微生物的培養技術范文

導語：如何才能寫好一篇微生物的培養技術，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞:實驗教學 無菌操作 科學性 安全性

開展高中生物選修教材“實驗二:學習微生物培養的基本技術”實驗,旨在培養學生實驗操作能力和探索科學知識的方法與技巧。作為一名實驗教師,做到“課內得法,課外得意,得法于內、受益于外,立足課內、輻射課外”,既是責任和義務,也是時展的需要。開展此實驗的過程中,筆者認為除了明確目的、理解原理、掌握實驗程序外,還應該注重以下幾個方面:

一、建立“微生物無所不在”的概念

微生物是指用肉眼看不見或看不清楚的微小生物,如細菌、病毒等。由于肉眼看不見,所以學生常常不太清楚外界環境和所有與環境接觸的身體各部位均有微生物的存在。實際上,它們廣泛分布于室內外的空氣,水、土壤、桌、凳及身體表面的皮膚、黏膜、溫泉、海底等處。可以說微生物無所不在,無孔不入。因此,在學生第一次進入微生物學實驗室時,建立起“微生物無所不在,無孔不入”的概念,這樣才能真正體會到消毒、滅菌,無菌操作技術的必要性和防止外界微生物對培養物污染的重要性。

二、正確理解無菌操作內容

教材中只提到操作者用肥皂將雙手洗凈,擦干,再用酒精(體積分數75%)棉球擦手這一點內容,主要強調接種的程序。筆者認為這些內容不夠全面,也引不起學生足夠的重視,甚至會誤導學生認為這些就是無菌操作的全部內容,只要按部就班,就會防止外界微生物對培養物污染了。對此,實驗前對學生要進行必要的補充和說明:(1)一切用具和培養基要嚴格滅菌;(2)操作環境要無菌,最好在無菌室或接種箱中進行;(3)時刻要注意用火焰封口;(4)接種操作的同學要穿實驗服、帶口罩。因為一方面,周圍環境和體表都不同程度存在大量的微生物,雖然大多數屬于正常菌群(非致病菌群),但少數致病性菌進入破損的皮膚或傳入口內或眼睛等處,會引起感染;另一方面,有些微生物在一定的部位是非致病菌,當條件改變時也可能是條件性致病菌。還有非致病菌性向致病性突變的可能。因此,嚴格進行無菌操作是實驗成功的保障,也是提高環境意識的有效措施。

三、注重實驗的科學性

微生物培養的過程,對于學生而言,也是觀察的過程,教材僅提到將接種后的試管放入恒溫箱內,在25℃下培養5～7天,或在37℃下培養24小時。對于如何觀察,觀察中應注意哪些事項,沒有具體強調和說明。我認為,教學過程中教師引導學生對微生物培養的科學性進行必要的討論,在實驗課上發現,實驗小組在稱量中有隨意性,天平、量筒使用不規范,增大了誤差。制備培養基的過程中,忽視滅菌環節的重要性,滅菌后的培養基出于好奇,隨意接蓋、取棉塞,忽略了滅菌是否徹底的進一步檢驗。接種過程中,不嚴格遵循接種程序,手忙腳亂、增加了一定的危險性,污染率較高。培養和觀察的過程中,由于出于好奇,隨意接蓋,為了提高培養溫度,甚至放到太陽底下曬,等到觀察、記錄菌落數時才發現部分培養基忘貼標簽等等。這樣會影響實驗現象及結論的形成。筆者認為,以“學習微生物培養的基本技術”實驗為突破口,引導學生討論微生物培養的科學性,如除了溫度外,在具體的培養環境中還應注意哪些因素影響?觀察過程中能否隨便接蓋后習慣性用手去摸或者用口去吹,或者用鼻子去聞?實驗結束后,為什么要洗手?培養物、培養基、棉塞、試管及培養皿如何處理、洗滌等,進一步培養學生嚴謹的實驗態度和實驗習慣。

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關鍵詞：城市生活垃圾 微生物 強化微生物處理技術 基因工程

在MSW好氧生物降解過程中，細菌憑借強大的比表面積，可以快速將可溶性底物吸收到細胞中，進行胞內代謝。總的來說，其數量要比放線菌和真菌多得多。當然，在不同的環境中分離的細菌在分類學上具有多樣性，主要有假單胞菌屬（pseudomonas）、克雷伯氏菌屬（klebsiella）以及芽孢桿菌屬（bacillus）的細菌[1]。在堆肥過程中，細菌總數的變化趨勢是高-低-高。堆肥初期，有機廢物中攜帶有的大量細菌分解有機物質釋放能量，使堆體溫度上升，此時，常溫細菌受到抑制，嗜溫細菌活躍；當堆溫升至高溫階段，只有少量的嗜熱細菌可以活動；高溫期過后，隨著有機成分的減少，堆體溫度降低，嗜溫及常溫細菌又開始活躍，使細菌總數上升。整個好氧降解過程中，嗜溫細菌是堆肥系統中最主要的微生物。

自然界中的微生物總是雜居在一起，即使一粒土或一滴水中也生存著多種微生物。為了提高工藝中某種有效微生物的質量（純度），提高處理效率，必須進行微生物的純種分離技術。常見的純種微生物的分離方法有平板劃線分離、液體稀釋法分離、利用選擇培養基進行分離以及菌絲尖端切割分離[4]。

將已經熔化的培養基倒入培養皿中制成平板，用接種環沾取少量待分離的材料，在培養基表面平行或分區劃線(圖1)，然后，將培養皿放入恒溫箱里培養。在線的開始部分，微生物往往連在一起生長，隨著線的延伸，菌數逐漸減少，最后可能形成純種的單個菌落。

將待分離的樣品經過大量稀釋后，取稀釋液均勻地涂布在培養皿中的培養基表面，培養后就可能得到單個菌落。

不同的微生物對不同的試劑、染料、抗生素等具有不同的抵抗能力，利用這些特點可配制出適合某種微生物生長而限制其他微生物生長的選擇培養基。用這種培養基來培養微生物就可以達到純種分離的目的。

這種方法適于絲狀真菌。用無菌的解剖刀切取位于菌落邊緣的菌絲的尖端，將它們移到合適的培養基上培養后，就能得到新菌落。

純種分離后還要將微生物接種到垃圾中進行生物處理，但由于接種微生物的生存環境發生了變化，故在微生物適應周圍環境前，處理效率達不到理想的效果，因而直接在垃圾中進行微生物接種的處理效果則應好于微生物純種分離后再接種的處理效果。直接在垃圾中進行微生物接種可采用多種方式，如：垃圾滲濾液循環、加入一定比例的垃圾腐熟物等。

微生物對垃圾的降解是在多種微生物的協同作用下完成，在適宜的條件下，微生物協同作用能力的大小取決于微生物種群的大小與結構的穩定性。一般說來，生物的種群越大，其自動調控能力越好，適應性就越強，結構越穩定。經垃圾滲濾液循環或向待處理的新鮮垃圾中加入一定比例的垃圾腐熟物進行強化接種培養后，微生物的種群擴大，且循環次數越多，微生物的數量和種群就越大，這樣就會更有利于對垃圾的降解。

研究表明，單一的細菌、真菌、放線菌群體，無論其活性多高，在加快垃圾生物降解進程中的作用都比不上復合微生物菌群的共同作用[5]。微生物菌劑是采用分離、篩選的有效微生物，配合一定的處理工藝和設備，通過合理地調配各種有效微生物的含量，進行篩選、培育MSW生物處理的高效復合微生物菌劑，進而來調節菌群結構、提高微生物降解活性，提高微生物降解有機成分的效率。復合微生物菌群中既有分解性細菌，又有合成性細菌；既有纖維素分解菌、真菌，又有放線菌。向工藝中添加復合微生物菌劑，不僅增加了工藝中微生物初始濃度，而且改善了工藝中微生物的種群結構。作為多種細菌共存的一種生物群落，依靠相互間共生增殖及協同作用，代謝出抗氧化物質，生成穩定而復雜的生態系統，使得整個生物降解過程中微生物數量保持相對穩定，處理效果較佳[6]。

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【關鍵詞】食品微生物；檢測技術；進展研究

doi：10.3969/j.issn.1004-7484（s）.2014.01.689文章編號：1004-7484（2014）-01-0569-02

1前言

食品微生物是指與食品有關的微生物的統稱，包括有食源性病原微生物、生產型食品微生物、食物變質。由于食品微生物對人身體健康的重要影響，采用先進的檢測技術對其進行準確、有效的檢測也顯得尤為重要。

2食品微生物檢測技術進展及研究

2.1分析化學檢測技術進展及研究近年來，在食品微生物檢測技術中，隨著應用儀器與技術的不斷更新，分析化學檢測技術也朝著多元化的方向進行發展。分析化學檢測技術包括有氣相色譜·質譜聯用檢測、高效液相色譜檢測、液相色譜·質譜聯用檢測、氣相色譜檢測等。分析化學檢測技術主要是通過對食品微生物化學組成的分析來進行鑒定與區分。此種檢測技術的應用，開辟了食品微生物檢測與鑒定的新途徑，對微生物檢測的準確性有著顯著的促進作用。

2.2PCR檢測技術的進展及研究PCR檢測是利用聚合酶鏈反應，將模板DNA、Taq酶、鎂離子、雙蒸水、緩沖液等混合物裝入PCR微型管內，并在可編程調控的PCR儀上來完成檢測。PCR檢測技術自從1985年發明以來，通過不斷地完善與改進，應用于食品微生物檢測中時具有較高的敏感性與準確性。PCR檢測技術包括有免疫PCR、多重PCR、反轉錄PCR等，每種PCR檢測技術都可準確地檢測到相對應的病菌與微生物，但其也主要是針對食品當中病原菌的特異性靶基因進行定位檢測，且PCR檢測技術還存在假陽性、定量困難等問題，還需進一步地完善[1]。

2.3核酸探針檢測技術的進展及研究核酸探針技術主要是利用同位素或者其他標記方法，對已知核苷酸的序列DN段進行標記，并將其加入已變異的DNA樣品當中，進而通過一定的條件作用達到食品微生物檢測的目的。核酸探針技術檢測食品微生物具有敏感性、特異性等優勢，但其在檢測時需對檢測樣品進行一段時間的培養，且檢測方法及過程比較復雜，并對毒素污染的不含產毒菌的食品無法進行準確檢測。

2.4免疫分析檢測技術的進展及研究免疫分析檢測技術包括酶聯免疫吸附技術與免疫熒光技術，酶聯免疫吸附技術是將抗體或抗原吸附于固相載體上并進行免疫酶染色，待底物顯色后，再經由定量或定性來分析有色產物量，進而得到微生物的檢測結果。此種檢測技術結合了放射免疫測定法與免疫熒光法兩者的優勢，具有反應靈敏、準確性高、可定量、適用范圍廣等優點。近年來，隨著酶聯免疫吸附技術的完善，對檢測食品中沙門氏菌、大腸埃希菌、金黃色葡萄球菌等檢測做出了卓越的貢獻。

而免疫熒光技術主要是通過在食品樣品上直接滴加已知特異性熒光標記的抗血清，并經洗滌后在熒光顯微鏡下進行觀察，從而得出檢測結果；另外，也可采用間接法先于檢樣上滴加已知特異性熒光標記的抗血清，待其產生反應后再進行洗滌，并加入熒光標記的抗體進行觀察。免疫熒光技術主要可用來檢測葡萄球菌毒素、李斯特菌、沙門氏菌等，其特異性強、敏感性高、檢測速度快，但也存在一些客觀性的不足，還有待進一步在研究與改進。

2.5生物傳感器檢測技術的進展及研究對食品微生物以生物傳感器檢測技術進行檢測時，其主要是將生物受體復合物（包括酶、核酸、抗體、多糖化合物等）與物理化學傳感器直接連接，并通過動態、實時觀察特異性生物，來分析其微生物的種類。生物傳感器檢測技術包括有免疫傳感器、酶傳感器、DNA雜交傳感器、微生物傳感器等，雖然其在食品微生物檢測領域中的應用比較廣泛，但其敏感性還存在一定程度的欠缺，具體的發展與完善有待進一步研究。

2.6放射測量檢測技術的進展及研究放射測量技術作為化學與物理相結合的一種微生物檢測技術，主要是對培養基內的微生物進行檢測。放射測量法的檢測原理比較簡單，其檢測方法類似于碳元素追蹤法，通過利用培養基內細菌生長、繁殖的過程，來確定樣品中微生物存在與種類。放射測量檢測技術具有簡單、準確、快速、自動化等諸多優勢，其也被廣泛應用于食品微生物中大腸埃希菌的定量檢測當中[2]。

2.7電阻抗檢測技術的進展及研究電阻抗檢測技術的檢測原理為，培養基中微生物在不斷生長過程中，可將其電惰性底物代謝成為活性底物，進而使得培養基中電導性增大，且培養物的阻抗降低。另外，培養基中微生物在生長過程中可產生一種特征性阻抗曲線，可依據電阻改變的圖形對檢測細菌進行鑒定。電阻抗檢測技術具有反應速度快、重復性好、敏感性與特異性強等優點，在食品微生物檢測中的應用也比較廣泛。

3食品微生物檢測技術的發展趨勢

基于食品微生物檢測技術中目前存在的不足之處，其發展趨勢必將朝著以下幾點進行：

①標準化與國產化。從我國目前對食品微生物的檢測情況來看，大多數檢測都是采用國外的快速檢測法，這也造成了檢測成本高，缺乏國家相應的標準等缺點。因此，大力在引進并融合國外的先進技術，研究出符合我國檢測產品標準的檢測技術，同時還需加大力度建立國家標準與規范。②提高質量與準確性。應用新工藝、高科技，提高與實驗相關產品的質量，并優化設計特殊培養基，進而提高檢測技術的靈敏度與特異性。③充分發揮各檢測技術的優勢。在進行食品微生物檢測時，必須熟知各種檢測技術的優缺點，有效地做到揚長避短，從而使其檢測技術能夠最大程度地發揮自己的優勢[3]。

4結束語

隨著科技的快速發展，相信在不久的將來，各種存在缺點的食品微生物檢測技術將會被新型、先進、簡便的微生物快速檢測技術所替代。通過對檢測技術與標準的不斷完善與規范，使其能為人類的公共衛生、疾病預防、飲食健康等方面做出巨大的貢獻。

參考文獻

[1]王云國，李懷燕.食品微生物檢驗內容及檢測技術[J].糧油食品科技，2010，3（3）：40-43.

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關鍵詞：變性梯度凝膠電泳；微生物實驗；實驗教學改革

中圖分類號：G462 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）39-0247-02

微生物學是高等院校生物類專業的一門重要專業基礎課，是一門實驗性和應用性很強的學科。微生物學實驗是微生物學的重要組成部分，是現代生物學技術的重要基礎，對于學生加深理論知識的理解，培養創新與實踐能力具有非常重要的作用[1]。傳統的微生物實驗教學內容一般以驗證性和演示性為主，注重培養學生的基本實驗技能，但對學生綜合實驗技能和創新能力的培養有待提高。隨著國家對創新人才的需求，適當增加綜合性和研究性實驗內容的比重是微生物實驗教學改革的發展方向，對于提高學生的思維能力、動手能力有著積極的作用[1-3]。

本校非常重視實驗教學改革工作，鼓勵學生在掌握基本實驗技能后，積極參加設計性、研究性實驗，包括院校兩級的大學生科研立項或教師的研究課題，并給予相應的創新學分。通過該項措施進一步激發了學生的學習興趣，并有效提高了學生的實驗技能及分析問題和解決問題的能力。目前微生物實驗教學主要包括傳統的微生物實驗技術，隨著分子生物技術的發展，微生物研究技術突破了以往主要依賴純培養物的局限性，特別是在生態環境樣品中的微生物群落結構分析中，基于PCR擴增的分子生物學方法逐漸取代了傳統的培養方法，大大拓展了微生物研究的范圍[4]。因此，我們在后續的研究性實驗中引入了變性梯度凝膠電泳在微生物群落結構分析中的應用等創新型實驗項目，使實驗教學從基礎性向綜合性和研究性推進。

一、變性梯度凝膠電泳（DGGE）技術概述

由于自然環境中微生物生存條件的復雜性，大多數微生物以未可培養的形式存在。DGGE是一種不依賴微生物培養技術的研究方法，能快速、準確鑒定環境中微生物種群，在揭示復雜微生物群落演替規律和功能基因多樣性方面具有獨特的優越性，已被廣泛應用于微生物分子生態學研究各領域[5]。DGGE技術的基本原理是在聚丙烯酰胺凝膠的基礎上，加入呈梯度分布的變性劑（甲酰胺及尿素），雙鏈DNA分子部分解鏈導致電泳遷移率降低，而序列不同的DNA分子解鏈行為不同，在凝膠中的移動速度也就不同，從而使得長度相同而序列不同的DN段分離。因此，通過測序分析凝膠上不同的譜帶，可以檢測微生物種群的遺傳多樣性和動態變化[6]。DGGE技術的工作流程主要包括以下幾個步驟：（1）環境樣品的采集；（2）樣品中微生物基因組DNA的提取；（3）DN段的PCR擴增；（4）PCR產物的DGGE分析；（5）DNA條帶的序列分析。

二、變性梯度凝膠電泳技術在微生物實驗教學中的應用

變性梯度凝膠電泳技術是一項綜合性較強的實驗技術，涉及的知識面較廣，要求學生既要有全面扎實的理論知識，又要求較強的實際動手能力。我校的微生物學實驗安排在大學二年級的上學期，通過學習使學生掌握微生物學實驗的基本原理和操作技術。此外通過后續的生化分析技術和分子生物學實驗等課程，學生掌握了聚丙烯酰胺凝膠電泳、基因組提取和PCR擴增等實驗技術。因此該項研究性實驗項目主要面向大學二年級和三年級的學生，我們為學生提供開放的實驗室環境，學生自己組成實驗小組，可根據自己的實際情況安排時間。整個實驗由學生實驗小組開展并完成，同時在實施過程中配備指導教師進行隨時指導。根據學生的學習興趣并結合實驗室的科研課題，我們近幾年開設了多項DGGE技術在微生物研究中應用的實驗，包括《氯嘧磺隆對土壤微生物類群的影響》、《SBR反應器中聚磷菌群的結構分析》、《不同森林土壤中產漆酶細菌群落結構的研究》和《厭氧污泥對偶氮廢水的脫色及污泥菌群結構分析》等研究性實驗項目。環境樣品中DNA的提取是影響微生物多樣性的DGGE檢測結果的重要因素[7]，學生通過比較不同提取方法對DNA產量和純度的影響，確定了針對不同的實驗樣品（土壤或污泥）的最佳提取方法，在這一過程中加深了對DNA提取原理和方法的認識。通過DGGE圖譜的分析，學生可以直觀地了解到污染脅迫等環境條件下微生物群落結構的改變及優勢菌群形成的動態過程，更加深刻地理解富集培養技術在分離特定功能微生物上的應用。學生通過后續的序列比對分析，可以學習到相關環境中常見的微生物優勢菌屬，特別是一些非培養微生物序列的出現豐富了學生對微生物多樣性的認識。通常面向本科生開設的微生物實驗主要以好氧微生物為對象，因此學生接受的微生物學知識側重于好氧微生物，對厭氧微生物的接觸和認識較少。我們通過引入厭氧環境中微生物結構分析等實驗項目，使學生有機會接觸厭氧箱的使用，掌握厭氧微生物的培養方法等實驗內容，進一步豐富實驗教學內容，深化實驗教學改革。

三、小結

分子生物學技術的發展，展示了一個更為豐富的微生物世界。與目前基于高通量測序的微生物多樣性分析方法相比，DGGE技術具有快捷、方便、成本低等優點，適合應用于微生物創新實驗教學。通過這些研究性實驗的開展，使學生完成無法在正常教學時間進行的實驗內容，拓展了與其他學科實驗技術的綜合應用，在激發學生學習興趣的同時，不僅提升了學生的實驗操作技能和團隊協作能力，而且增強了綜合思考及分析解決問題的能力，為獨立完成畢業論文實驗及今后從事科研工作打下了堅實的基礎[8]。

參考文獻：

[1]張萍華，蔣冬花.微生物學創新實驗教學體系的構建與實踐[J].微生物學雜志，2013，32（3）：107-109.

[2]袁生，徐旭士，戴傳超，何偉，張茵，尚廣東，戴亦軍.微生物學實驗課程的改革與實踐[J].高等理科教育，2012，（2）：138-140.

[3]賈艷萍，張蘭河，馬姣.立足學科發展的微生物學實驗教學改革研究[J].實驗技術與管理，2012，29（12）：26-32.

[4]李曉然，呂毅，宮路路，柳陳堅.微生物分子生態學發展歷史及研究現狀[J].中國微生態學雜志，2012，24（4）：366-369.

[5]李琬，李景鵬.分子生物學技術在堆肥微生態研究中的應用研究進展[J].中國農學通報，2012，28（18）：20-25.

[6]王洋清，楊，李勇.DGGE技術在森林土壤微生物多樣性研究中的應用[J].生物技術通報，2011，（5）：75-79.

[7]高慧琴，劉凌.PCR-DGGE技術中不同DNA提取方法綜述[J].安徽農業科學，2011，39（1）：52，102.

[8]高健，周建良，蔣本桂，張潔.普通微生物實驗教學全面開放理論的建構[J].當代教育理論與實踐，2012，4（3）：113-114.

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1 傳統的微生物學實驗教學的局限

傳統的微生物學實驗教學往往忽略學生的學習興趣。在微生物學理論課程的教學過程中，為了提高學生?W習興趣，教師往往會“講歷史故事”。包括生動的講解微生物發展史上重要科學家的有趣故事或者經典的實驗，例如科赫、巴斯德、萊德伯格等科學家的故事，經典“影印培養實驗”等。但是在微生物學實驗教學的課堂上，教師往往直接向學生介紹實驗原理、實驗材料、實驗步驟，然后學生按部就班去做實驗。這種傳統的教學方法，只是對微生物學理論課中所涉及知識的驗證，大大降低了學生學習的興趣[1]。

傳統的微生物學實驗教學缺少對學生創新思維、實踐應用能力的綜合培養 。傳統的微生物學實驗教學為了在計劃時間內順利完成實驗課，提高學生實驗操作的成功率，往往實驗設計是“程序化”的，實驗取材、試劑配置、實驗準備工作等都由實驗員代勞，并且實驗結果是單一的[2]。因此傳統的微生物學實驗教學壓縮了學生動手的時間，抑制了學生自由發揮的空間，學生通常是固定和定向思維，根本就談不上分析和解決實際問題了[3]。

傳統的微生物學實驗教學的專業特色不明顯。我學院微生物實驗室除面向生物工程專業的學生外，還承擔了生物技術制藥專業、食品安全專業以及園林園藝專業的微生物實驗課程。但是存在不同專業開設完全相同的綜合實驗的情況。因此，我們在體現專業特色與綜合實踐能力培養方面做得不夠，還需進一步改革和完善。

2 提高微生物學實驗教學的措施

2.1 應用開放式微生物學實驗教學提高學生學習興趣

開放式微生物實驗教學模式中，學生可以自己提出假設，自主設計并完成實驗內容。在興趣驅動下，學生更愿意花遠遠超出正常實驗課的時間去查資料、做調研、自行設計實驗等[4]。例如當我們課程學習到病毒章節時，教師通過 “講現代故事”的方法提升學生學習興趣，包括埃博拉病毒、中東呼吸綜合征（MERS）、寨卡病毒等等，還有食品安全相關的“細菌門”、“質量門”、“酸敗門”等事件。部分學生對病毒和致病菌的PCR檢測技術很感興趣，并且提出了設計新型PCR儀的想法。比如開展“土壤中微生物的分離”實驗時，學生可以結合自己的專業 和興趣，設計多種實驗方案。單單就取材地點，同學們就設計很多種方案，包括農田土壤、校園山坡土壤、食堂附近土壤、苗圃土壤等等。同學們篩選的目標微生物也各有不同，包括產蛋白酶的微生物、產淀粉酶的微生物、具有拮抗功能的放線菌等等。因此通過開放式微生物實驗教學，學生能自由發揮、自由設計，學生獲得了極大的自由度 、 不知不覺中提升了學習的興趣和鍛煉了自主思考能力。

2.2 開展研究型微生物學實驗教學培養學生創新思維能力

微生物學實驗課的教學既要求學生掌握實驗技術，又要培養學生分析問題和解決問題的能力，因此建議將一部分簡單的驗證性實驗向創新性、綜合性實驗拓展，不斷完善微生物學實驗教學效果[5]。例如“水體中大腸菌群的鑒定”實驗，同學可以自由取材，包括自來水、污水、池塘水、桶裝水等等，由于材料不同結果則各不相同，這種研究型實驗更能激發學生的科研興趣。以大腸桿菌為實驗對象，從標本的采集處理、微生物的分離培養、微生物形態觀察、生化指標檢測、到水質監測標準應用等等相互結合，該實驗就由簡單的驗證實驗轉向綜合性實驗。

我學院針對生物工程卓越班的學生實施了導師制度，讓學生參與教師科研活動，提高學生科研素養。目前，大學生創新項目已經走進全國各大高校，各個高校給學生們提供了豐富的機會和良好的實驗平臺，有助于提高學生的動手能力和創新能力。我學院依托我校大學生創業創新中心，鼓勵學生多多開展創新性課題研究。近幾年來，我學院學生參與的微生物相關的創新課題包括：“優勢脫氮微生物的篩選及復合型微生物凈水劑的研制”、“啟動子區優化和宿主菌的基因修飾提高pHsh表達效能”、“低頻磁場和超聲波對安絡小皮傘菌產多糖的影響研究”、“ 金屬硫蛋白的可溶性表達及發酵工藝研究”等。將微生物學實驗教學與大學生創新項目、教師科研項目相結合，能極大地激發學生進行微生物相關實驗的興趣，提升微生物實驗教學效果，同時也培養了一批“科研小助手”。

2.3 體現專業特色構建微生物學實驗教學新體系

目前的微生物實驗一般分為三個模塊，分別為驗證性實驗、綜合性實驗以及創新性實驗[6]。最能體現專業特色的主要在綜合性實驗以及創新性實驗。所以結合專業特色，不同專業的綜合性實驗以及創新性實驗設置的實驗項目也應該各不相同。例如，微生物實驗是我校生物工程專業必修課，要求要比其他專業高，不僅要求熟悉常規菌株的篩選， 還要掌握基因的克隆與表達、純化等技術。例如，對于生物工程專業，我們利用微生物學教研室保存的材料，開展了綜合實驗“木聚糖酶高產菌株的篩選、表達、純化和酶活測定”；對食品安全專業的學生，側重于對食品中有害微生物的檢驗實驗；而對于園林園藝專業的學生，則側重于植物病害相關的于微生物的檢驗與鑒定。實踐證明，體現專業特色的微生物學實驗教學，可加深學生對本專業的認識，提高實驗教學質量和學生的專業素養[7]。

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關鍵詞：高職教育 中藥學微生物教學 建議

1、對教材的思考和建議

藥學微生物課的教學內容應主要以實踐教學為主， 重點培養學生的動手能力， 理論教學以滿足生產第一線工人夠用為度，因此， 教材的實踐課課時應多于理論課課時， 內容要緊密結合微生物技術崗位的需要， 必須具有實用性， 強調生產技術與技能知識的應用， 強調現場技術與新工藝的學習， 理論知識則不求深但求淺、新、易懂、與實際要求同步， 使學生產生興趣， 能滿足生產第一線工作人員需要就行。

目前大部分供高職院校使用的藥學微生物教材是本科教材的縮寫本， 主要還是側重理論教學， 不符合要求， 有必要從實踐教學為主這一角度出發， 重新編寫適合高等職業教育中藥學微生物教學的教材， 建議以技術為主線編寫供高職藥學微生物課教學使用的教材， 而將一些相應技術必需的理論知識， 依于技術要求，穿插到各章， 說清楚為度不必延伸， 重點強調知識的針對性、實用性和應用性。

2、 對教學模式的思考和建議

2.1理論教學

高職教育重點培養學生熟練應用技術能力的目標決定其藥學微生物課教學必須以實踐為主， 理論為輔。因此， 理論課的課時約占微生物課總課時的 1/3比較合理。要保證在課時縮短的情況下能教授給學生夠用的理論知識，采用多媒體授課， 以增加課容量， 同時在教學的過程中還要盡可能發揮多媒體的優越性， 注意理論為技術服務。

2.2實踐教學

2.2.1實踐項目的安排：高職教育的目標是為企業培養生產第一線的技術工人， 生產企業需要的是稍經培訓就可以直接上崗的成熟人才， 要使學生畢業后能迅速勝任藥學微生物技術崗位的工作， 就必須加強高職學生藥學微生物基礎操作技能的訓練。從心理學角度看， 操作技能要靠有計劃有步驟的反復練習來培養， 因此， 在實踐課的實驗項目安排上， 可按實驗教學內容的相似性分成顯微鏡的使用及微生物染色制片技術、微生物的人工培養技術、解決實際問題的綜合提高實驗技術三個模塊， 集中安排實驗， 每一模塊反復訓練一類技術， 培養一種能力。如：將顯微鏡的構造與使用、單染色技術、革蘭染色技術、酵母觀察技術、霉菌觀察技術、放線菌觀察技術、微生物數目直接測定技術、微生物大小測定技術等實驗歸在顯微鏡的使用及微生物染色制片技術模塊中集中安排， 可不斷重復訓練顯微鏡的使用及微生物的染色制片技術，培訓學生在顯微鏡下初步鑒別微生物種類的技能，做到重復訓練技能卻不重復實驗內容， 每次既是舊技術的訓練， 又有新內容， 保證了學生實際動手能力訓練的質量， 又不因單一的重復而使學生產生厭倦。

2.2.2實踐教學課堂實施：一個完整的微生物實驗環節包括實驗前準備、實施實驗、實驗結果觀察和記錄、實驗后器具的清洗等， 實驗環節拖得較長， 不能在 2 個課時的時間內完成，應重視讓學生接觸藥學微生物實驗的各個環節。若這些實驗按傳統的安排， 每個實驗單獨進行， 則一個學期做不了幾個實驗， 達不到強化訓練微生物基本操作技能的目的， 但若將二至三個實驗科學合理地穿插安排， 就能做到既能使實驗課時間安排緊湊， 又能使學生接觸完整的微生物實驗環節， 培養出藥學微生物基礎操作技能全面的人才。如：做分離實驗時， 在實驗課的前 30 min 讓學生在充分預習實驗指導的基礎上為下次的誘變技術實驗準備須提前消毒的東西， 安排值日生負責， 利用中午及下午第三節課后的時間消毒； 在實施實驗過程的空擋穿插觀察紀錄上一次接種實驗的結果， 實驗結束時讓學生按照微生物實驗安全規則的要求清洗實驗后的器皿和做好實驗室衛生， 教師則把握講授、示范、指導的尺度等。

3、對課程考核的思考和建議

考核的形式和內容要根據高職教育中藥學微生物課教學的目標而定。理論部分可采取授課教師命題和閱卷， 技能部分分為口試和實驗實地操作兩種方式考核， 考慮到學生將來的工作崗位是藥品企業生產第一線技術工人，其任何操作的失誤和不規范都可能給企業帶來巨大的經濟損失， 因此， 將一些與實驗操作相關的規則、注意點等， 如：接種環在使用前后都要消毒等問題， 連帶標準答案預先出給學生， 讓學生去背后采取抽簽面試口答的形式考核； 對于一些基本實驗技術， 如：無菌接種技術、顯微鏡操作技術等， 采取實驗實地操作的形式考核， 具體做法是：將實驗技術的每一細小操作環節的操作要領， 各環節的評分標準預先告訴學生，讓學生有針對性的復習后， 同樣也采用抽簽的方式由一個老師對應一個學生， 嚴格考查每一技術的細小操作環節，每個操作環節都記下， 以保證實驗操作技術的規范性和準確性。

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關鍵詞：空氣微生物；微生物污染；微生物監測

中圖分類號：X831

文獻標識碼：A文章編號：16749944（2017）8009102

1引言

人類的生存離不開大氣，空氣作為人類生存的必須條件以及重要物質，它保證了人類進行生產等活動，但是，從另一個角度來看，有污染的也會威脅到人類健康。特別在現代社會中，隨著人口數量的急劇增長，大地植被覆蓋面積減少，加上一些不正規的動物養殖場和垃圾處理廠，如果沒有做到有效的衛生防治措施，會造成十分嚴重的空氣污染。空氣中的微生物數量急劇上升，并且這些微生物中包含了大量威脅到人類健康的病原微生物，這些微生物會隨著人類的呼吸，通過呼吸道進入人體肺部，可能造成呼吸道疾病或者肺部感染。所以，空氣微生物的監測對于保護人類健康是十分有意義的。

2空氣微生物污染及其污染現狀

雖然空氣微生物不能被人類的肉眼所看到，但是其作為生態系統的一個組成部分，也是不可被忽視的。空氣微生物一般由一些細菌、病毒、放線菌等細微生命體構成，在不同的地方其組成濃度一般不同，空氣微生物的數量也是空氣質量的重要標準。空氣微生物的種類繁多，目前的研究表明，空氣中的真菌種類多達4萬多種，而細菌和放線菌的也有上千種。這些空氣微生物來自于地球表面的各個地方，如土壤，湖面等，并且人類的活動也是空氣微生物的來源，其中，需要特別注意的是一些養殖場、垃圾處理廠等地方，由于有大量的動植物，會導致空氣中出現大量微生物。這些空氣微生物并不會直接在大氣中存在，雖然一部分空氣微生物對于這種較干燥的環境以及紫外線有一定的抗性，但是空氣微生物在空氣中還是多以微生物氣溶膠的形式存在，此外，真菌會以單個孢子的形式存在于大氣中。微生物氣溶膠，簡單的來說，就是存在于空氣中的一個分散體系，其實質是一些固態或者液態的微粒，在這些微粒上依附著微生物。根據不同的空氣微生物種類，這些微生物氣溶膠顆粒的大小也是不同的，較小的微生物氣溶膠顆粒粒徑只有0.1μm，而較大的生物氣溶膠顆粒例如花粉的粒徑可以達到100μm。這些微生物氣溶膠在大氣中停留的時間不會太久，根據當地的氣候情況，都會帶動微生物氣溶膠的運動，它們最終會在氣流的運動或者其它原因向下落到地表或者動植物的表面。

近幾年，對空氣微生物的研究已經取得了一定的發展，但是就目前國內的傳染病狀況而言，情況不容樂觀。禽流感病毒依然在進行大范圍的傳播，就如幾年前的肺炎一樣，席卷這片大地。如今，禽流感病毒從一個地區，通過大氣，傳播到另一個地方，對國內甚至是全球都造成了較大的影響。因此，必須加大對空氣微生物的研究，減小空氣微生物污染的程度，并且需要將環境監測和公共衛生管理進行相適應的結合，保障人類的健康。

3基于微生物生長的空氣采樣器

隨著社會的進步，利用一些現代化的技術手段，經過不同研究者的設計，目前已經有了多種基于微生物生長的空氣采樣器。最基本的有通過自然沉降的方法進行采樣，這種方法即利用微生物自身的重力，讓空氣中的微生物顆粒緩慢的自然沉降，通過一段時間的采集，空氣中大部分微生物已經落到下面帶有培養介質的裝置上，即完成采集，同時進行后續的培養。但是這種方法的缺點很明顯，一些懸浮在空氣中的小顆粒的微生物，不能被此方法檢測到，同時，外界空氣的流動也會對此采樣方法的結果造成較大的影響，所以，這種方法一般僅僅作為一些菌粒子沉著的研究。為了避免上述采樣方法的缺陷，研究人員發明了通過靜電進行采集的方法，并制造出了靜電沉著采樣器。這個儀器通過制造高壓靜電場，讓空氣中的微生物帶上一定量的電荷，這時，這些微生物就會被同時帶有相反電荷的采集面吸引，這樣就完成了空氣中微生物的采集工作。但是，有一個問題依然沒有得到解決，那就是采集器的采集范圍過小。這時候，動力類的采集器便應運而生了，其實質就是在動力類空氣微生物采集器內部設置了抽氣泵，對于動力類空氣微生物采集器，可以進行現場空氣抽取采集，相較于傳統的利用重力或者靜電力的采集器，動力類空氣微生物采集器的采集范圍更大，并且采集過程更加快速，采集效率得到了質的提升。

經過采集器采集到的微生物，需要進行進一步的培養，一般來講，利用一些常規的培養基即可進行。但是空氣的情況比較復雜，所以在微生物的培養過程中，需要根據實際情況添加適當的抑制劑或者其它選用試劑，同時，空氣微生物的培養條件也是必須注意的。

4無需培養的快速微生物檢測方法

4.1需輔助試劑類

傳統的微生物檢測方法因為要進行培養等操作，耗費時間長，且結果誤差較大，已經不能滿足現代市場的需求。隨著微生物實時熒光光電檢測技術的出現，便得到了社會廣泛的認可，已經在醫藥等行業得到普遍應用。這項技術將傳統的微生物檢測技術與現代化的計算機技術相結合，將微生物的檢測時間大幅度縮短，并且由于自動化技術的應用，對于人力資源的投資也大大減少。其最根本的技術就是利用三磷酸腺苷與其他試劑的反應，一般是與三磷酸腺苷酶進行酶促反應，通過添加熒光素來顯示反應的信號，因為三磷酸腺苷存在于所有的生物中，通過檢測這種反應放出的信號，確定微生物的含量。這項微生物檢測技術在發達國家如美國以及日本已經得到發展和應用，相應的此類產品也比較成熟。在國內，此項技術也被應用于食品的檢測以及衛生監督。

4.2無需輔助試劑類

雖然熒光檢測技術有其先進性，但是在使用上，仍然不能避開較為高昂的試劑費用，相較于此，一種新型的檢測方法優勢更加明顯。這種新的檢測方法是通過分析生物體的代謝產物以及核黃酸，最終確定微生物的含量，雖然這種方法利用的原理仍然為熒光檢測原理，但是相較于傳統的熒光檢測技術，此方法不用等待酶促反應的時間，能夠在瞬間得到數據。此外，這種方法與計算機科學以及自動化技術相結合，發展成為一個實時O控系統，能夠實時的提供檢測數據，這種設備普遍應用于醫藥行業，特別是藥品制造行業。因為自動化技術的應用，不僅做到了對微生物的監測，從另一個角度看，藥品的生產過程沒有了人員的參與，也減少了由于人員參與制藥過程帶來的污染。

5結語

近年來，關于空氣污染話題的討論越演越烈，引起人們的極大關注，要想對此問題作出有效的解決方案，就要對空氣中微生物的含量進行準確的監測，瞬時檢測系統的使用必然會成為將來的主流檢測方法，并且通過對其成因分析，進行有效的治理，保障人類的健康。

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篇8

【關鍵詞】環境工程微生物學 教學 體會

微生物技術是現代高技術之一,對經濟建設與社會進步有著深遠的影響,它以低耗高效、副產物和副作用小、安全性好,而在解決生態和環境問題等方面發揮著越來越重要的作用。在現代技術的交叉滲透過程中,將微生物技術的基本原理應用到環境工程中,為微生物技術從實驗室走向解決環境問題提供了理論基礎。在解決目前人類所遇到的人口、能源、廢物處理等環境問題中發揮了重要的作用,并顯示了可觀的經濟效益和社會效益。因此,國內許多院校的環境工程專業開設了《環境工程微生物學》課程,并將課程的重點放在了介紹微生物的生態與微生物在解決環境問題的應用上。但同時《環境工程微生物學》在內容與研究方法上和環境工程的其它課程又有較大的差別,所以該課程的教學有它的獨特性。

我校水資源與環境學院自開始招環境工程本科生以來,一直把《環境工程微生物學》作為環境工程專業的主要專業基礎課之一。目前,我有幸成為這門課程的主講老師。如何對待該課程的教學? 如何使環境工程專業微生物學教學緊跟學科發展步伐,使學生在系統學習和掌握微生物學基礎理論知識的同時,進一步理解防治環境污染、改善與提高環境質量的微生物學原理、技術和方法? 經過近兩年的教學工作,感受頗多,特將我對講授這門課的一些體會總結如下,請批評指正。

1 加強緒論部分的教學

有些人認為緒論沒有什么具體內容,在教學上可有可無,有些老師往往是讓學生們自學緒論部分。但實際上緒論是一門課程的序曲,又是一門課程的縮影和向導。在緒論的講授中,授課教師應該介紹微生物的發現及其與人類和環境之間的關系,讓學生認識到微生物對于我們人類和環境的重要性;介紹微生物學的奠基、發展歷史、現狀及發展方向,讓學生了解微生物學是在解決實際問題,是在認識自然和改造自然的過程中得到發展的;介紹顯微鏡的發明者列文虎克、青霉素的發現者弗萊明等為微生物學做出杰出貢獻的科學家,啟迪學生為科學獻身的精神[1];介紹環境工程微生物學當前的研究熱點和難點,激發學生的求知欲望。同時,在課程的講授過程中要多聯系生活和實踐,努力使抽象深奧的內容變得具體簡單。例如,在講授微生物發酵時,聯系酸奶的制作,告訴學生各廠家生產的酸奶呈現不同的風味就是因為不同廠家選用的菌種不同,因而發酵產物不同所致,使學生深刻了解了發酵的不同類型。

2 更新教學內容,加大新知識和新技術的傳授

環境微生物學作為一門新興的邊緣學科,隨著生物學、微生物學及環境科學的發展而不斷呈現出新的內容。特別是日新月異的分子生物學技術已滲透到生物科學和技術的各個領域,尤其是與微生物學關系密切,這更加促進了微生物在環境工程中的應用。為了緊跟時代和學科發展的步伐,培養高質量人才,教師需及時更新自己的知識結構,跟蹤學科前沿發展變化的動態,將新的知識和新技術及時增加到教學中來,讓學生熟悉和掌握學科前沿性的理論知識和操作技術,為他們將來深入開展研究打下良好的基礎。例如,可以講解有關dna重組技術、基因擴增技術、dna測序技術等高新技術在環境工程中的應用現狀和發展前景[2,3],為學生將來開展創新性研究工作奠定理論基礎。同時還可以把一些和日常生活關系密切的知識,例如adis的傳播及預防,sars、禽流感的爆發與環境污染的關系等等,以科普形式介紹給學生,既活躍了課堂氣氛,又拓寬了學生的知識面,調動了學生的學習興趣,激發學生對科學研究的責任感和奉獻精神。另外,把一些有爭議的問題引入教學中,也可以開拓學生的專業視野,激發學生智力活動的積極性,培養學生的科研動機,幫助學生認識發現真理的過程,培養其攀登科學高峰的信心和勇氣。

3 改革教學模式,激發學生學習興趣

學習動機是一種內驅力,學習興趣是學習的最佳動力。只有在充分激發學生的興趣,調動他們的想象力和參與能力的情況下才能最大限度地發揮效力。環境微生物學研究的對象是人們在通常情況下看不見的微小生物,其教學內容是一些微觀的、抽象的、闡述性的內容,并且涉及到遺傳學、生理學、生物化學、分子生物學等諸多前沿學科,具有較強的廣度與深度。如果不能及時調動學生的學習積極性,那么這些繁雜的內容就會使學生感到味如嚼蠟,毫無興趣,直接影響學生的理解,最終導致學習效率低下,學習效果不佳。如果激發了學生對課程的學習興趣,就會增加學生課后查找、閱讀參考資料的主動性,這對學生后續內容的學習也是一種鞭策和鼓勵。

學生在學習該課程之前,主要學習了數學、物理和基礎化學等課程,專業課程學習尚未展開,所以學生對環境工程專業學習微生物目的缺乏認識,在他們思想上有一種根深蒂固的想法,即解決環境問題必須用物理化學的方法。針對這種情況,就需要將工程實踐中一些有影響的或與學生生活比較貼近的實例,如:一般的城市二級污水處理廠、城市垃圾資源化系統等內容引入課堂,讓學生明白微生物在處理環境問題中有著廣泛的應用,從而激發他們的學習熱情。

還有,《環境工程微生物學》的前幾個章節主要講述微生物的形態、結構及生化過程,具有概念多、微生物種類多且形態多變的特點,而且由于微生物形體小,無法從日常生活中得到直觀的印象,學生普遍感到“看不見,摸不著”。針對這種情況,應當采用多媒體教學的手段,利用一些典型微生物的圖片或三維動畫形式,描述其形態與生長發育過程,這樣既方便講解又生動活潑,利于學生理解,增加學生學習興趣,提高教學效果。同時,還要鼓勵學生自己動手采集微生物,利用實驗室開放時間,自己去觀察體會,并通過查資料,關注學科進展,采取互動形式,增加學生從課外獲得相關知識的能力。

4 加強實驗教學

微生物學是來源于實驗的科學,所以我們應著重加強實驗教學。環境工程微生物學實驗是一門原理性、概念性、實踐性、操作性難度較大的課程。比如顯微鏡技術、制片和染色技術、培養基的制備技術、無菌操作技術、純種分離培養技術、菌種保藏技術、大氣及水中微生物監測技術等。這些都需要特殊的設備和獨立的訓練,如果沒有足夠的課時及儀器支持,掌握其中的操作技術是很困難的。環境工程微生物學實驗課前期準備工作是一項比較復雜、精細和繁瑣的工作,工作量大,連續性強,即使是微小的疏忽也可能造成實驗的失敗。在做實驗準備的過程中必須認真、細致才能保證實驗課的順利進行,這就對實驗室老師的素質和教學態度提出嚴峻的考驗。

還有,實驗操作過程是培養學生獨立工作能力最好的過程。實驗中,我們應該采取學生獨立思考、自己動手、大膽探索,教師積極引導、注重啟發的實驗教學模式,充分發揮學生在實驗中的積極性和主動性。如在做“細菌革蘭氏染色”實驗時,我們要求每個學生至少完成3個不同類別典型細菌的正確鑒別染色片,從挑取菌種、涂片、固定、染色、調試顯微鏡,直到觀察到染色的微生物形態,鑒別出正確的菌種為止,整個過程完全由學生自己操作,而且實驗的每一步都要非常認真仔細,稍不注意就得不到正確結果[4]。實驗中,學生對涂片后固定細菌時的溫度高低、洗片環節、酒精脫色的時間等精心分析,反復實驗摸索,并在教師的啟發下,找出問題癥結,直到得出滿意的結果為止。實驗過程中,我們還應對學生操作時的習慣性問題和錯誤作重點提示和講解,并在學生操作過程中及時指導糾正動作,嚴格要求學生獨立完成。

實驗課的講授過程中,我們還應盡可能地開一些綜合性地實驗。綜合實驗是一個以學生為主體、學生與教師互動的教學過程,其特點是學生獨立自主進行實驗的設計、組織、實施和管理。演示性、驗證性實驗多,而綜合性、設計性實驗少是過去實驗教學中存在的問題,學生對實驗過程印象不深,理論掌握不牢,動手能力不強,不利于培養學生的創新能力。為此,我們針對學生比較感興趣的實驗課題,如水、室內空氣、土壤和食品中的微生物種類、數量、分布等應用于實驗教學,學生通過查閱資料,設計實驗方案,由指導老師指導和小組討論,確定實驗方案,提高了學生的分析問題和解決問題的能力,這樣激發了學習興趣,鞏固了理論知識和實驗技術,也培養了學生的綜合運用能力。

微生物學博大精深,微生物在處理環境問題時的優勢越來越明顯。作為環境工程專業的重要基礎課之一,《環境工程微生物學》在學科體系中的地位也越來越重要。如何使環境工程專業的微生物教學進行得更合理,如何使環境工程專業的學生具備較高的微生物學綜合素質,相信通過對教學經驗的不斷總結和改革,通過主講老師地不斷學習提高,最終能夠使《環境工程微生物學》的教學工作適應時展要求,為培養具有綜合素質的環境科學人才做出貢獻。

參考文獻

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篇9

一、目前我國食品微生物檢測技術分析

目前我國的食品微生物檢測的重點項目包括大腸菌群、細菌總數以及致病細菌等等，這些指標都與人體的健康有著密切的關聯，并且這些檢測指標能夠有效的反映食品生產企業的衛生管理水平，同時也能夠準確的反映待檢食品樣品的衛生狀況，是衡量食品健康安全質量的重要標準。在通常的食品微生物檢測過程中，對于上述指標，只要其中一項指標不符合相關的要求，則待檢食品樣品就可以被認定為不合格。這些指標之中，大腸菌群指標是檢測的重點，因為大腸菌群能夠準確的反映出食品樣品是否存在著變質現象。目前我國食品微生物檢測手段主要包括微生物生理生化試驗、血清學分型鑒定、微生物形態觀察、噬菌體分型、試管凝集試驗以及急性病毒試驗等等，通過這些手段能夠準確的反映食品樣品中的大腸菌群數量、致病菌種類和數量以及細菌總數量等等。檢測過程對于試驗手段有著很高的要求，目前所采用的實驗手段主要有三糖帖試驗、硝酸鹽還原試驗、淀粉水解試驗、Kovac試驗、糖醇解試驗、明膠試驗等等。目前食品微生物檢測中所使用的試驗手段雖然具有很高的準確性，但是相對比較的傳統，而且操作不論是在繁瑣程度還是在耗時方面都有著一定的劣勢。

二、食品微生物檢測技術的發展分析

1.放射測量法

放射測量法所測量的主要指標是細菌代謝物中的C14放射量，其基本原理是將含有微量放射性C14的碳水化合物加入到細菌培養液之中，讓細菌在代謝的過程中分解這些碳水化合物，因為細菌在代謝和繁殖的過程中會將培養液中的碳水化合物吸收并分解成為二氧化碳和水。細菌代謝物中的二氧化碳就會含有微量的具有放射性的C14，然后再利用放射性檢測儀器檢測細菌代謝物中的C14放射量，從而斷定細菌的代謝狀況，并進而推定細菌的總量。利用這種放射性元素的測量方法能夠準確的推定出食品樣品中的微生物總量，并且整個過程所花費的時間更少，操作也更加的簡單。

2.PCR技術

PCR技術是目前食品微生物檢測中科技含量較高的一項技術，該項技術的基本操作流程是將食品樣品至于人為制造的高溫環境之中，微生物在高溫的條件之下其內部的蛋白質會發生變性，同時雙鏈DNA分子會解旋成為單鏈DNA，在這過程充分完成之后立即將溫度降低，在相對低溫的環境之中，微生物中的DNA分子會發生逆反應再次結合成雙鏈DNA，同樣也是在這個過程充分完成的基礎之上進行再次的升溫，將整個過程循環往復，循環次數一般限定在20至30次之間，整個過程大概需要60分鐘左右，在整個過程中微生物中的DNA分子會擴大到原來數量的100倍以上，然后利用PCR技術能夠在非常短的時間之內準確的將食品樣品中的病原菌數量進行推定。該項技術不僅時耗短，而且靈敏度極高，即便是食品樣品之中僅有一分子病原菌DNA，PCR技術也能夠準確的將其檢測出來。并且PCR檢測技術的成本很低，對于特異性較高的病原菌也能夠準確的進行檢測。但是目前PCR技術仍有明顯的缺陷有待克服，就是對于操作的規范性要求很高，要求操作人員具有很高的熟練程度以保證PCR產品在檢測過程中能夠不被污染。目前我國食品微生物檢測過程中所使用的PCR技術已經能夠涵蓋大腸桿菌、痢疾桿菌、金黃葡萄球菌以及沙門氏菌等多種病原微生物。針對于PCR技術產品易污染的問題，我國在PCR傳統理論的基礎之上延伸出了熒光定量PCR技術，該技術應用了熒光染料和探針技術，利用熒光信號強度與新增產物數量成等比關系的原理，能夠更為準確的推定食品樣品之中微生物的數量，并且將產品污染對于檢測結果的影響大幅度的降低。

3.電阻抗技術

電阻抗技術主要是根據培養基在細菌培養前后的導電能力改變來推斷食品樣品之中細菌的生長和繁殖狀況，因為在培養基中，細菌不斷的繁殖和代謝活動會對培養基內的物質成分產生一定的影響，從而改變培養基的導電能力，細菌的繁殖和代謝能夠將原本培養基中導電能力較差的大分子物質轉化成為導電能力較強的小分子物質，這就會改變整個培養基的導電性能，電阻抗技術正是利用了細菌繁殖代謝的這個特點來進行微生物生長繁殖狀況的推定。該項技術的操作更為簡便，耗時更短，具有很強的重復性，而且精確度也絲毫沒有受到影響，目前我國電阻抗技術已經在食品微生物的檢測之中得到了非常廣泛的應用，檢測細菌種類包括沙氏門菌、支原體、菌落總數以及大腸桿菌等多種微生物。

三、結語

篇10

關鍵詞：富營養化；生物強化；微生物修復

中圖分類號：X524 文獻標識碼：A

1 富營養化水域的概況

富營養化是水體衰老的一種現象，它通常是指由于湖泊、水庫以及某些河流水體內的氮、磷營養元素的富集，水體生產能力提高，某些特征性藻類（主要是藍藻、綠藻）異常增殖， 水體透明度下降，溶解氧降低，造成水質惡化，使整個水體生態平衡發生改變而引起危害的一種污染現象。富營養化問題是當今世界面臨的最主要水污染問題之一，我國在經濟持續高速增長的同時，所帶來的最大負效應就是環境污染日益嚴重，大江大河及湖庫水環境質量日趨惡化。

1.1 富營養化對湖泊水質的危害和影響

湖泊富營養化不僅造成經濟損失，而且危害人類健康。其危害主要有以下幾個方面：

（1） 影響湖泊水體的生態環境。處于富營養化污染的水體，正常的生態平衡被破壞，導致水生生物的穩定性和多樣性降低。大型水生植物群落會隨著富營養程度的加劇逐漸滅絕。同時，異常增殖的藻類所分泌的毒物，以及缺氧條件下NO3――N被還原為NO2――N，成為致癌物，不僅威脅水生生物的生存，而且會直接或間接影響人類健康，造成可利用水資源進一步減少。

（2） 影響水體的感觀性狀。處于富營養化的水體中，藍、綠藻大量增殖，水體色度增加，水質渾濁，透明度降低，并散發出腥臭味，污染居住環境。

（3） 影響漁業等生物資源利用，水體經濟價值降低。嚴重富營養化的水體會由于藻類釋放的毒素和溶解氧的稀缺，直接影響魚類品質。

1.2 消除湖泊富營養化的關鍵問題

從污染物控制觀點來看，水環境凈化主要有：（1）有機物的去除；（2）營養鹽類的去除；（3）透光控制；（4）浮游植物的去除等4個基本方法。因此消除湖泊富營養化的關鍵還在于削減湖泊水體的氮、磷以及底泥有機碳和氮、磷的負荷，消除水體中藻類生產力，達到降低水體中藻類生物量、提高水體透明度的目的。

2 生物修復原理

生物修復是利用微生物的代謝過程，或其產物進行的消除或去除、或富集有毒有害物質的一個受控或自發進行的生物學過程。湖泊生物修復包含微生物修復和水生生物修復兩大內容，其中微生物、水生植物和水生動物在水生生態系統中分別充當著分解者、生產者和消費者的角色，它們對污染物的分解、轉化、吸收、富集、遷移等作用是水體污染物質輸出的主要途徑。因此通過人為措施對水體中各生物進行合理配比，并提供生物生存的合適的條件，使各種生物互惠互存，協同共生，營造出一個符合自然演替規律的良性水生生態系統，在充分發揮其污染物削減作用的同時，加速自然水生生態系統的恢復。

3 用于生物修復中的微生物

生物修復中首先要考慮適宜微生物的來源及其應用技術，目前使用較多的是生物強化技術，即通過向自然菌群中投加具有特殊作用的微生物來增強生物量，以強化生物對某一特定環境或特殊污染物的反應，提高廢水處理系統的處理能力，從而達到去除某一種或某一類有害物質的目的一種生物技術。生物強化技術中投加的微生物可以是：

（1）土著微生物。水體和土壤中存在著數量巨大的各種微生物，在遭受污染后，經歷了一個天然的馴化選擇過程，使適合的微生物不斷增長繁殖。但土著微生物生長過慢，污染嚴重時會造成土著微生物數量減少。

（2）外源微生物。污染物高效降解微生物可以使用具有某種特殊功能的菌群如光合細菌、硝化細菌等微生物制劑；也可以從受污染水體和底泥中分離篩選后富集培養，再返回受污染水域；還可以利用基因工程菌，通過將多種降解性質粒接合轉移至一個菌珠，使一個菌珠可以同時降解多種污染物質，但使用基因工程菌要特別注意安全性問題。

（3）其它生物。這些生物包括藻類、微型動物、植物等。微型動物通過吞噬過多的藻類和一些病原微生物，間接地對水體起凈化作用。植物修復是生物修復技術中不可忽視的重要組成部分，植珠可以通過吸收、固定、揮發污染物來進行生物修復。

4 微生物強化修復技術

在確定使用何種修復技術之前先要進行樣品采集，即在受污染水域取表層水及表層沉積物，檢測污染物含量與分布、組成特征、來源；檢測受污染水體的溫度、鹽度、PH值等水質指標，從而了解該水域中能降解污染物的土著微生物的種類、數量分布及其變動規律。

4.1 投加特效降解微生物

（1）在受污染水域具有典型特征位置取底泥和表層水進行培養，分離能以受污染水體中典型有機物為主要碳源生長的高效菌珠，然后通過人工培養技術，以污染的水樣和沉積物進行富集培養， 或制成液體或干粉活菌制劑，將具有特定降解功能的微生物制成菌液制劑或將其附著在麥麩上制成干粉制劑；然后把他們投入水體，并對其降解性能進行研究、分類、鑒定。

（2）通過對不同采樣點的定期觀察，確立出污染物降解菌數量、濃度及其繁殖與水域環境中一些主要環境因子（如溫度，PH值、N、P等）的關系，確立合適的投加濃度和投加周期。

4.2 投加復合微生物菌劑

復合微生物是由光合細菌、放線菌、乳酸菌等80多種微生物有益微生物復合培養而成的多功能活性微生物群。在水處理中主要利用復合微生物的高濃度高活性以及微生物之間的各類代謝作用降解水中的難降解污染物，投入水體后可引起水體總菌、硝化菌、反硝化菌及磷細菌等數量的增加。

（1）取污染水體底泥，加入復合微生物菌劑以受污染水培養富集，并測定復合微生物對水質因子（COD、NH3-N、P等）的影響，觀察復合微生物的時效性。

（2）復合微生物的加入會引起水體中微生物菌群數量的變化，在試驗階段確定引入復合微生物后水體中土著微生物種類及數量變化，并盡量減少投加的外源微生物對原生態環境的破壞性。

4.3 投加生物共代謝基質及輔助營養物質

選擇適當的降解環境是提高微生物降解活性的前提條件。由于許多難降解有機污染物的降解是通過共代謝途徑實現的，且在常規生物處理系統中能降解這些目標污染物的微生物活性低、數量少，因此要考慮以生物強化的方法提高微生物降解有機物的效率。投加生物共代謝基質及輔助營養物質將有助于降解微生物的生長，改變微生物碳源與能源的底物結構，擴大微生物對碳源和能源的選擇范圍從而更有效的降解難降解微生物。

（1）投加共代謝初級基質

微生物可以利用初級基質如葡萄糖、尿素、無機離子等為碳源和能源，同時氧化原來不能利用的二級基質，從而改善處理系統的性能。對于一些難降解的有機污染物（二級基質），微生物并不以其為碳源，而以甲烷、丙烷、甲苯、酚、氨和二氯苯氧基乙酸等為原始底物（初級基質），但微生物在利用這些初級基質作為碳源的過程中，能產生一些化學物質等改變了目標污染物的結構，使得原本不能利用的二級基質能被微生物降解。

（2）投加電子受體和輔助營養物質

微生物以其他底物為碳源，形成可以改變目標污染物結構的氧化酶，需要Fe3+或Mg2+來傳遞電子，在廢水中加入這些離子可以促進污染物的降解速率。投加微生物生長所需的微量元素、維生素、有機酸等成分，也有助于提高系統的處理能力。

（3）投加表面活性劑

表面活性劑（生物的或合成的）能夠增強憎水性化合物的親水性和生物可利用性，有助于提高環境中微生物的數量和有機污染物的降解速率，因此成為一種重要的污染水體生物修復的強化手段。

4.4 投加基因工程菌

環境工程菌就是采用生物工程技術將多種微生物的含有降解特定污染物的編碼基因從細胞中取出，然后組裝到繁殖速度快、適應能力強的受體菌細胞內，使之獲得廣譜的降解能力[1-2]。但基因工程菌在與土著微生物菌群發生競爭時，必須有足夠的存活時間，基因方能穩定地表達出特定的基因產物――特異的酶[3]。沈士德[4]把美國公司提供的三種基因工程菌（消氮菌、沉降菌和加速菌）應用于徐州市黃河故道富營養化水體中，發現COD、氨氮等指標值明顯降低， 隨著水體中藻類的減少和下沉水體的濁度明顯下降，因而水體的景觀得到很大的改善。

5 投加方法

5.1 直接投加法

若水體流動性較差，可直接向受污染水域表面均勻潑灑微生物和營養液，并利用其擴展性能在更深更廣的水域發生作用；在流動的河道中使用時可在河流上游部分投加微生物，使微生物在隨水流往下游移動的過程中有充分的停留時間與污染物發生作用，具體投菌地點要通過污染物降解動力學和水文學等方面的計算來確定。營養液也可用此種方式投加。操作簡便是該法的最大優點。

5.2 吸附投菌法

吸附投菌法是一種在流速較大的水域防止菌體流失的好方法。可使菌體先吸附在各類填料或載體上，再施入待治理的水體或底泥中，可有效降解該區域的污染物質。分子篩、蛭石、沸石等都可以作為吸附材料使用。或直接將菌種投加到受污染區域的水生植物根系附近的水體中通過微生物在水生植物根系的富集作用，使大量外加微生物附著于受污染水域中的水生植物根系上，在提高受污染區域外來微生物濃度的同時，使微生物分解產物被水生植物利用。也可在室內在有水生植物的培養液中投加微生物菌種，使其先在水生植物根系掛膜，成功后再將水生植物移入受污染水體或底泥中。也可用類似的辦法投加營養液。該法可充分發揮微生物和植物的共代謝作用，但作用區域偏小。

5.3 固定化投菌法

固定化微生物通過物化方法將游離細胞定位于限定的空間區域，使之成為不懸浮于水但仍保持生物活性、反復利用的方法。該技術具有生物活性和生物密度較高的特點。向受污染水體或底泥中投加固定微生物，可消除微生物流失問題，加快微生物降解速度，提高處理穩定性，但制作稍復雜。固定化微生物的制備有載體結合法、交聯法和包埋法等，載體可選擇瓊脂、海藻酸鈉、聚乙烯醇（PVA）凝膠、光硬化樹脂等。應用于受污染的水域的固定化球體不宜過小，以防懸浮流失。

5.4 底泥培養返回法

這種方法對營養液作用發揮較有效。取出一定量受污染區域的底泥，要求該底泥基本無毒害物質，將底泥放入培養器皿中，定期往底泥中投放營養液，并提供微生物生長的其它環境條件，使土著微生物在底泥中大量生長，待數量達到一定程度后，再將底泥脫水做成泥球、泥餅或泥塊，返還加入受污染水域中。由于微生物在生長時將底泥中的有機質作為基質利用，這時底泥的污染已不嚴重，泥球或泥餅在水體中逐漸分散，使大量土著微生物被釋放入受污染水體和底泥中。該法可大量快速培養土著微生物，但需一些輔助設備。也可使用底泥降解微生物代替營養液。

當然，對于富營養化湖泊，利用組合生物修復法――在修復污染水體的過程中，不單純采用某一特定的生物處理措施，而是通過多種處理措施的同時使用，較之單一的修復處理技術具有更高的處理率和很強的實用性。例如在用微生物修復技術處理富營養化湖泊時，可同時采用物理法（如直接曝氣、疏挖底泥、機械除藻、引水沖淤等）和生態法（如放養控藻型生物、構建人工濕地和水生植被等）。利用組合生物修復法可以更有效的徹底治理湖泊富營養化問題。

參考文獻

[1]顧宗濂.中國富營養化湖泊的生物修復[J].農村生態環境，2002，18（1）：42－45.

[2]李雪梅，楊中藝，簡曙光.有效微生物群控制富營養化湖泊藻的效應[J].中山大學學報，2000，39（1）：81-85.