Проекты

Изучение срока годности сока в пакете после вскрытия по микробиологическим показателям

Работа победителя конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Прикладная химия, физическая химия» среди работ учащихся 10–11 классов

Направление работы: Инженеры
Авторы работы: ЧУ ОШ «Классика-М»
Предметы: Биология, Химия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

Эксперты отмечают, что российский рынок соков, также как и другие отрасли экономики, находится под влиянием различных социально-экономических показателей, в том числе уровня инфляции и доходов населения, на развитие отрасли влияет ситуация на рынках сырья и упаковки.

В связи с этим необходимо работать над решением и минимизацией влияния на показатели безопасности соков следующих проблем: 

  • технологические процессы производства;
  • состав продукта (сока);
  • предреализационные;
  • послереализационные.

Предреализационные и послереализационные проблемы, влияющие на качество соков, связаны с условиями хранения (температура, влажность) и транспортировки от изготовителя к потребителю, продавцу.

Необходимо соблюдать следующие требования: пищевые продукты при их изготовлении и обороте (производстве, хранении, транспортировке и обороте) должны храниться при условиях, обеспечивающих сохранение их качества и безопасности в течение всего срока годности.

Изготовители, продавцы и уполномоченные изготовителем лица обязаны осуществлять процессы производства и обращения соковой продукции из фруктов и (или) овощей таким образом, чтобы продукция соответствовала требованиям, установленным к ней техническими регламентами Таможенного союза.

Также важно наряду с увеличением объёма выпуска соков и расширением их ассортимента совершенствовать технологию их изготовления с целью повышения и сохранения качества готового продукта.

Цель

Выявление факторов, влияющих на интенсивность, скорость размножения микроорганизмов в зависимости от временных интервалов после нарушения герметичности (вскрытия упаковки) и условий хранения.

Задачи

  1. Найти и изучить в источниках информации данные о качестве сока в пакете.
  2. Выбрать объекты исследования и установить критерии для оценки периода безопасного употребления в пищу соковой продукции после нарушения герметичности упаковки.
  3. Определить период, по истечении которого сок не соответствует требованиям безопасности, в зависимости от варьирования условий хранения, временных интервалов после вскрытия.
  4. Исследовать изменения физико-химических и микробиологических показателей рассматриваемой группы продукции при хранении её во вскрытом состоянии при разных температурных условиях.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Чашки Петри
  • Среда Сабуро
  • Среда ГРМ агар общего назначения
  • Среда ГМК-1
  • Среда Бликфельдта
  • Весы лабораторные общего назначения
  • Термостат, позволяющий поддерживать температуру (24±1) °С, (37±1) °С
  • Микроскоп световой биологический или других аналогичных марок
  • Масло иммерсионное для микроскопии
  • Стёкла предметные, стекла покровные, вата медицинская гигроскопическая, петля бактериологическая, пипетки градуированные вместимостью 1, 2, 5 и 10 см, растворы реактивов, красок, индикаторов и питательные среды, стекла предметные и покровные
  • Рн-метр

Описание

Сначала автор выявил актуальность проекта с последующим установлением целей и задач. Был изучен теоретический материал о стандартах качества соковой продукции, установлены возможные факторы порчи сока. Для осуществления проекта автору необходимо было выбрать объекты исследования – соки в пакете, чтобы поставить их в смоделированные условия хранения до вскрытия упаковки. После выдержки упаковок соков в различных условиях, включая критические условия хранения, проводился посев исследуемых образцов на микробиологические питательные среды с целью определения посторонних микроорганизмов.

Для выявления плесневых грибов и дрожжей в различных видах сока были применены стандартная среда Сабуро и альтернативная среда ГРМ с целью установления возможности замены стандартной среды на альтернативную. Далее осуществлялся анализ полученных результатов.

Во втором эксперименте автор проводил исследование различных видов сока, хранившихся в неудовлетворительных условиях, на наличие молочнокислых бактерий с посевом на альтернативную среду ГМК-1. Так как по результатам посева был обнаружен рост микроорганизмов в одном из образцов, устанавливался их вид путём окраски по Граму.

В результате проведённых работ автор анализировал результаты экспериментов и планировал дальнейшую работу по развитию проекта – возможность замены стандартных микробиологических сред на альтернативные среды.

Теоретическая часть

Соки по своим физико-химическим свойствам являются хорошей питательной средой для развития дрожжей, плесневых грибов, молочнокислых и уксуснокислых бактерий, т. к. могут содержать в своём составе сахар и имеют невысокий уровень рН.

Рекомендуемые условия хранения и сроки годности соков и нектаров устанавливает изготовитель согласно требованиям п. 6 ст. 7 Технического регламента Таможенного союза «О безопасности пищевой продукции» (ТР ТС 021/2011).

Изготовитель несёт ответственность за качество своей продукции (сока) и устанавливает безопасный период употребления продукта после вскрытия (нарушения целостности упаковки). Как правило, этот период и условия хранения составляют не более суток при t от 2 до 6°С.

Нарушение санитарно-гигиенических правил изготовления, транспортировки, хранения продуктов питания может привести к их загрязнению патогенными и условно-патогенными микроорганизмами, что способствует возникновению пищевых инфекций и отравлений.

Причины микробиологической порчи

  • начальная численность микроорганизмов после розлива и упаковывания продукции (определяется после вскрытия упаковки)
  • виды микроорганизмов
  • величина рН продукта
  • технологические приёмы производства
  • условия хранения и транспортирование готового продукта

В работе использовались следующие методы:

1.  Метод глубинного посева: жидкий продукт или разведение навески вносят параллельно в две чашки Петри и заливают не позднее чем через 15 мин. расплавленной и охлаждённой до температуры (45±1)°С питательной средой. Высота слоя питательной среды должна быть 4–5 мм.

2.  Посев на агаризованные питательные среды Сабуро и ГРМ- 1: для выявления и определения дрожжей и плесневых грибов в две стерильные чашки Петри параллельно переносят с помощью стерильной пипетки 1 см испытуемой пробы, если это жидкий продукт, или 1 г в случае продуктов других консистенций. Посевы заливают плотной питательной средой. Посевы термостатируют при температуре (24±1)°С. Через 3 суток проводят предварительный учёт типичных колоний или появления характерных признаков роста на жидких средах. Через 5 суток проводят окончательный учёт результатов термостатирования посевов.

Рост дрожжей на агаризованных средах сопровождается образованием крупных, выпуклых, блестящих, серовато-белых колоний с гладкой поверхностью и ровным краем. Развитие дрожжей в жидкой среде сопровождается появлением мути, запаха брожения и газа. Развитие плесневых грибов на питательных средах сопровождается появлением мицелия различной окраски.

3.  Посев на питательную среду ГМК-1: для выявления молочнокислых микроорганизмов по (1,0±0,1) г или (1,0±0,1) 1 см пробу продукта вносят параллельно в две пробирки с жидкой питательной средой или в чашки Петри, которые заливают агаризованной средой. Посевы термостатируют при температуре (30±1)°С не более 5 суток или при температуре (37±1)°С не более 3 сут. Принадлежность к молочнокислым микроорганизмам устанавливают по культуральным признакам развития, морфологии клеток, по положительной окраске по Граму.

Автором были выполнены следующие этапы работ:

1.  Выявление актуальности проекта с последующим установлением целей и задач.

2.  Выбор объектов исследования, поиск данных о качестве соковой продукции.

3.  Изучение теоретического материала о стандартах качества соковой продукции, установление возможных факторов порчи сока.

4.  Описание теоретической части проекта (методов исследования, этапов подготовки и проведения экспериментов).

5.  Моделирование критических условий хранения соков.

6.  Изучение методов посева и видов микробиологических питательных сред.

7.  Установление вида микроорганизмов, выявленных при посеве изучаемого образца на экспериментальную среду ГМК-1.

8.  Анализ экспериментов, выводы, планирование, разработка экономической составляющей проекта и планы по развитию проекта.

Результаты работы/выводы

В результате проведённых работ:

  • были выбраны объекты исследования;
  • установлены критерии для оценки периода безопасного употребления в пищу соковой продукции после нарушения герметичности упаковки;
  • определена начальная численность микроорганизмов после розлива и упаковки;
  • исследованы физико-химические и микробиологические показатели рассматриваемой группы продукции при хранении её во вскрытом состоянии при разных температурных условиях;
  • определены условия и периоды безопасного употребления конкретных наименований соков после нарушения герметичности потребительской упаковки;
  • установлено, что в целом хранение соковой продукции при критических значениях температуры и создании неблагоприятных условий хранения и транспортировки значительно не повлияло на её качество, что может свидетельствовать о соблюдении технологического процесса на производстве;
  • исследована возможность замены питательных сред для культивирования микроорганизмов.

Таким образом, можно сделать вывод, что определяющим критерием для установления периода безопасного употребления в пищу консервов после нарушения герметичности потребительской упаковки являются микробиологические показатели.

Перспективы использования результатов работы

  1. Исследование новых альтернативных питательных сред с целью определения возможности замены более дорогих, многокомпонентных и импортных стандартных питательных сред.
  2. Проведение испытаний других продуктов питания для исследования факторов порчи и поиска альтернативных оборудования и реактивов.
  3. Ознакомление изготовителей соковой продукции с альтернативными микробиологическими средами для обоснования возможного удешевления конечного продукта.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Детский технопарк РТУ МИРЭА «Альтаир»

Награды/достижения (в каких конкурсах и с какими результатами выставлялась ранее эта работа)

  1. Заключительный этап прикладного конкурса для школьников «Золотая дюжина» – призёр.
  2. Региональный трек Всероссийского конкурса научно-технологических проектов «Большие вызовы» в 2020–2021 учебном году (направление «Агропромышленные и биотехнологии») – победитель.
  3. Конкурс проектов и исследований по направлению «Инженеры» (секция «Прикладная химия, физическая химия») – победитель.

Мнение автора о своей работе, проекте «Инженерный класс в московской школе», конференции «Инженеры будущего», пожелания

«Я считаю, что у моей работы имеются перспективы развития. Проект «Инженерный класс в московской школе» помог раскрыть мой потенциал. Благодаря ему я смогла получить полезный и интересный опыт»