%;

3) у капусты – в кочерыжке и в толстых черешках листьев; 

4) у картофеля в мелких клубнях нитратов больше, чем в крупных, сосредоточены они под кожурой;

5) маленькие огурцы содержат нитратов меньше, чем большие, в огурце, сорванном утром, нитратов меньше.

Нужно отметить, что в определенном количестве соединения азота необходимы всем растениям, в том числе и объекту нашего исследования -картофелю. Как мы помним, без азота растения не образуют аминокислоты и белки. но «перекормленные» им культуры дают опасный для здоровья продукт, поэтому во многих странах разработаны показатели предельно допустимой концентрации (ПДК) нитратов в сельскохозяйственной продукции и государства стараются их придерживаться. В нашей стране показатели ПДК для картофеля составляет 250 мг нитратного азота на 1 кг сырых клубней. Много это или мало? Считается, что при таком ПДК картофель безвреден. Медики подсказывают: суточная норма потребления нитратов — 4 — 5 мг на 1 кг веса тела. Если, человек массой 70 кг; то безопасное суточное поступление нитратов с пищей для него будет около 350 мг. Поскольку картофеля потребляется в среднем 280-300 г в сутки, нитратов при этом было бы потреблено 60-70 мг. Цифра эта может значительно уменьшиться: при очистке клубней содержание нитратного азота снизится на 30 %, а при варке картофеля вредные вещества еще на 50 % испарятся. .[5]

Для овощей и фруктов установлены определенные значения предельно допустимых концентраций нитратов (ПДК). ПДК - количество вредного вещества в окружающей среде, которое не оказывает отрицательного воздействия на здоровье человека или его потомство при постоянном или временном контакте с ним.

Овощи нельзя хранить при повышенной температуре, особенно размороженные. Установлено, что чем выше температура хранения и чем больше концентрация нитратов, тем интенсивнее протекает процесс их восстановления и больше образуется нитритов.

Чем опасны нитраты?

• Во-первых, нитраты снижают содержание витаминов в пище, которые входят в состав многих ферментов, стимулируют действие гормонов, а через них влияют на все виды обмена веществ.
• Во-вторых, нитраты под воздействием особого фермента в организме человека восстанавливаются до нитратов, которые взаимодействуют с гемоглобином крови и окисляют в нём 2- х валентное железо до 3-х валентного. В результате образуется вещество метгемоглобин, который уже не способен переносить кислород. А это значит, нарушается нормальное дыхание клеток и тканей организма, в результате чего накапливается молочная кислота, холестерин, и резко падает количество белка.
• В-третьих, нитраты способствуют развитию патогенной (вредной) кишечной микрофлоры, которая выделяет в организм человека ядовитые вещества токсины, в результате чего идёт токсикация, т.е. отравление организма.

Основные признаки отравления нитратами

1. Тошнота, рвота, боли в животе;
2. Диарея, увеличение печени, желтизна белков глаз;
3. Одышка, усиленное сердцебиение, вплоть до потери сознания;
4. Синюшность ногтей, лица, губ и видимых слизистых оболочек;
5. Головные боли, повышенная усталость, сонливость, снижение работоспособности;

Практическая часть

Для исследования были взяты овощи, купленные в магазине Мария-Ра (р.п. Кольцово), в торговой точке «Магнит» и, выращенные на собственном огороде в Краснозерском районе Новосибирской области (географические координаты 53°34; 78 °12). Магазин «Мария-Ра» - картофель сорта «Антонина» (образец 1), который выращивается преимущественно в регионах Сибири. Сорт «Луговской» (образец 2), который выращивается в Северно-Западном, Центральном регионах России, был приобретён в торговой точке «Магнит». В качестве контроля был выбран картофель с домашнего огорода сорт «Ред Стар» (образец 3) (рис.1).

Рис. 1. Образцы клубней картофеля                 Рис. 2 Измельчение картофеля

Рис. 3 Фильтрат картофеля                        Рис. 4 Измерение концентрации нитрат-ионов

Для определения нитратов был использован ионометрический метод. Измерения проводили методом прямой ионометрии с использованием нитрат-селективного мембранного электрода (ИСЭ) – ЭЛИС-NO3 и электрода сравнения, заполненного 3,5 М раствором KCl. Для эксперимента была использована базовая калибровка электродов. Электроды через переходник подключили к нетбуку. [3]

Методика приготовления образцов

На технических весах взвешивали по 10 грамм исследуемых овощей, затем навеску

гомогенизировали и объем жидкости перенесли в мерную колбу объемом 50 мл и до метки разбавили дистиллированной водой. Полученную смесь тщательно перемешивали в течение 5–7 минут, фильтровали. ИСЭ ЭЛИС-NO3 опускали на глубину 5 см, затем погружали электрод сравнения, результат фиксировался на нетбуке в виде кривой. Данные каждого образца фиксировали поочередно, тщательно промывая электроды от предыдущего образца в дистиллированной воде, подсушивая салфеткой для следующего измерения. Все измерения проводились до того момента, пока значения переставали меняться. Полученные данные экспортировали и анализировали.

Рис. 5. Фиксирование результатов

Результаты эксперимента

Вывод:

По результатам проведенного анализа на предмет обнаружения нитратного азота в клубнях картофеля, можно сделать вывод, что содержание нитрат - ионов в образцах, купленных на исследование в магазинах у продавцов, не превышало ПДК сорт «Антонина» содержал в среднем 201 мг/кг, сорт «Луговской» - 248 мг/кг, тогда как в образцах картофеля, собранного с частного поля (Краснозерский район) ПДК нитрат-ионов оказалось завышена – 280 мг/кг. Согласно постановлению Главного государственного санитарного врача РФ от 14 ноября 2001 г. N 36 "О введении в действие санитарных правил" (с изменениями от 31 мая, 20 августа 2002 г., 15 апреля 2003 г.) составляет 250 мг/кг. Наша гипотеза, о том, что содержание нитратов в клубнях домашнего картофеля соответствует норме ПДК СанПиН и отличается от содержания нитратов в клубнях картофеля, купленного в различных торговых точках р.п. Кольцово не подтвердилась.

Причина избыточного нитратного азота в образце с частного поля, возможно, это не только применение азотных удобрений, но и сроки и способы внесения, условия возделывания (перепады температур, влажность, освещенность), сорт картофеля. Большое влияние на содержание нитратного азота оказывают свойства самой почвы: чем богаче она гумусом и общим азотом, тем больше накапливается нитратов в корнеплодах. А также немаловажную роль играют и сроки внесения питательных веществ, подкормки.

Практические рекомендации по снижению содержания нитратов в овощных культурах:

1. Тщательное промывание овощей и фруктов уменьшает содержание нитратов на 10%, а механическая очистка – на 15–20%.

2. Картофель, а также, другие овощи перед приготовлением необходимо нарезать мелкими кубиками и 2–3 раза залить теплой водой, выдерживая по 5–10 мин. (Нитраты хорошо растворимы в воде (особенно теплой) и вымываются из овощей.)

3. Варка овощей снижает содержание нитратов на 50–80%.

4. Квашение, соление, консервирование и маринование способствуют снижению нитратов на 60–70%.

5. Нейтрализовать поступившие в организм нитраты могут ягоды черной и красной смородины, зеленый чай, а также аскорбиновая кислота (по 0,3–0,4 г в сутки).

6. Не стесняйтесь расспрашивать продавца, откуда привезены овощи, требуйте сертификат на продукцию - в нем отмечают уровень нитратов и вредных веществ.

Список используемой информации

1. Муравьев А. Г., Пугал Н. А., Лаврова В. Н. Экологический практикум: учебное пособие с комплектом карт. — СПб: Крисмас, 2012. — С. 12–15.
2. https://spravochnick.ru/ekologiya/ekologiya_produktov_pitaniya/osnovnye_istochniki_nitratov_i_nitritov_v_pischevom_syre_i_produktah_pitaniya/
3. А.В. Иванов, И.А. Смирнов Методическое пособие к цифровой лаборатории. Москва, 2020.
4. Скурихин И.М., Нечаев А.П. Все о пище с точки зрения химика. М.: Высшая школа, 1991
5. Штабский Б. М., Ладанивский Р. И., Левинтон Ш. Б., Столмакова А. И., Габович Р.Д. Гигиеническая экспертиза пищевых продуктов.- Киев: Здоровье, 1989 г.
6. Химия в школе, № 5, 2002. Дорофеева Т.И. Эти двуликие нитраты.
7. https://chudo-ogorod.ru/nitraty-v-kartofele

Оптимальные условия ведения и хранения ржаной закваски

Выполнила: Горнакова  Дарья  Сергеевна

Научные руководители: Трубенкова Татьяна Ивановна,

Горнакова Евгения Александровна

МБОУ Биотехнологический лицей № 21, 9 класс

Актуальность темы исследования определяется тем, что в современном обществе утеряна культура потребления хлеба, это связано с историческими и экономическими особенностями. Сейчас в мире повсеместно распространено  производство дрожжевого хлеба, это позволяет выпускать больше продукции за меньшее время, но существенно ухудшает качество.

Цель работы: выявить и описать оптимальные условия ведения и хранения ржаной закваски

Задачи исследования:

1. Изучить теоретические сведения о ведении и хранении ржаной закваски в отечественной и зарубежной литературе
2. Провести эксперименты с целью выявления оптимальных условий ведения и хранения ржаной закваски
3. Описать результаты экспериментов

Методы исследования: изучение истории хлебной закваски, экспериментальное исследование, анализ полученных данных.

Объект исследования: ржаная закваска

Гипотезы исследования ведения закваски:

• Чем выше температура воды, тем активнее рост закваски, тем быстрее в ней идут процессы брожения
• Температура воды не влияет на рост закваски
• Экстремальные температурные условия губительно сказываются на закваске

Гипотезы исследования хранения закваски:

• Чем выше температура воздуха, тем активнее процессы брожения закваски при хранении
• Чем дольше хранится закваска в прохладном месте, тем сложнее ее восстановить
• Обезвоженная закваска может хранится дольше
• Восстановление обезвоженной закваски занимает времени меньше, чем ее выведение

Выводы исследования:

• Оптимальная температура воды при подкормке закваски 20 – 40`С
• Оптимальные температурные условия для хранения рабочей закваски, без потери качества, 10`С.

• Время хранения влияет на ее активность. Со вторых суток активность закваски падает.
• Оптимальное время подкормки третьи – четвертые сутки (при 10`C).

• Закваску можно реанимировать на пятые – шестые сутки хранения, но потребуется два, три раза сделать подкормку «в холостую», чтобы восстановить ее рабочие характеристики.

• Обезвоженную закваску можно хранить дольше, без потери качества, при условии того, что она взята на пике активности, хорошо высушена и правильно хранится.

• Обезвоженная закваска быстро восстанавливает свои рабочие свойства, что экономит 10-12 дней и позволяет не останавливать производство хлеба в случае потери рабочей закваски.

Практическая значимость проведенного исследования связана в первую очередь с возможностью использовать результаты в работе ремесленных хлебопекарен, в ресторанах при выпечке собственного хлеба, в домашнем хлебопечении.

Оценка противомикробной активности антибактериального мыла «ACTIVEX»

Бутов Владислав Дмитриевич 11А класс

Научный руководитель: Алексеев Александр Юрьевич

Учитель: Трубенкова Татьяна Ивановна

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Биотехнологический лицей №21»

Мыло - средство гигиены, предназначенное для очищения кожи человека, ухода за ней. Это наиболее распространенное средство для очищения кожи, оно может быть в твердом или жидком виде. Достаточно широкую популярность сегодня завоевало антибактериальное мыло, утверждается, что оно препятствует развитию болезнетворных бактерий. Многие люди абсолютно уверены в том, что это единственное натуральное средство, которое может спасти от микробов. Но так ли полезно для человека антибактериальное мыло, не является ли это средство вредным, не оказывает ли оно разрушающее воздействие на микрофлору нашей кожи, лишая ее естественной защиты? Эта тема дискутируется чуть ли не с момента создания первого антибактериального средства.

Цель работы: сравнить обычное и антибактериальное мыло и доказать или опровергнуть превосходство антибактериального мыла при воздействии на микрофлору кожи человека.

Материалы и методы: проведён сравнительный анализ 1% (0,1%) обычного и антибактериального мыла для изучения их бактерицидного действия на суспензию микроорганизмов (Acinetobacter sp. 24) и суспензию грибов (Saccharomyces cerevisiae)

Результаты:

• 1% суспензия антибактериального мыла «ACTIVEX», производства ООО «EVYAP» при времени экспозиции в пять минут уменьшает количество микроорганизмов Acinetobacter sp. 24 на 97,37%;
• 0,1% суспензия антибактериального мыла «ACTIVEX», производства ООО «EVYAP» при времени экспозиции в пять минут уменьшает количество микроорганизмов Acinetobacter sp. 24 на 80,55%;
• 1% суспензия обычного мыла «DURU», производства ООО «EVYAP» при времени экспозиции в пять минут уменьшает количество микроорганизмов Acinetobacter sp. 24 на 91,09%;
• 0,1% суспензия обычного мыла «DURU», производства ООО «EVYAP» при времени экспозиции в пять минут уменьшает количество микроорганизмов Acinetobacter sp. 24 на 80,96%.

Я показал, что разведение мыла в 100 и в 1000 раз при его использовании оказывает значительное противомикробное действие на микрофлору, на примере Acinetobacter sp. 24;

• 1% суспензия антибактериального мыла «ACTIVEX», производства ООО «EVYAP» при времени экспозиции в пять минут уменьшает количество грибов Saccharomyces cerevisiae на 63,26%;
• 0,1% суспензия антибактериального мыла «ACTIVEX», производства ООО «EVYAP» при времени экспозиции в пять минут уменьшает количество грибов Saccharomyces cerevisiae на 54,37%;
• 1% суспензия обычного мыла «DURU», производства ООО «EVYAP» при времени экспозиции в пять минут уменьшает количество грибов Saccharomyces cerevisiae на 76,81%;
• 0,1% суспензия обычного мыла «DURU», производства ООО «EVYAP» при времени экспозиции в пять минут уменьшает количество грибов Saccharomyces cerevisiae на 59,94%.

Я показал, что разведение мыла в 100 раз при его использовании оказывает значительное антигрибное действие на микрофлору, на примере Saccharomyces cerevisiae.