Исследовательская работа "ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ДОЗ САХАРА НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ДРОЖЖЕЙ (ВЫДЕЛЕНИЕ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА)"

МУНИЦИПАЛЬНЫЙ ЭТАП КОНКУРСА ПРОЕКТНЫХ И ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ ДЛЯ ДЕТЕЙ 7-10 ЛЕТ

«Я – ИССЛЕДОВАТЕЛЬ»

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ДОЗ САХАРА НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ДРОЖЖЕЙ (ВЫДЕЛЕНИЕ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА)

Авторы работы:

Гарданова Амина (10 лет),

Даховник Богдан (10 лет),

Руководитель работы:

Корчемнова Людмила Григорьевна, пдо

МБУДО «Детская Экологическая станция»

Емельянова Людмила Георгиевна, учитель нач. кл.

МБОУ «СШ «№ 7»

Новый Уренгой - 2018

АННОТАЦИЯ

В работе рассмотрен вопрос о биологической активности дрожжей (выделение углекислого газа) под влиянием различных доз сахара и как следствие влияние углекислого газа на органолептические характеристики выпечки. Схема опыта состояла из шести опытных варианта и нулевого-контроль опыта. Работа состояла из двух этапов: 1. Выявление количества углекислого газа в опытных вариантах и 2. Влияние углекислого газа на органолептические характеристики выпечки. Наше предположение о том, что чем больше предложим дрожжам сахар, тем активнее они будут и тем больше углекислого газа выделиться и конечно тем пышнее и вкуснее будет выпечка не подтвердилась. Выводы по работе свидетельствуют о том, что 4% концентрация сахара является оптимальной для биологической активности дрожжей.

ВВЕДЕНИЕ

Дрожжи были первыми микроорганизмами, которые человек стал использовать для удовлетворения своих потребностей. Первое упоминание о получении спиртных напитков в Египте, так называемой «бузы», представляющей собой разновидность пива, относится к 6000 г. до н. э. Уже к 1200 г. до н. э. в Египте была хорошо известна разница между хлебом из кислого и пресного теста. Так древние египтяне стали основателями современной технологии хлебопечения (Бабьева И.П., Чернов И.Ю., 2004).

Дрожжи в природе – одноклеточные грибы, которые обитают на субстратах богатых углеводами и сахарами. Поэтому их встречают на поверхности плодов и листьев, ягод и фруктов, на раневых соках, в нектаре цветков, в мертвой растительной массе (http://microbak.ru/obshhaya-xarakteristika-mikrobov/gribi/drozhzhi.html).

Дрожжевые клетки очень быстро потребляют растворенный в воде кислород и для выживания и получения энергии переходят на брожение. В результате этих процессов образуется углекислый газ, который показывает уровень физиологической активности дрожжей (Нетрусов А.И., Котова И.Б., 2013).

Мы можем предположить, что чем больше сахаристых веществ будет предложено дрожжам, тем они будут активнее образовывать углекислый газ. И тем вкуснее и пышнее будет хлеб. Мы решили выяснить так ли это?

Цель работы: выяснить влияние различных доз сахара на биологическую активность дрожжей.

Задачи исследования:

1. Провести опыт по изучению влияния различных доз сахара на выделение углекислого газа дрожжами.

2. Провести опыт по изучению влияния углекислого газа на органолептические характеристики выпечки.

3. Проанализировать результаты работы, сделать выводы и заключения по работе.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Клетки хлебопекарных дрожжей в обычных условиях размножаются почкованием. Оптимальной для размножения хлебопекарных дрожжей считают температуру от 26 до 28°. Присутствие и накопление CO2 замедляет ход размножения. Размножение дрожжей замедляется также вследствие накопления другого продукта брожения — спирта. Замедление это начинается уже с 3%-ной концентрации спирта, а 10%-ная концентрация совершенно приостанавливает размножение дрожжей (http://hleb-produkt.ru/tehnologiya-hlebopecheniya/1294-stroenie-drozhzhevoy-kletki.html)

Рис. 1. Внешний вид дрожжей (увеличение в 40 раз)

Без кислорода дрожжи плохо образуют необходимые вещества для построения их клеток, плохо растут, они медленнее почкуются и не размножаются. Поэтому, чтобы брожение шло успешно, надо обеспечить дрожжи достаточным количеством кислорода (http://www.6soto4ek.ru/varim-pivo-doma/6194-pitanie-drozhzhej.html).

В настоящее время широкое практическое применение получили 4 вида активных (жизнеспособных) хлебопекарных дрожжей:

1. Прессованные

2. Сухие активные

3. Сухие быстродействующие (инстантные).

Прессованные дрожжи применяются в современном хлебопечении наиболее широко. Подъемная сила доброкачественных прессованных дрожжей не должна быть выше 70 минут (для подъема теста на 70 мм). Влажность прессованных дрожжей в день выработки – не более 75%. Прессованные дрожжи рекомендуется вносить в замес в виде водной суспензии, для приготовления которой дрожжи смешивают с теплой водой (40ºС) (https://studfiles.net/preview/1727889/page:3/).

Сухие дрожжи – гранулы светло-желтого цвета. Главное преимущество сухих активных дрожжей – возможность длительного хранения. Сухие дрожжи используют в более низкой дозировке, чем прессованные. Обычно для замены 1 кг прессованных дрожжей достаточно 330-400 г сухих активных дрожжей. Добавление в тесто более 1% сухих дрожжей (от массы муки) может привести к появлению в выпечке характерного дрожжевого запаха. Дрожжевая суспензия может храниться до 8 часов при температуре 18-20ºС. Подъемная сила сухих дрожжей не должна превышать 85 минут (https://studfiles.net/preview/1727889/page:3/)

Быстродействующие дрожжи – инстантные дрожжи. Инстатные дрожжи выпускаются в виде мелкой вермишели светло-бежевого цвета. Характерный дрожжевой запах у инстантных дрожжей выражен в меньшей степени, чем у сухих активных. Инстантные дрожжи обладают высокой подъемной силой. Для замены 1 кг прессованных дрожжей достаточно 330 г сухих инстантных дрожжей. Сухие инстантные дрожжи не требуют активирования. Следует помнить, что сухие инстантные дрожжи не выносят контакта с холодной или ледяной водой. Под влиянием холодной воды их активность резко снижается. Главный недостаток инстантных дрожжей – быстрая потеря активности при нарушении целостности упаковки (https://studfiles.net/preview/1727889/page:3/).

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование проводилось с сентября 2017 года по декабрь 2017 года на базе МБУДО «Детская Экологическая станция» г. Новый Уренгой Ямало – Ненецкого автономного округа.

Объект исследования – сухие хлебопекарные дрожжи. Предмет исследования – влияние различных доз сахара на способность дрожжей образовывать углекислый газ.

В исследовании изучали биологическую активность сухих хлебопекарных дрожжей производства «Ракмай».

Концентрации сахарного раствора готовили по рекомендациям Нетрусова А.И. из практикума по микробиологии, разработанного для учащихся 10-11 классов.

Для работы были подготовлены приборы и оборудование: ёмкость из-под физраствора объёмом 250 мл в количестве 8 штук, медицинские системы для подсчёта количества пузырьков углекислого газа на каждую бутылку, весы марки PocketScale с точностью 0.01 г., термометр для измерения температуры воды с точностью 0,1 ̊С, стеклянные банки ёмкостью 0.5 л, 1 л.

Расходные материалы: сухие хлебопекарные дрожжи «Ракмай», кипячёная вода, сахар-песок производства, мука высший сорт «Макфа».

Хлебопечение: опара с различной концентрацией сахара, мука, дрожжевая суспензия 10 %, хлебопечка.

В исследовании выполнено:

Прямой подсчет количества пузырьков углекислого газа (n), выделившихся за 1 минуту по данным секундомера, общее время выделения углекислого газа (T) по вариантам опыта рассчитали по формуле (1)

(1)

Где

– время начала выделения, мин;

.

Высчитали общее количество пузырьков углекислого газа N за время Т по формуле (2)

Где

.

Объем углекислого газа, выделившегося в каждом варианте опыта, определяли по формуле (3)

(3)

Где

– количество пузырьков углекислого газа за время Т, шт.;

.

объема шара (4).

(4)

Где

– постоянное число равное 3,14;

.

Проведена органолептическая оценка выпечки по 5-ти бальной системе оценки хлебобулочных изделий, разработанной Московским институтом пищевой промышленности по 7-ми показателям (прил.1, табл. 2): форма выпечки, цвет корки, состояние мякиша, пористость, запах, вкус. Особое внимание уделено показателям состояния мякиша и пористости, т.к. на эти показатели большее влияние оказывает величина углекислого газа. Подготовка и ход экспериментальной части работы представлена в приложении 1. Данные заносили в таблицу (прил. 1. Табл. 1). В ходе наблюдений мы получили следующие результаты.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Данные диаграммы показывают количество выделенного углекислого газа (СО₂) под влиянием различных концентраций сахара. Большее количество углекислого газа выделилось в вариантах опыта в 4% и 8% растворе сахара. Количество СО₂ изменялось от 2085,88 до 2852,48 см³. В опыте с 16% раствором наблюдали резкое сокращение активности дрожжей. В этом варианте опыта выделилось 16,02 см³ СО₂. Меньше всего газа выделялось в 1% растворе сахара (рис. 1).

Однако, было уделено особое внимание оценки двум параметрам: состоянию мякиша и его пористости, так как на эти параметры оказывает влияние углекислый газ.

По органолептическим показателям так же отмечено различное влияние концентраций сахара в растворе на биологическую активность дрожжей (рис. 2). Максимальное количество баллов получила выпечка из 16% раствора 31 балл, чуть меньше баллов набрали выпечки вариантов опыта 4% (23 балла) и 8% (21 балл).

Данные диаграммы показывают, что состояние мякиша было лучшим при концентрации сахара 4% и 16% по 5 баллов (рис. 3.), но пористость была выше в опыте 4%-ого раствора (5 баллов) (рис. 4).

Проанализировав результаты исследования, мы пришли к следующим выводам.

ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЯ

1. Большая биологическая активность дрожжей установлена при концентрациях сахара 4 и 8%, т.к. количество углекислого газа выделилось наибольшее от 2085,88 до 2852,48 см³.

2. При концентрации раствора сахара 4%, 8% и 16% выпечка была лучше по органолептическим характеристикам. Оценка выпечки составила более 20 баллов.

3. С точки зрения хлебопекарных качеств биологическая активность дрожжей лучшей отмечена при концентрации сахара 4%.

Таким образом, мы выяснили, увеличение количества сахара, предложенного дрожжам, не является показателем большей их активности, и выпечка при этом не получается качественной по органолептическим показателям.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бабьева И.П., Чернов И.Ю. Биология дрожжей. М.: Московский государственный университет, 2004, 239 с.

2. Нетрусова А.И. Микробиология: практикум для 10-11 классов / А.И. Нетрусов, И.Б. Котова. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013. – 112 с.

3. Строение и жизнедеятельность дрожжей [Электронный ресурс] – доступ к ресурсу http://microbak.ru/obshhaya-xarakteristika-mikrobov/gribi/drozhzhi.html

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПОДГОТОВКА и ВЫПОЛНЕНИЕ ЭКСПЕРЕМЕНТА: 1 этап. Для приготовления концентрированного первого раствора в емкость на 800-1000 мл с отметкой уровня 500мл добавили 160 г сахара и залили 350мл горячей дистиллированной воды, полностью растворив сахар перемешиванием. После охлаждения довели этот раствор дистиллированной воды до метки 500 мл и тщательно перемешали. Получили концентрированный раствор сахара – 32%. Затем с помощью мерного цилиндра внесли в каждую из 7 банок по 250 мл воды, пометив их – 16%, 8%, 4%, 2%, 1%, 0,5% и 0% (контроль). Перенесли 250 мл раствора сахара из банки 32% в банку 16%, тщательно перемешали. Затем внесли 250 мл из банки 16% в банку 8%, перемешали и продолжали разведения подобным образом до банки 0,5%. В банку 0% ничего не вносили – контроль (вода).

2 этап. Подготовка дрожжевой суспензии.В 100 мл тёплой воды (40-42̊С) добавили 10 г сухих дрожжей, получили 10% суспензию и дали настояться до появления пузырьков углекислого газа.

3 этап. В каждую ёмкость с концентрациями сахара добавили по 1мл суспензии дрожжей с помощью лабораторного дозатора. Накрыли резиновой крышкой и вставили медицинскую систему. Клапан медицинской системы отодвинули максимально к иголке, и закрыли роликом чтобы пузырьки углекислого газа случайно не вышли. Далее все варианты опыта разместили в тёплом месте на 24 часа.

4 этап. Через 24 часа мы подсчитали количество выделившихся пузырьков углекислого газа в каждом варианте опыта за минуту. В отдельную банку с водой мы опустили конец системы с иголкой, затем иголку сняли, в воде остался наконечник диаметром Ø 0,05 мм. Далее медленно открыв клапан наблюдали выделение пузырьков углекислого газа.

Таблица 1

Выделение углекислого газа в растворах сахара разной концентрации под влиянием дрожжей, см³

Таблица 2

Оценка органолептических показателей качества выпечки.