基于工程認證的《微生物學實驗》課教學改革研究

任飛

【摘 要】工程教育認證的核心理念是以學生為中心、以產出為導向，通過持續改進提高培養學生的質量。本文結合工程教育認證的要求與新時代下食品科學與工程專業的培養方案，對食品專業《微生物學實驗》課程的教學內容與教學方法進行改革，以提高教學效果。

【關鍵詞】工程教育認證；微生物學實驗；教學改革

中圖分類號： Q93-4 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）01-0064-002

【Abstract】The core idea of engineering education certification is to improve the quality of students through continuous improvement.In this paper， combined with the requirement of engineering education accreditation and food science and engineering under the new era of training plan， to food professional journal of microbiology experiment course teaching content and teaching method reform， in order to improve the teaching effect.

【Key words】Engineering education certification； Microbiological experiments； The teaching reform

0 前言

2016年6月2日，我國在國際工程聯盟年會上成為《華盛頓協議》的第18個正式成員，這表明我國工程教育的質量得到了國際社會的認可，同時也表明我國已經正式采用國際工程教育人才培養的評價體系[1]。工程教育認證的核心理念是以學生為中心、以產出為導向，通過持續改進提高學生培養質量。深入領會工程教育認證、推進工程教育改革，可以促進我國工程教育的國際互認、提升工程技術人才的教育質量和國際競爭力具有重要意義[2]。

1 微生物學實驗課程教學現狀

微生物學實驗的內容包括：培養基的制備和滅菌、微生物的形態觀察、分離培養、生理生化、誘變育種等。這些內容跨度大、關系松散。如果按照傳統的順序采用獨立的小實驗一個個進行，每一個實驗都成了比較簡單、枯燥的驗證性實驗[3]。由于實驗結果是已知的，學生覺得做實驗只是一種形式，傳統的教學模式很難激發學生的學習興趣，學生在學習過程中處于被動狀態。

針對以上問題，面向工程認證，我們將所有的實驗連貫成一個有機的大實驗，這個大實驗需要覆蓋普通微生物學實驗中學生必須掌握的實驗內容，特別要突出微生物學實驗自身的基本技術：無菌操作技術、分離純化微生物、微生物的制片染色和形態觀察、微生物的培養技術等。

2 改革教學內容

將《微生物學實驗》的教學內容分成緊密聯系的幾個部分：培養基的制備和滅菌、環境中微生物的檢測；微生物的分離純化（分離根霉菌、乳酸菌）；酸奶與甜酒釀的制作；微生物的形態觀察；樣品細菌總數的測定；食品中大腸菌群的檢測。

2.1 培養基的制備與滅菌、環境中微生物的檢測

培養基的制備： 培養基是人工配制的適合于不同微生物生長繁殖或積累代謝產物的營養基質。它是微生物接種、分離培養的基礎。培養基的配制原則：適宜的營養成分、適宜的pH值、適宜的滲透壓和適宜的物理狀態。培養基的制備過程：查配方、稱量藥品、加熱溶解、調pH值、分裝、包扎、滅菌、倒平板或擺斜面、無菌檢查。掌握制備培養基的方法和操作注意事項。

用電爐加熱培養基時，必須注意用電安全，以防觸電。滅菌鍋必須有高壓設備的警示牌，定期進行檢測，在操作過程中滅菌完成后，要等壓力表的指針降到0，才能打開滅菌鍋。如果不是全自動高壓蒸汽滅菌器，需要在打開鍋蓋前開啟排氣閥，以防壓力表不準確，雖然壓力表指示為0，但內部壓力高于0，打開鍋蓋會對操作人員造成傷害。

環境中微生物的檢測：用無菌平板檢測①空氣、②超凈工作臺內空氣、③洗手前、④洗手后的微生物，做好標記，同時做對照實驗。然后在合適的溫度下培養一定的時間，觀察平板上有無菌落出現。通過本實驗樹立“有菌觀念、進行無菌操作”。

2.2 微生物的分離與純化

微生物分離純化的目的是從各種樣品來源混雜的微生物群體中獲得純種微生物即在一定的條件下培養、繁殖得到只有一種微生物的培養物（也稱純培養物）。將待分離的樣品進行一定的稀釋，使得每一個微生物細胞盡量能夠單獨分散存在，通過適當的方法將某種微生物挑選出來，然后進行純化。常用菌種分離純化的方法有稀釋倒平板法、稀釋涂布平板法、平板劃線分離法等。稀釋分離法獲得單菌落之后還需要進一步采用平板劃線法進行純化。實驗過程要注意注意無菌操作。

實驗操作過程：（1）培養基的制備和滅菌、無菌生理鹽水的制備；（2）移液管（或槍頭）、取樣紙袋、燒杯等的包扎和滅菌；（3）取樣及樣品的稀釋；（4）分離微生物；（5）微生物的培養；（6）微生物的計數及純化；（7）菌種保藏。

分離甜酒曲中的根霉菌、分離酸奶中的乳酸菌、分離水果表面的酵母菌、分離土壤中的枯草芽孢桿菌等。分離土壤中的枯草芽孢桿菌需將土壤樣品加熱（100 ℃）處理10 min，以殺滅不耐熱的營養細胞。

2.3 微生物的應用：酸奶及甜酒釀的制作

乳酸菌指發酵糖類主要產物為乳酸的一類無芽孢、革蘭氏染色陽性細菌的總稱。凡是能從葡萄糖或乳糖的發酵過程中產生乳酸的細菌統稱為乳酸菌。

學會乳酸發酵測定和制作乳酸菌飲料的方法，了解乳酸菌的生長特性；掌握培養基的配制方法和原理以及一些實驗儀器的使用；？鞏固所學的專業知識，提高專業技能；將理論知識與實踐結合起來，培養實踐能力，為以后工作崗位打基礎。

制作方法：（1）為了讓學生有工程的概念，在一個3L的燒杯中制作酸奶，燒杯用沸水煮10 min，然后加入經過巴氏滅菌的牛奶（滅菌前加入5 %的蔗糖，攪勻）2.5L，冷至40-42 ℃，接種5-10 %含乳酸菌的市售酸奶；（2）用保鮮膜封好，輕輕搖勻。（3）放置于42℃的培養箱中，需要4-6h即可（夏天常溫下12-16h），凝固成豆腐腦狀即成。

注意事項：菌種質量是關鍵，注意環境和操作臺的清潔衛生最好在超凈工作臺內進行。

2.4 微生物的形態觀察

用光學顯微鏡觀察根霉菌、酵母菌、乳酸菌、枯草芽孢桿菌的形態，對細菌進行簡單染色和革蘭氏染色，掌握油鏡的使用方法，從菌落形態上區分細菌、酵母菌、霉菌、放線菌。

2.5 樣品細菌總數的測定

菌落總數測定是用來判定食品被細菌污染的程度及衛生質量，它反映食品在生產過程中是否符合衛生要求，以便對被檢樣品做出適當的衛生學評價。菌落總數的多少在一定程度上標志著食品衛生質量的優劣。

菌落總數的測定，一般將被檢樣品制成幾個不同的10倍遞增稀釋液，然后從每個稀釋液中分別取出1mL置于滅菌的平皿中與營養瓊脂培養基混合，在一定溫度下（37℃），培養一定時間后（一般為48h），記錄每個平皿中形成的菌落數量，依據稀釋倍數，計算出每克（或每ml）原始樣品中所含細菌菌落總數。

實驗操作：（1）樣品的稀釋；（2）傾注平皿；（3）培養48h；（4）計數報告。樣品為自制酸奶、自制甜酒釀、自來水、湖水。

2.6 樣品中大腸菌群的測定

大腸菌群并非細菌學分類命名，而是衛生細菌領域的用語，其定義為：需氧及兼性厭氧、在37℃能分解乳糖產酸產氣的革蘭氏陰性無芽胞桿菌。

檢測大腸菌群的操作步驟：國家標準采用三步法，即：乳糖發酵試驗、分離培養和證實試驗。

（1）初發酵試驗：樣品稀釋后，選擇三個稀釋度，每個稀釋度接種三管乳糖膽鹽發酵管。36±1℃培養24±2h，觀察是否產氣。（2）指示性培養基上分離培養：將產氣發酵管培養物轉種于伊紅美藍瓊脂平板上，36 ±1℃培養18-24h，觀察菌落形態。（3）復發酵試驗：挑取平板上的可疑菌落，進行革蘭氏染色觀察。同時接種鏡檢為革蘭氏陰性無芽孢桿菌的可疑菌落于乳糖發酵管36±1℃培養24±2h，觀察產氣情況。（4）報告結果：根據證實為大腸桿菌陽性的管數，查MPN表，報告每100ml（g）樣品中大腸菌群的MPN值。

大腸菌群的檢測本質上是對所測樣品中的大腸菌群進行分離、純化，得到大腸菌群的單菌落，再進行鏡檢、復發酵。注意事項：培養基的制備；器皿的包扎和滅菌；無菌生理鹽水的制備；樣品稀釋度的確定；抑菌劑—膽鹽的主要作用是抑制其它雜菌，別是革蘭氏陽性菌的生長；MPN檢索表的正確查閱。不同的小組選用不同的樣品：酸奶、甜酒釀、自來水（接種量10支試管，每支加水樣10ml，2個錐形瓶，每個加水樣100ml）、湖水等，將所測結果進行比較。

3 結束語

工程教育認證的目標全體學生都需要達到。通過對《微生物學實驗》教學內容融入緊密聯系的幾個實驗中，有利于學生對知識的理解和掌握，探索以學生為主體、教師為主導的課程教學新模式，注重培養學生分析問題、解決問題的能力，注重安全操作規程、對學生進行工程訓練、培養學生的工程實踐能力，為解決復雜工程問題打下堅實的基礎。

【參考文獻】

[1]栗俊廣，白艷紅，張華.工程教育專業認證背景下食品工藝學實習課程教學改革的探索[J].輕工科技，2017，5：140-141.

[2]王周利，岳田利，袁亞宏，等.基于工程認證教育的“食品工廠設計”課程建設思考[J].農產品加工，2017，5：86-88.

[3]尹軍霞，張建龍.普通微生物學實驗教學改革探討[J].內蒙古師范大學學報（教育科學版）.2002，15（5）：94-96.