Аннотация: Прикладная наука, как практическое приложение теории, а в некоторых аспектах, ведущий локомотив развития науки теоретической, занимает всё большее место в предметных курсах химических дисциплин в школе, СПО и вузах. Нутрициология - практическая наука о здоровом питании является межпредметной. Публикация посвящена аспектам химического направления исследования и развития науки нутрициологии в рамках прикладной химии и биотехнологии в учебных заведениях различного уровня.
Ключевые слова: химия, химический эксперимент, нутрициология, биотехнология.
Неотъемлемой частью Здорового образа жизни (ЗОЖ) человека является правильное питание. Наука о здоровом питании, её разделы носят названия: диетология, нутрициология. А концепции здорового питания в различные периоды развития науки назывались и называются: рациональное, адекватное, сбалансированное питание, натуральное, экологичное, функциональное, биотехнологичное питание.
Иногда высказывается мнение, что биотехнология – это осуществление природного процесса в искусственных, созданных человеком условиях [1]. С помощью пищевой биотехнологии создаются продукты, идентичные натуральным, иногда превышающие по качествам природные.
Однако в силу недостаточной изученности дальнесрочных перспектив применения некоторых из пищевых продуктов и добавок биотехнологии, в частности ГМО, важен гражданский контроль за продукцией, содержащей добавки, полученные с помощью биотехнологии, а равно как и за всеми продуктами в обороте пищевой продукции (ПП), что формирует, в дополнении с точечным и перепроверяющим сертифицированным контролем Роспотребнадзора и аккредитованных лабораторий, дополнительную ответственность производителей, как часть ЗОЖ.
Таким образом, знакомство с биотехнологией необходимо всем выпускникам учебных заведений: современные концепции биотехнологии способствуют формированию мировоззрения человека, адекватного стремительному течению научно-технического прогресса в современном мире и формирующему качественный рынок предложения ПП [1].
С учетом вышеизложенного, целью работы является: выбор химических экспериментов, которые могут быть применены для приобретения навыков самостоятельного анализа пищевой продукции, полученной с использованием биотехнологии, с использованием научных методик химических и физико-химических методов исследования с помощью простых в использовании приборов, доступных для школьников, средне профессионального звена.
Задачи, которые необходимо решить для достижения поставленной цели: изучение литературы, и её анализ; теоретическая проработка исследуемой темы, обоснование предложения методик химического эксперимента с учетом соблюдения педагогического принципа повторяемости (на разных объектах исследования: в ПП, воде, почве и др.).
Пища является единственным источником веществ, необходимых для
нормальной жизнедеятельности человека. Эти вещества называют эссенциальными (от лат. essentialis - существенный) или жизненно необходимыми, незаменимыми нутриентами. Запаса воды хватает только на четыре дня, поэтому человек не может прожить без воды больше пяти-семи дней. При отсутствии поступления пищи запас некоторых аминокислот может исчезнуть в течение всего нескольких часов. Что же касается витаминов, то лишь немногие из них могут депонироваться в организме человека. Отсутствие в рационе питания любого из эссенциальных нутриентов приводит к заболеванию, а при длительном дефиците - и к гибели организма. К эссенциальным пищевым веществам относятся некоторые аминокислоты, жирные кислоты, витамины, биоэлементы [2]. Доказан недостаток в рационе подавляющего большинства населения России, пищевых волокон (ПВ), хотя ПВ являются важнейшей составляющей профилактики сердечно-сосудистых заболеваний [3]. Выбором многих потребителей является также натуральная продукция, с отсутствием или безопасным минимумом синтетических пищевых добавок, в частности химических ароматизаторов, красителей. ЗОЖ предполагает также безопасное содержание в рационе липопротеидов низкой плотности, или «плохого» холестерина», избытка сахара и поваренной соли, контаминантов – загрязнителей пищевой продукции.
В связи с этим для формирования биотехнологического мировоззрения учащихся представляется актуальным поиск методов экспериментального химического и физико-химического исследования с помощью аналитического оборудования класса «Учебное оборудование» качества питьевой воды, макро-; и микронутриентов, пищевых добавок, сахара, соли, ГМО, возможных контаминантов.
Среди лабораторных работ по общей биотехнологии, для получения учащимися представлений по бродильным, ферментированным производствам относят: приготовление кваса или пива [4]; выработку хлеба [5]; выработку кисломолочного напитка и сычужного сыра [6]; получение этилового спирта и уксуса биотехнологическим способом [7]. Для получения представления об агробиотехнологиях при производстве растительной экологически чистой продукции: исследования готовых энтомологических препаратов с выделением опытных и контрольных растений. Для представления о селекции, исследовании и сохранении ценных организмов молочнокислые микроорганизмы, как объект исследования, являются абсолютно безопасными и сочетают биологические и химические методы [8].
Среди перечисленных выше методов испытаний, представляющих собой чисто химический эксперимент, к методикам исследования, не требующим специального оборудования (кроме технохимических весов), относящихся к титриметрическим (объемным) методам, относятся: определение ионов биоэлементов кальция и магния в питьевой воде (общей жесткости, жесткости по кальцию и магнию) комплексонометрическим методом [9]; определение железа в воде [10]; определение массовой доли сахарозы йодометрическим методом [11]; определение концентрации поваренной соли в продукте методом аргентометрического титрования, при этом может быть использован Тест-комплект предназначенный для экспресс-определения массовой доли поваренной соли (хлорида натрия) [12].
Отбор проб для лабораторного анализа при контроле качества воды для производства пищевых продуктов и напитков, и на этапах ее обработки и использования проводится по соответствующему стандарту [13], что позволяет учащимся ознакомиться с порядком отбора проб и простыми методами пробоподготовки.
Физико-химическими (приборными) экспресс-методами являются:
- определение рН (почвы, водоемов, продуктов питания) потенциометрически с помощью рН метра, например, 150МИ, PH 98110;
- определение количественного содержания нитратов в различных объектах (почва, растения, продукты питания растительного, животного происхождения и комбинированные), например, с помощью анализатора или колориметрический (визуально-колориметрический) метод определения нитратов [14];
- определение содержания биоэлементов и тяжёлых металлов, например, измерение концентраций ионов H+, NH4+, Na+, K+, Ca2+, Ca2++Mg2+, Ba2+, Ag+, Cu2+, Pb2+,Cd2+, Hg2, Fe3+, Br-, I-, Cl-, F-, NO3-, NO2-, S2-, SO42-, CO32-, ClO4- для анализа природных, питьевых, сточных вод, почв, кормов, продуктов питания с помощью Многопараметрического pH-метр-иономера;
- определение наличия ГМО через модифицированный белок, что достаточно дешево и предпочтительно для экспресс-анализа «в поле» [15].
Достаточно доступным о относящимся в учебно-информативным также является самостоятельное первичное исследование биоэлементного состава волос учащихся с целью предположения биоэлементного статуса.
Выбор лабораторных работ и методов исследования ПП, питьевой воды и пищевых добавок исходя из доступности, ближней перспективы и направленности кейс-задач [16], решаемых в конкретном учебном году учащимися, не ограничивается предложенным списком, но может составлять его основу.
Литература:
1. Дышлюк Л.С. Введение в направление биотехнология. / Л.С. Дышлюк, О.В. Кригер, И.С. Милентьева, А.В. Позднякова. - Кемерово. 2014. - 157 с.
2. Скальный А.В. Основы здорового питания: пособие по общей нутрициологии / Скальный А.В., Рудаков И.А. и др. 2005. - 117 с.
3. Цыпилёва Е.В. Рекомендации нутрициологов при сердечно-сосудистых заболеваниях // Потенциал современной науки. С. 179-182 https://science-peace.ru/files/PSN_2020.pdf, свободный
4. Чечина, О. Н. Общая биотехнология: учебное пособие для вузов / О. Н. Чечина. — 3-е изд., перераб. и доп. — Москва: Издательство Юрайт, 2020. — 266 с. — (Высшее образование). — ISBN 978-5-534-13660-9. — Текст: электронный // ЭБС Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/466238, свободный
5. Степычева Н.В., Петрова С.Н. Разработка функциональных хлебобулочных изделий: теория и практика Разработка функциональных хлебобулочных изделий: теория и практика / Н.В. Степычева, С.Н. Петрова. Иван. гос. хим.-технол. ун-т. – Иваново, 2017. – 165 с.
6. Выработка различных видов сыра. Проверка готовности сгустка и сырного зерна. ПМ.04 РП Сыр и сыворотка. Вологда-Молочное. - 2019. - 26 с.
7. Н.В. Степычева Н.В. Научные основы производства продуктов питания: Лабораторный практикум, - Иваново, 2014. - 64 с.А.
8. Тераевич А.С. Эффективные пробиотики в животноводстве. Подбор, получение и применение (монография) / А.С. Тераевич А.С., Корюкина М.В., Макарова В.Н., Симанова И.Н. и др. Saarbrucken, 2016. 128 с.
10. ГОСТ 31954-2012 Вода питьевая. Методы определения жесткости.
11. ГОСТ 5903-89 Изделия кондитерские. Методы определения сахара
Confectionery. Methods for determination of sugar https://docs.cntd.ru/document/1200022448, свободный
12. «ЖЕЛЕЗО ОБЩЕЕ» ТЕСТ-КОМПЛЕКТ https://analytprom.ru/zhelezo-obshhee-test-komplekt/, свободный
13. «ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВАРЕННОЙ СОЛИ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ» ТЕСТ-КОМПЛЕКТ https://analytprom.ru/opredelenie-povarennoj-soli-v-pishhevyx-produktax-test-komplekt/
13. ГОСТ Р 56237—2014 (ИСО 5667-5:2006) Вода питьевая. Отбор проб на станциях водоподготовки и в трубопроводных распределительных системах
Drinking water. Sampling on water treatment stations and in piped distribution systems https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293767/4293767303.pdf, свободный
14. Нитраты в солевой вытяжке. Тест-комплект https://analytprom.ru/nitraty-v-solevoj-vytyazhke-test-komplekt/, свободный
15. Футерник П. 7 грехов определения ГМО / Центр знаний. https://www.romerlabs.com/ru/centrznanii/bibliotekaznanii/stati/news/7-grekhov-opredelenija-gmo/, свободный
16. Полянская И.С. Применение кейсовых технологий на уроках химии и биологии / ЧОУ ДПО Институт повышения квалификации и профессиональной переподготовки. 2021. - 42 с.
@ И.С. Полянская, 2021 г.