Жигалина Елена
Исследовательская работа учащегося 6 класса «Микробиологическая токсичность зубной пасты»
СОДЕРЖАНИЕ
Введение. 2
Глава 1. Обзор литературы. 3
1.1 Основные понятия биоиндикации. 3
1.2. Дрожжи как тест организм. 3
1.3. Общая характеристика дрожжей. 4
Глава 2. Цель, задачи, методы и организация исследования…. 6
Глава 3. Результаты исследования и их обсуждение…. …. 7
3.1. Определение токсичности зубной пасты. 7
3.2. Анализ полученных результатов. 9
Выводы. 9
Источники информации. 10
ВВЕДЕНИЕ
Публикация «Исследовательская работа учащегося 6 класса „Микробиологическая токсичность зубной пасты“» размещена в разделах
- Зубы. Все о зубах для детей
- Исследовательская деятельность
- Микробы и вирусы. Все о микробах для детей
- Средняя школа, 6 класс
- Средняя школа. 5-9 классы
- Школа. Материалы для школьных педагогов
- Школьные, ученические проекты, исследовательские работы
- Темочки
В современном мире видов зубных паст как никогда много. Они отличаются друг от друга названиями, ценой, производителем и составом. Как среди всего разнообразия выбрать лучшую, при этом не переплачивая и получая максимальный эффект от её применения.
Уход за зубами всегда актуален! Здоровые зубы это: залог общения, уверенность в себе и здоровое пищеварение. Услуги стоматологии дорогое удовольствие, и лучше с помощью профилактического ухода поддерживать зубы в хорошем состоянии, чем потом посещать стоматолога.
Какое средство для ухода за зубами выбрать? Безусловно, выбирать зубную пасту опираясь на рекламу будет не верно и даже опасно. Ведь люди создающие рекламу не имеют специального образования в области оценки качества зубной пасты. Цель их работы иная, она заключается в повышении спроса на данный товар и в получении прибыли. Более верным будет решение проконсультироваться у стоматолога относительно выбора зубной пасты. Специалисты в области стоматологии утверждают, что основной причиной разрушения зубов являются микроорганизмы поселяющиеся в остатках пищи застрявшей в зубах и изменяющих кислотно-щелочной баланс ротовой полости человека. Следовательно если их убрать, будет убран и риск развития кариеса и других болезней рта. Удалить микроорганизмы физически невозможно, так как они слишком малы, а вот уничтожить химическим способом вполне реально. Зубная паста является химическим средством, позволяющим снизить численность микроорганизмов во рту. Её выбор поможет осуществить оценка токсичности пасты относительно микроорганизмов.
Гипотеза
1. Существуют более и менее токсичные к микроорганизмам зубные пасты
2. Дрожжи реагируют на антибактериальный компонент зубной пасты
3. С помощью дрожжей можно оценить антибактериальный эффект зубной пасты.
Предмет исследования : виды зубной пасты.
Объект исследования : активность дрожжей.
Методы исследования : обзор литературы, эксперимент, наблюдение, метод эталонов.
Тема работы : микробиологическая токсичность зубной пасты.
Цель: определение токсичности зубной пасты к дрожжам.
Задачи:
Охарактеризовать метод биоиндикации.
Охарактеризовать дрожжи как тест-организм.
Оценить токсичность зубной пасты, выявив самую токсичную относительно дрожжей.
Результаты полученные в данном исследовании возможно применять в быту, но не для рекламных целей.
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ БИОИНДИКАЦИИ
Биоиндикация это определение биологически значимых нагрузок на основе реакции на них живых организмов. В случае определения токсичности зубной пасты, такой нагрузкой будет являтся концентрация зубной пасты.
Преимущества биоиндикации и биотестирования перед физико-химическими методами заключаются в:
1. суммируют данные об окружающей среде
2. выявляют комплекс активных веществ
3. позволяют судить о степени вредности
4. дают возможность контролировать действие соединений
5. реагируют на слабые воздействия
6. фиксируют скорость происходящих изменений.
Впервые биоиндикация была использована для обнаружения горных пород в 19 веке. В начале 20 века биоиндикация использовалась значительно шире: для изучения сельскохозяйственных угодий, климата, горных пород и т. д.
В основе метода биоиндикации лежит наблюдение за состоянием живых организмов. В ходе развития организмы приспособились к комплексу условий местообитания. Каждый организм обладает генетически закрепленным пределом выносливости к определенному фактору, в рамках которого этот фактор является переносимым.
Биоиндикаторами могут быть живые организмы, обладающие хорошо выраженной реакцией на внешнее воздействие: различные виды бактерий. водорослей, грибов, растений, животных.
Важным свойством биоиндикатора является чувствительность. К чувствительным биоиндекаторам относят: лишайники, мхи, водоросли, бактерии, микроскопические грибы.
Одним из распространенных методов биоиндикации является метод эталонов. Суть его заключается в сравнении изучаемых систем с некоторой фоновой системой, принятой за образец интенсивности.
Биоиндикация может проводится на различных уровнях: макромолекул, клетки, организма, популяции, сообщества и экосистемы. В данной работе затрагивается организменный уровень, при этом оценка производится по темпу роста, интенсивности питания, изменению плодовитости.
Дрожжи относятся к микроорганизмам - группе наиболее чувствительной к токсическому воздействию. Оценку токсичности можно провести визуально по темпу роста организмов. Показателем роста будет являться количество пены, образующейся в результате выделения углекислого газа при росте дрожжей.
Метод биоиндикации возможно использовать для оценки эффективности зубной пасты. Чем выше токсичность, тем сильнее антимикробный эффект пасты (Ляшенко).
1.2. ДРОЖЖИ КАК ТЕСТ-ОРГАНИЗМ
Русское слово «дрожжи» восходит к праславянскому drodi, производному от звукоподражательного глагола drozgati «давить, месить». Английское слово «yeast» (дрожжи) происходит от староанглийского «gist», «gyst», что означает «пена, кипеть, выделять газ».
Дрожжи-это микроскопические грибки рис. 1 (Альбертс, Брей, вероятно, одни из наиболее древних «домашних организмов». Тысячи лет люди использовали их для ферментации и выпечки. Археологи нашли среди руин древнеегипетских городов жернова и пекарни, а также изображение пекарей и пивоваров. Предполагается, что пиво египтяне начали варить за 6000 лет до н. э., а к 1200 году до н. э. овладели технологией выпечки дрожжевого хлеба наряду с выпечкой пресного. Для начала сбраживания нового субстрата люди использовали остатки старого. В результате в различных хозяйствах столетиями происходила селекция дрожжей и сформировались новые физиологические расы, не встречающиеся в природе, многие из которых даже изначально были описаны как отдельные виды. Они являются такими же продуктами человеческой деятельности, как сорта культурных растений (Википедия).
Выбор тест-организмов может быть удачным только при учёте естественной среды обитания вида и является одним из важнейших факторов, определяющих возможность использования конкретного вида для био-тестирования (Ляшенко). Распространенным и привычным видом продукта являются дрожжи. Их можно купить в любом магазине, имея выбор из 2-3 видов. Сухие, производителя "Приправыч" или "Саф-момент" и сырые производителя "Красноярский дрожжевой завод". Их доступность и легкость в обращении позволяют использовать их как биоиндикатор. Кроме этого, тот факт что человек использует дрожжи как продукт питания не одну тысячу лет, а следовательно дрожжи имеют непосредственный контакт с ротовой полостью человека. Тестирование будет проходить в знакомой дрожжам среде.
Рис. 1 Делящиеся клетки дрожжей (микрофотография сделана с помощью сканирующего электронного микроскопа).
1.3. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДРОЖЖЕЙ
Дрожжами обычно называют почкующиеся или делящиеся одноклеточные грибы, по своим размерам являющиеся микроорганизмами.
Впервые микроорганизмы были открыты Левенгуком в середине XVII в.
По современным данным, дрожжи являются достаточно сложными одноклеточными организмами.
Сахар, содержащийся в сусле, сбраживают в спирт дрожжами Saccharomyces cerevisiae, представляющими собой одноклеточные микроорганизмы, относящиеся к классу аскомицетов (сумчатых грибов).
Обычно дрожжи размножаются почкованием и очень редко (при большом дефиците питательных веществ) дрожжи размножаются спорообразованием. Дрожжевые клетки бывают яйцевидной, эллипсоидальной, овальной или вытянутой формы, которая, как и их величина (6— 11 мкм, зависит от вида дрожжей и условий развития. Отношение поверхности клетки к ее объему влияет на скорость массообменных процессов между клеткой и питательной средой и, следовательно, на интенсивность жизнедеятельности дрожжей (Семихатова, Лозенко).
Некоторые виды дрожжей с давних пор используются человеком при приготовлении хлеба, пива, вина, кваса и др. В сочетании с перегонкой процессы брожения лежат в основе производства крепких спиртных напитков (Зверев, Колесов). Полезные физиологические свойства дрожжей позволяют использовать их в биотехнологии. В настоящее время их применяют в производстве ксилита, ферментов, пищевых добавок, для очистки от нефтяных загрязнений.
Также дрожжи широко используются в науке в качестве модельных организмов для генетических исследований и в молекулярной биологии. Пекарские дрожжи были первыми из эукариот, у которых была полностью определена последовательность геномной ДНК.
Внешне по размеру и типу питания они сходны с бактериями, но строение клетки позволяет их отнести к грибам. По типу питания дрожжи гетеротрофы, они питаются готовым химическим веществом. В цепи питания дрожжи редуценты. Так как они разрушают органические вещества. Заводятся дрожжи в растворах насыщенных углеводами или сахарами, живут на поверхности растительных организмов. Следовательно для них естественной средой является раствор, который мы создадим экспериментально смешав сахар и воду подогретую до оптимальной температуры (37оС).
Мы предполагаем, что дрожжи могут показывать токсичность зубной пасты, а именно: при росте дрожжей происходит процесс брожения:
С6Н12О6 С2Н5ОН+СО 2
дрожжи
В его результате выделяется углекислый газ и спирт. Чем комфортнее дрожжам тем больше газа, который своими пузырьками образует пену. По уровню образовавшейся пены мы будем судить об антимикробных свойствах пасты. Чем выше пена, тем ниже антимикробное свойство пасты.
Для чистки зубов рекомендуется помещать на щетку количество пасты объёмом с горошину, это примерно 0,1 мл.
Опытным путём мы определили, что в процессе чистки зубов в течение 1-2 минут эта порция пасты смешивается со слюной и объём рабочего раствора составляет 5,5-6,5мл.
После чистки зубов всё содержимое рта помещалось в мерный цилиндр.
Таким образом, концентрация пасты во рту во время чистки зубов:
Wп = 0, 1 : 5,5 * 100% 2%.
Следовательно, концентрация пасты для исследования должна быть такой же, для более эффектного результата проведем опыт в котором увеличим концентрацию раствора в 10 раз.
Оценить концентрацию бактерий во рту для проведения эксперимента мы не можем, поэтому берём условную концентрацию дрожжей 30%.
ГЛАВА 2. ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ, МЕТОДЫ И ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Каждый день мы осуществляем выбор: что одеть, что скушать, куда пойти и так далее. От правильности нашего выбора зависит наша будущее. А будущее здоровья наших зубов во многом может зависеть от зубной пасты. Определение эффективности зубной пасты относительно борьбы с бактериями позволит обоснованно осуществить выбор зубной пасты, получим реальный эффект для применения. Исходя из чего целью исследования является : определение токсичности зубной пасты к дрожжам.
Задачи:
1. Охарактеризовать метод биоиндикации.
2. Охарактеризовать дрожжи как тест-организм.
3. Оценить токсичность зубной пасты, выявив самую токсичную к дрожжам.
В работе применялись следующие методы исследования : обзор литературы, эксперимент, наблюдение, метод эталонов. Каждый из перечисленных методов имеет свои характерные черты.
1) Обзор литературы самый затратный по времени метод, но именно он позволяет осуществить подготовку к следующему - экспериментальному этапу. Особенностью применения этого метода явилось то, что большая часть информации взята из интернета. Школьная и сельская библиотека нашего посёлка имеют художественное направление, и специальной литературы по биоиндикации там не нашлось. А имеющаяся в словарях информация недостаточна.
2) Эксперимент является одним из самых распространенных методов исследования. Экспериментальный метод применяется практически во всех науках и дисциплинах. Он должен отвечать принципам: повторяемости и измеримости. То есть подобный эксперимент при желании может провести любой желающий и получит сходные результаты.
Главным результирующим документом экспериментального метода является протокол эксперимента, в котором должны быть отражены следующие позиции:
1. Наименование эксперимента.
2. Точное время и место его проведения.
3. Четкая формулировка проверяемой гипотезы.
4. Содержание экспериментального фактора.
5. Характеристика зависимых переменных и их индикаторов.
6. Сущностное описание экспериментальной группы.
7. Характеристика контрольной группы и принципов ее отбора
8. Описание экспериментальной ситуации.
9. Характеристика условий эксперимента.
10. Ход эксперимента, т. е. его обстановка:
А) до введения экспериментального фактора;
Б) в процессе его ввода;
В) после его введения;
Г) после окончания эксперимента.
11. Оценка чистоты эксперимента и использованного инструментария.
12. Заключение о достоверности гипотезы (10).
3) Метод эталонов можно назвать частным случаем оценки эксперимента.
Метод эталонов в нашем случае не требует очень детального описания. Большое внимание в нем уделяется числовым характеристикам, а именно мы сравниваем с эталоном (пробирка без пасты) пробирки с различными пастами (8).
Метод эталона основан на том, что при определенных, заранее оговоренных условиях, (концентрация в 20% и 2%, для каждой зубной пасты, за одинаковый промежуток времени будет оцениваться активность дрожжей. Оценка активности косвенная - по высоте столба пены (9).
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКСИЧНОСТИ ЗУБНОЙ ПАСТЫ
Для проведения эксперимента в магазинах розничной торговли были закуплены 8 образцов зубных паст. В них вошли следующие категории: дорогие, известные по рекламе; низкобюджетные малоизвестные; дорогие малоизвестные. На основании изучения информации на упаковках была составлена таблица №1, где образцам присвоены номера. Анализируя состав зубной пасты было выяснено, что специальным антибактериальным компонентом в зубных пастах чаще всего является триклозан. Его природные аналоги содержаться в экстрактах растений шалфея, ромашки, лаванды. Так же ионы фтора угнетают жизнедеятельность вредоносных бактерий и не дают продуктам их жизнедеятельности разъедать зубную эмаль. Так же считается что фтор позволяет реминерализировать эмаль - заживлять её при начинающемся кариесе.
Этапы эксперимента №1
1. Каждая паста, представленная в таблице 1, была взята для опыта в объеме 1 мл с помощью шприца. К 1 мл пасты была добавлена дистиллированная вода в количестве 4 мл, таким образом мы получили 20% раствор зубной пасты. Концентрация пасты в этом растворе в 10 раз выше концентрации пасты во рту во время чистки.
Таблица 1 Информация с упаковок зубных паст №1
№ Название Особенности состава Цена упаковки, объём (г) Цена за 1 г Страна изготовитель
1 Жемчужная Триклозан, фторид 0,7% 38р. 170г и 130мл 0,22 Россия
2 Colgate
Триклозан, фторид 0,145% 105р. 50г 2,1 Китай
3 Сибирский шиповник Экстракты шиповника, можжевельника, шалфея, облепихи, ромашки, красная глина. 190р. 75г 2,5 Россия
4 Семейная
Соли натрия и кальция, мел обычный состав 23р. 100г 0,23 Россия
5 Blend-a-med
Фторид натрия 0,32%, фосфаты и сульфаты кальция и натрия 60р. 50г 1,2 Китай
6 Пародонтол ®
Экстракт эхинацеи и сальвии, шалфея, оксид титана, фторид 0,04% 60р. 62г 0,96 Казахстан
7 Кедровый ® бальзам Кедровое масло, экстракт лаванды 85р. 100г 0,85 Беларусь
8 Median
Состав не известен (надписи на китайском) 73р. 140г 0,52 Корея
Зубная паста имеет вязкую консистенцию, в связи с чем она не равномерно смешивается с суспензией дрожжей и эксперимент становится менее точным. Пасту необходимо разбавить сделав более жидкой, поэтому было принято решение работать с раствором, а не с самой пастой.
2. Готовим суспензию дрожжей. Для этого дрожжи марки «Сафмомент» массой 5 грамм разбавим водой с температурой 37-40 градусов. Добавим сахар массой 30 гр для питания дрожжей. Примерно такая среда периодически воздействует на нашу ротовую полость.
3. К раствору зубной пасты взятому в количестве 1 мл добавим суспензию дрожжей в количестве 2 мл. Оставим на 15 минут. Каждые 5 минут фиксируем уровень пены в пробирке.
4. Одна из пробирок наполнена 3 мл только суспензии дрожжей, это контроль-эталон. В сравнении с ней мы узнаем на сколько токсична зубная паста к дрожжам.
Результаты опыта
Не в одной из пробирок в течении 15 минут дрожжи не показали жизненной активности – пены не было. При этом в пробирке с контролем пена достигла уровня 6 см.
Можно сказать, что при концентрации зубной пасты 20%, это примерно полоска длинной во всю зубную щетку, одинаково токсичны к дрожжам все зубные пасты.
Этапы эксперимента №2
1. Каждая паста, представленная в таблице, была взята для опыта в объеме 1 мл с помощью шприца. К 1 мл пасты была добавлена дистиллированная вода в количестве 49 мл, таким образом мы получили 2% раствор зубной пасты.
Wп = 1 : 50 * 100% 2%.
2. Концентрация пасты в этом растворе примерно равна концентрации пасты во рту во время чистки. Остальное проведение опыта соответствует опыту 1.
3. Данный опыт был проведен три раза, средние показатели занесены в таблицу 2.
Таблица 2 Средние результаты опыта №2
№ Название Высота пены через 5 минут Высота пены через 10 минут Высота пены через 15 минут
11 Жемчужная 1,2 2,0 3,4
22 Colgate 0,3 0,4 1,3
33 Сибирский шиповник 0,2 0,6 0,8
44 Семейная 0,8 1,6 2,7
55 Blend-a-med 1,3 3,2 4,8
66 Пародонтол ® 3,4 5,2 6,7
77 Кедровый ® бальзам 3,8 5,2 7,0
88 Median 2,8 4,8 5,8
Контроль 3,5 4,5 5,8
3.2. АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
Выбор зубной пасты часто начинается с цены, стараясь сэкономить мы склонны покупать дешевые пасты, однако первыми по эффективности (токсичность в отношении дрожжей) стали самые дорогие пасты : Colgate, Сибирский шиповник, Blend-a-med. При концентрации 2% они более всего препятствовали развитию дрожжей. На графиках рисунка 2 видно, что размножаясь в прогрессии, а дрожжи размножаются простым делением, самый низкий темп роста столбца пены продемонстрировали ряды № 2,3 и 4. то соответствует номерам зубных паст в таблице результатов эксперимента.
Рис. 1 График роста столба пены при проведении второго эксперимента.
В соотношении цена-качество лидером стала зубная паста Жемчужная при цене 22 копейки за 1 грамм, она заняла третье место по токсичности. Токсичность этих паст обусловлена наличием в них триклозана и фторидов.
Самой эффективной (первая по токсичности) и самой дорогой (2,5 рубля за 1 грамм) и пастой оказалась паста Сибирский шиповник. При этом в её составе нет химически активных искусственных компонентов, она создана на основе природного сырья - растительных экстрактов и глины. Данная зубная паста впервые попала к нам, ранее не по рекламе, ни по каким то иным способам мы с ней не были знакомы. Но получив данные результаты попробовали данный продукт и остались очень довольны. Дополнительным оценочным моментом стало то что её производят в г. Новосибирске, а следовательно мы имеем возможность поддержать отечественного производителя.
ВЫВОДЫ
1. Метод биоиндикации представляет собой систему наблюдений за выбранным тест - организмом в заданных условиях.
2. Дрожжи можно использовать для биоиндикации на организменном уровне, так как они являются чувствительными к изменяющимся условиям среды.
3. Самой токсичной в отношении дрожжей является зубная паста "Сибирский шиповник", так как при концентрации 2% она сильнее других испытуемых паст подавила рост дрожжей и выделение углекислого газа.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Албертс Б., Брей Д., Льюис Дж., Рэфф М., Робертс К., Уотсон Дж. Молекулярная биология клетки. М. : Мир, 1994.-517 с.
2. Зверев И. Д. Книга для чтения по анатомии, физиологии и гигиены человека. М., «Просвещение», 1978. – 239 с.
3. Колесов Д. В. Предупреждение вредных привычек у школьников. М. :Педагогика, 1984. -176 с.
4. Ляшенко О. А. Биоиндикация и биотестирование в охране окружающей срды. СПБГТУРП - 2012. 67с.
5. Семихатова Н. М., Лозенко М. Ф., Белова Л. Д., Дмитриев А. Д., Папок С. П. Производство хлебопекарных дрожжей - Москва: ВО Агропромиздат, 1987 - с. 272 с ил.
6. Общая характеристика дрожжей https:knigakulinara.ru
7. Дрожжи https:ru.wikipedia.org
8. Индикационная геоботаника. Метод эталонов. https:www.mylect.ru
9. Фишман И. С. Краткие очерки биографии https:old.kpfu.ru
10. Методика проведения эксперимента. https:www.4p.ru/main/theory
