Влияние фитонцидов на жизнедеятельность микроорганизмов

Фитонциды (от греч. phyton – растение и лат. caedo - убивают) образуемые растениями биологически активные вещества, убивающие или подавляющие рост и развитие микроорганизмов.

Фитонциды были открыты советским учёным Б. П. Токиным в 1928 году.

Продуцирование фитонцидов свойственно всем растениям. Мощность и спектр антимикробного действия фитонцидов весьма разнообразны у разных видов растений. Например, фитонциды чеснока, лука, хрена убивают многие виды простейших, бактерий и низших грибов в первые минуты и даже секунды. Выделение фитонцидов усиливается при повреждении растений: оно и понятно, ведь именно в это время растению особенно важно защитить себя от инфекции.

Защитная роль фитонцидов проявляется не только в уничтожении микроорганизмов, но и в подавлении их размножения, в стимулировании жизнедеятельности микроорганизмов, являющихся антагонистами патогенных форм для данного растения, в отпугивании насекомых и т. д. Есть фитонциды, содержащиеся в тканях растений в растворенном виде, и летучие фракции фитонцидов, выделяемые в атмосферу, почву, воду (у водных растений). Летучие фитонциды способны оказывать своё действие на расстоянии, например, фитонциды листьев дуба, эвкалипта, сосны и др. 1 га соснового бора выделяет за сутки ок. 5 кг летучих фитонцидов, можжевелого леса – ок. 30 кг, снижая количество микрофлоры в воздухе. Поэтому в хвойных лесах (особенно в молодом сосновом бору), вне зависимости от близости населённых пунктов, воздух практически стерилен (содержит лишь ок. 200-300 бактериальных клеток на 1 м³).

Однако фитонциды не следует рассматривать только как специфические защитные вещества. Они могут принимать участие в теплорегуляции и в иных процессах жизнедеятельности растений. Являясь одним из факторов иммунитета растений, фитонциды играют важную роль во взаимоотношениях организмов, составляющих биоценозы. Установлено, что растения одного вида тормозят или, наоборот, стимулируют прорастание пыльцы, рост и развитие растений др. видов. Например, фитонциды житняка и овса стимулируют прорастание пыльцы люцерны, а фитонциды тимофеевки угнетают этот процесс.

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. В медицинской практике применяют препараты лука, чеснока, хрена, зверобоя пронзённолистного и иных растений для лечения гнойных ран, трофических язв и др. Фитонциды ряда растений стимулируют также двигательную и секреторную активность желудочно-кишечного тракта, сердечную деятельность.

Актуальность моей работы заключается в том, что обучаясь в школе, где соблюдают санитарные нормы (также как и в других), я заметила, что возникают вспышки инфекционных заболеваний (ОРЗ, ОРВИ и др. ) при этом стоит заболеть одному, как начинают болеть другие, словно по цепочке. Это объясняется разной устойчивостью организма к заболеваниям, т. е. разным уровнем иммунитета. Особенно ярко это выражено в осенне-зимний период. Поэтому я решила провести ряд исследований подтверждающих необходимость дополнительной защиты организма, когда он ослабевает. Надеюсь, что моя работа не останется не замеченной, и будут рассмотрены предложенные рекомендации.

Цель работы: Опытным путём определить влияние фитонцидов на жизнедеятельность микроорганизмов.

Задачи работы:

1. Изучить всю возможную литературу о фитонцидах;

2. Доказать опытным путём, что при помощи фитонцидов можно губительно воздействовать на микроорганизмы;

3. На примере моей работы привлечь школу к поддержанию чистоты в учебных помещениях, в том числе с помощью фитонцидов.

2. Обзор литературы

Перед тем как перейти к практической части моей работы я изучила научную, публицистическую, методическую литературу, которая позволила осмыслить и осуществить выполнение исследовательской работы.

Советский учёный Б. П. Токин своими исследованиями сказал, что антибиотики выделяются не только микроорганизмами, но и растениями. Эти антибиотики, названные им фитонцидами(от. Греч. Сл. «фитон» - растение и латин. «цедере» - убивать), обнаружены почти во всех растениях. Из Детской энциклопедии. Академии наук РСФСР, том 4,2-ое издание, издательство «Просвещение», Москва, 1965г.

Фитонциды (от греч. phyton – растение и лат. caedo - убивают) образуемые растениями биологически активные вещества, убивающие или подавляющие рост и развитие микроорганизмов. Энциклопедия живой природы, том 9[стр. 129].

Фитонциды (от греч. phyton – растение и лат. caedo - убивают), образуемые биологически активные вещества, убивающие или подавляющие рост и развитие микроорганизмов; играют важную роль в иммунитете растений и во взаимоотношениях организмов в биоценозах. Новая иллюстрированная энциклопедии, Москва ООО «Мир книги» научное издательство «Большая Российская Энциклопедия», 2005г.

Их открыл советский учённый Б. П. Токин. Фитонциды – вещества растительного происхождения. Активные фитонциды содержатся в луке и чесноке: пары и вытяжки из них убивают холерный вибрион, дифтерийную палочку, гноеродных микробов. Стоит пожевать несколько минут чеснок, как большинство бактерий, живущих в полости рта, погибают. По родовому латинскому названию чеснока – allium – его активное начало названо аллицином. Усниновая кислота – фитонцид из лишайника уснеи – угнетает туберкулёзных бактерий.

Многие фитонциды выделяются из растений в газообразном состоянии. Листья смородины, грецкого ореха, дуба, ольхи, жёлтой акации выделяют гексенал, в очень малых концентрациях убивающий простейших.

Устойчивость картофеля и моркови к грибным заболеваниям определяется содержащимся в них фитонцидом – хлорогеновой кислотой. Болезнь «снежную плесень» на злаках, вызываемую грибом фузариумом, уничтожает фитонцид бензоксазолин, образующийся в тканях злаков при повреждениях. Энциклопедический словарь юного биолога, 1986г.

В тканях фитонциды распространены не равномерноФитонциды лука, чеснока, черёмухи убивают грибок фитофтору, который поражает картофель (гниль картофеля). Фитонциды горчицы, хрена, эвкалипта губительно действуют на бактерию, вызывающую заболевание хлопчатника. Интересно, что на возбудителей заболеваний человека и животных фитонциды действуют значительно сильнее, чем на возбудителей заболеваний растений, которые уже приспособились к их прямому действию. Так, фитонциды апельсина и лимона в 40 раз скорее убивают дизентерийную палочку, вызывающую тяжёлое заболевание человека, чем бактерию, поражающую деревья лимона.

Фитонциды применяют для хранения плодов, овощей. Когда в герметически закупоренный сосуд с плодами или ягодами помещают кашицу из натёртого хрена, они смогут сохраниться несколько месяцев.

Высокой активностью обладает и фитонцид горчицы – аллиловое масло.

Многие фитонциды были выведены в чистом виде, и установлена их химическая природа. Оказалось, что у одних растений фитонциды – органические кислоты, у других – эфирные масла, аминокислоты, алкалоиды. Биология. Справочник школьника, Москва, 1995г.

Сбор материалов для исследовательской работы проводила учащаяся 11 класса МБОУ средняя общеобразовательная школа с. Ярославка Юсупова Эльвира Ришатовна. Исследование проведено в июле-августе, октябре-ноябре 2007года, продолжено в 2008г.

Место проведения исследования: кабинет биологии Ярославской средней школы.

Выполнение работы: первый этап в моей исследовательской работе – ознакомление с научно-литературными источниками; второй этап – проведение опытов №1, №2 и №3.

Метод работы: поисково-исследовательский, эпирмический (наблюдения, обработка статистических данных, сравнение), экспериментальный.

Объект исследования: фитонцидные вытяжки.

Предмет исследования: продукты питания и комнатные растения.

3. Собственные исследования

3. 1. Влияние фитонцидов на жизнедеятельность микроорганизмов

Фитонциды — органические вещества самого различного химического состава, образующиеся в растениях в процессе обмена веществ и обладающие мощным антибиотическим свойством, то есть свойством убивать микробов, плесневые грибы инфузорий. Фитонциды иногда называют «антибиотиками высших растений».

Фитонциды - это содержащиеся в растениях антимикробные вещества, которые способны убивать и задерживать развитие болезнетворных микроорганизмов, из-за чего их еще называют растительными антибиотиками.

Лекарственные свойства растений зависят в значительной степени и от наличия в них этих веществ. Их содержат лук, чеснок, красный стручковый перец, хрен, кочанная капуста, яблоки, апельсины, мандарины, лимоны, крапива, шалфей, эвкалипт, береза, дуб, сосна, сирень, клюква, брусника, калина, черемуха, малина, черная смородина, зелень петрушки, горчица, пихта, ель, жасмин, мята, борщевик, ландыш, можжевельник, укроп, редька.

По мнению академика В. Г. Дроботько, их имеют около 85% высших растений.

Летучие фитонциды чеснока, лука, плодов цитрусовых, листьев черемухи и черной смородины не только убивают простейших, но и разрушают, растворяют (лизируют) 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.

В большинстве случаев фитонциды представляют собой смесь эфирных масел, органических кислот, гликозидов и др. Фитонциды способны убивать различные микроорганизмы, в том числе и вызывающие инфекционные заболевания. Их бактерицидное действие успешно используют для лечения гриппа, насморка.

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

Очень сильное противомикробное действие выявлено у чеснока, лука и корней хрена. Считают, что летучие фитонциды стимулируют защитные силы организма больного человека и придают ему бодрость. Академик Н. Г. Холодный высказал предположение, что летучие вещества, выделяемые высшими растениями и находящиеся в окружающем нас воздухе, являются «атмосферными витаминами» или «витаминоподобными веществами», могут усваиваться легкими человека и благотворно действовать на его организм. Всем известно действие летучих веществ воздуха соснового бора и дубового леса на общее самочувствие человека и на его нервную систему. С этой точки зрения большое оздоровительное значение имеет озеленение городов, цехов и территорий заводов, жилых помещений путем подбора таких растений, фитонциды которых действуют наиболее благоприятно на организм человека.

Сосновый лес за сутки выделяет 5 кг фитонцидов с 1 га, лиственничный — около 2 кг, можжевеловый — до 30 кг.

Многие растения выделяют фитонциды. Мы обычно чувствуем их аромат, сильный или слабый. Фитонциды листьев пихты, дуба, тополя убивают бациллы дифтерии. Фитонциды сосны губительно действуют на возбудителей туберкулеза.

Фитонциды действуют и на другие растения. Если ландыш поставить в одну вазу с сиренью, то сирень завянет. А вот чесночные луковицы полезно сажать между грядками садовой земляники. Фитонциды чеснока не дадут заболеть нежному растению серой гнилью.

Мясо, рыба, фрукты лучше сохранятся, если обернуть их или посыпать размельченными листьями хрена, горчицы, лука, чеснока.

Фитонциды выделяются также микроорганизмами и низшими грибами. Они называются антибиотиками. На их основе готовят многие сильнодействующие лекарства. Многие растения содержат фитонциды. Наиболее богаты ими лук, чеснок, редька, хрен, красный перец, апельсины, мандарины. Употребление растений с высоким содержанием фитонцидов способствует освобождению от микробов полости рта и желудочно-кишечного тракта. Бактерицидные свойства растений используются при профилактике и лечении многих заболеваний, в частности, верхних дыхательных путей.

3. 2. Опыт № 1

«Влияние фитонцидов на срок хранения продуктов» (мяса)

Оборудование: вареное мясо, стеклянные банки, вытяжки из лука, апельсина, горчицы, хрена, чеснока, лупа (увеличительное стекло),сетка (марля), вода.

Выполнение опыта: в стеклянные банки, предварительно их вымыв, наливаем равный объём фитонцидной вытяжки из продуктов, затем с помощью марли подвешиваем кусочки вареного мяса, плотно закрываем крышкой. Следим за изменениями на поверхности мяса, записываем получившиеся данные в таблицу.

3. 3. Опыт № 2 «Влияние фитонцидов на срок хранения продуктов»

Оборудование: вареные яйца, стеклянные банки, вытяжки из лука, апельсина, горчицы, хрена, чеснока, лупа (увеличительное стекло), сетка (марля), вода.

Выполнение опыта: в стеклянные банки, предварительно их вымыв наливаем равный объём фитонцидной вытяжки из продуктов, затем с помощью марли подвешиваем половину вареного яйца, плотно закрываем крышкой. Следим за изменениями на поверхности белка и желтка, записываем получившиеся данные в таблицу:

Дата Контрольная Чеснок Апельсин Хрен Горчица Лук

На основе проведённых опытов я могу сделать следующие выводы:

• В контрольной банке (без фитонцидной вытяжки) продукты пищи уже через день испортились, что говорит о беспрепятственном размножении бактерий;

• Продукты питания, под влиянием фитонцидной вытяжки из апельсина, испортились быстрее остальных;

• Продукты питания под действием фитонцидной вытяжки из хрена практически не испортились;

• Фитонцидной вытяжки из горчицы и чеснока по-разному повлияли на продукты питания;

• Фитонцидная вытяжка из лука одинаково проявила свои способности к сохранению продуктов в этих двух опытах.

3. 4. Опыт № 3:

«Определение фитонцидности комнатных растений»

Оборудование: листья комнатных растений с черешками, микроскоп, ложка, чашка Петри, пипетка, предметные и покровные стёкла, культура сенной палочки, ткать для протирания микроскопа и предметного стекла, чистая вода для промывания, секундомер.

Выполнение работы: подготовка оборудования к работе, затем получение экстракта из растений при помощи приготовления кашицы из растертых листьев с помощью ложки в чашке Петри, нанесение культуры сенной палочки на предметное стекло, которая предварительно была получена по методике, описанной в учебнике В. В. Пасечника «Биология 6класс»1996год. Наблюдение за активностью сенной палочки. Затем нанесение капли сока растения, соединение двух капель. Включение секундомера и наблюдение за изменением активности простейших. Наблюдение проводилось при помощи школьного микроскопа увеличением в 120 и 200 раз. Методика работы с микроскопом стандартная. Опыты проводились два раза. Данные заносились в следующую таблицу:

Виды растений: Время гибели сенной палочки, мин. : Фитонцидная активность:

Фитонцидность рассчитывается по формуле А=100:Т, где А – фитонцидная активность, Т – время гибели простейших.

В результате мною были сделаны следующие выводы: сила действия фитонцидов растений различается, это хорошо видно из диаграммы. Наибольшей фитонцидной активностью обладает Хлорофитум – 23% и Бегония коралловая – 20-21%, а также Зефирантеспр– 19-20%; средней активностью - Каланхоэ и Пеларгония – 18%, наименьшей – Бегония тигровая и Золотой ус – ок. 14%.

Выводы и рекомендации

1. Результаты исследования фитонцидной активности показали: наибольшей фитонцидной активностью обладают хрен, чеснок; наименьшей фитонцидной активностью обладает апельсин; средней активностью – горчица и лук; из комнатных растений – наибольшей фитонцидной активностью обладает Хлорофитум и Бегония коралловая, а также Зефирантес; средней активностью - Каланхоэ и Пеларгония; наименьшей - Бегония тигровая и Золотой ус.

2. Фитонциды можно использовать для более длительного хранения продуктов питания при заготовке, засолке, мариновании, консервировании и т. д.

3. Без действия фитонцидов продукты питания портятся намного быстрее.

Рекомендации по использованию фитонцидов:

➢ Максимально озеленить классную комнату теми растениями, которые содержат огромное количество биологически активных веществ: Хлорофитум и Бегония коралловая, Зефирантес и др. ;

➢ Определить финтонцидность комнатный растений;

➢ Во время вспышек инфекционных болезней поставить чаши с чесноком и луком в классные комнаты.

➢ Проветривать помещение перед началом урока.

➢ Поставить чашу с эфирными маслами, например, пихты, кедра, сосны, эвкалипта или др. масел.

➢ Изучить влияние фитонцидных вытяжек на микроорганизмы и простейшие более подробно;

➢ Так как фитонциды отрицательно влияют на жизнедеятельность микроорганизмов и обладают бактерицидными свойствами, то их можно использовать для обеззараживания воздуха помещения.

Заключение

В результате проделанной мною работы, я выявила, что фитонциды уничтожают микроорганизмы, продлевая срок хранения продуктов.

Необходимо поддерживать чистоту в помещениях, препятствуя размножению болезнетворных микроорганизмов. Особенно в осенне-зимний период, когда организм человека находится в ослабленном состоянии. И в этом могут помочь комнатные растения, обладающие повышенной фитонцидной активностью.