高校通識類課程中開設“酵母菌的觀察和面包發酵”實驗研究

徐欣欣， 陳容容， 鄧 飛， 張金紅， 趙立青， 魏東盛

（南開大學生物國家級實驗教學示范中心，天津300071）

0 引 言

隨著生命科學的不斷發展及社會對綜合型人才需求的不斷強化，推廣和普及生命科學相關知識顯得尤為重要。目前，如何開設與生命科學相關的通識類實驗課程已經成為生命科學學科教學改革研究的重要方向之一，越來越多的院校開始關注這一領域并進行了積極嘗試［1-5］。通識教育的目的在于通過兼備科學性、趣味性和安全性的實驗項目來提高學生的綜合能力和素質，為學生的未來成長奠定寬厚的知識基礎。生命科學是依托于實驗進行的自然科學，實驗教學過程是培養學生綜合能力和素質的主要途徑之一［6-11］。為了提升本科生的綜合素質，培養他們的創新能力，我校生命科學學院為全校非生物類本科生開設了基礎生命科學導論及基礎生命科學導論實驗課程。

作為一門通識類實驗課，基礎生命科學導論實驗面向的學生群體專業覆蓋面廣（包括理科、工科和文科等多個專業），由于受本身專業所限，部分學生欠缺生命科學專業相關的理論和實驗知識。因此，在選擇實驗項目時，不僅要做到有科學性和安全性，又要兼顧趣味性，同時與實際生活相貼近，進而激發學生的學習興趣。為了讓非生物類專業學生能夠掌握微生物及發酵的基礎知識，生物國家級實驗教學示范中心（南開大學）微生物學實驗室在通識類實驗課基礎生命科學導論實驗中新開設了—“酵母菌的觀察和面包發酵”實驗項目。本實驗原理易懂，兼顧科學、趣味性、安全性且高度貼近生活，同時操作難度相對較小，非常適合作為對非生物專業學生進行素質教育的通識類實驗課程。我校沒有食品相關專業，此實驗涉及食品專業相關知識，恰好可以拓寬學生視野。

1 實驗原理

面包是以面粉、酵母、白砂糖、鹽、植物油、水為原料，經面團調制、發酵、造型、烘烤而成［12-13］。本實驗所使用干酵母為釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae），又稱面包酵母或出芽酵母。釀酒酵母是發酵中最常用的生物種類。釀酒酵母的細胞為圓形或者橢圓形，直徑5 ～10 μm，其無性繁殖的方法為出芽生殖［14］。面粉是由蛋白質、碳水化合物、灰分等成分組成的。在面包發酵過程中，起主要作用是蛋白質和碳水化合物。面粉中的蛋白質主要由麥膠蛋白、麥谷蛋白、麥清蛋白和麥球蛋白等組成，其中麥膠蛋白、麥谷蛋白能吸水膨脹，并能阻止CO2的溢出，提高面團的保氣能力，它是保證面包制品具有膨脹、松軟特點的重要條件。面粉中的碳水化合物大部分是以淀粉形式存在的。淀粉所含有的淀粉酶在適宜的條件下，能將淀粉轉化為麥芽糖，進而繼續轉化為葡萄糖供給酵母發酵所需要的能量。面團中淀粉的轉化過程對酵母的生長具有重要作用。酵母是一種生物膨脹劑，面團加入酵母后，酵母即可吸收面團中的養分生長繁殖并產生CO2，使面團形成膨大、松軟、蜂窩狀的組織結構。

2 實驗內容

2.1 面包酵母的顯微鏡觀察

2.1.1 制備酵母菌懸液

稱取1 g干酵母，將其溶于100 mL無菌水中。將配置好的酵母液置于28℃培養箱活化30 min。將酵母液上層懸浮物和下層沉淀物去除，獲得物即為酵母懸浮液。

2.1.2 制作酵母菌臨時裝片

用一次性吸管從酵母菌懸液中吸取一小滴菌懸液，將其均勻地涂在潔凈的載玻片上。將蓋玻片蓋在培養液上，不能產生氣泡。

2.1.3 顯微鏡觀察酵母菌臨時裝片

將酵母菌臨時裝片正面朝上放在載物臺上，用彈簧夾加緊。將光學顯微鏡低倍鏡轉入光路，載物臺升至最高，聚光器升至最高，聚光器光柵放在正確的位置。通過調節粗準焦螺旋，觀察到清晰的圖像，再旋轉推片器旋鈕，將要觀察的圖像調到視野中央。轉動物鏡轉換器，慢慢將高倍鏡轉入光路，并從側面進行觀察，防止高倍鏡鏡頭碰到玻片，輕輕調節細準焦螺旋至圖像清晰。仔細觀察酵母菌的形態結構。在光學顯微鏡下，酵母菌呈圓形或者橢圓形。圖1 中所示酵母菌的繁殖方式是芽殖。其中，有一端芽殖和兩端芽殖，有些尚未與母細胞分離。

圖1 鏡下釀酒酵母（400 ×）

2.2 面包制作與質量評價

2.2.1 配方

面團配方：高筋面粉30 g，植物油3 g，砂糖5 g，鹽0. 3g，干酵母0.4 g，水18 g。

2.2.2 制作流程及注意事項

按照上述配方比例，準確稱取各材料。按順序將高筋面粉、植物油、鹽、砂糖、干酵母和水依次倒入可食用量杯，將其充分攪拌均勻。面粉攪拌成團后，繼續按揉面團，至面團里無明顯小顆粒。將調制好的面團置于可食用量杯中，取適合大小保鮮膜蓋在可食用量杯上。將面團置于28 ℃，濕度50%條件下發酵1 h［14］；取發酵好的面團進行分割造型，注意操作時，不要過于用力，不要將面團中的空氣壓出烤盤，操作板上均要涂上一層油，避免面團粘于其上。在成形面團表面涂少許植物油，180 ℃烘烤20 ～30 min。待面包烤熟后從烤箱中取出冷卻。

2.2.3 面包質量評價

面團經發酵、造形和烘烤，形成面包（見圖2）。

圖2 成品面包

根據GB/T 20981-2007，面包感官評價采用評分標準制［12］，滿分100，其中形狀10 分，彈柔性20 分，平滑度20 分，紋理30 分，色澤15，雜質5 分。

將要評價的面包放置于潔凈干燥的容器中，先目測其形態、色澤，對相應指標進行打分；然后用餐刀將面包切開，觀察其組織和雜質，對相應指標進行評分。根據GB/T 20981-2007 面包，感官評價要求：①形態。完整，豐滿，無黑泡或明顯焦斑，形狀應與品種造型相符；②表面色澤。金黃色、淺棕色或棕灰色，色澤均勻、正常；③組織。細膩，有彈性，氣孔均勻，紋理清晰，呈海綿狀，切片后不斷裂；④雜質。正常視力無可見的外來異物。

3 討 論

3.1 教學注意事項

（1）制作酵母菌臨時裝片所使用的載玻片與蓋玻片應是干凈的，否則會影響觀察。

（2）面包制作的關鍵有兩點，原料攪拌與面團發酵。通過攪拌，使得各種原材料均勻混合在一起；加速吸水形成面筋；進而形成均一具有面筋結構的整體。攪拌的最佳結果為面團表面干燥有光澤且細膩柔軟，切不可攪拌不夠（面筋未能中分擴展，延展性不好）或者攪拌過度（面筋被打斷，不能貯存發酵形成的氣體）。面團的發酵是一個復雜的生化反應過程，在酵母和各種酶的共同作用下，把碳水化合物逐步分解，最終產生二氧化碳氣體使面團膨脹，形成膨大、松軟、蜂窩狀的組織結構。攪拌形成的面筋網絡具有一定的彈性、韌性和延展性，可以保存住發酵形成的二氧化碳氣體。影響發酵的因素很多，如酵母用量、面團溫度、各配方的用量以及造型操作。

3.2 教學組織

通識類實驗課的目的在于拓展學生的知識層面，培養學生的綜合素質。此實驗內容與生活緊密相關，實驗原理通俗易懂，實驗操作簡單、安全。酵母菌與人類關系密切，被認為是人類的“第一種家養微生物”，廣泛應用于酒類的生產，面包的制作，乙醇和甘油發酵等。同時，在基因工程中，酵母菌是最好的模式真核微生物。非生物專業學生沒有相關的實驗基礎，所以在觀察酵母菌時沒有提供酵母菌斜面，而是提供干酵母作為實驗菌種，這樣降低了對操作者的要求，也提高了實驗成功的概率。不僅如此，將生活中常見的物品應用于實驗，不僅可以提高學生的參與度，同時加深了學生對于酵母菌的認識與理解。

3.3 教學拓展

通過本次實驗內容的學習，學生可以從微生物學角度解釋生活中的一些現象，如饅頭和面包發酵、啤酒釀造。同時，學生可以將課上所掌握的知識和技能運用于生活中，能夠獨立制作面包、饅頭等。本實驗可以大大提高通識類實驗課的影響力。

4 結 語

“酵母菌的觀察和面包發酵”實驗兼備科學性，趣味性，安全性和可操作性，適合幫助非生物專業的學生提高其綜合素質。本實驗的科學性可拓寬學生的知識面，幫助學生培養成為綜合型人才；其趣味性可激發學生的學習興趣，并將所學到知識運用到實際生活當中；其較強的操作性可鼓勵學生的學習自信心，促使學生努力認真完成實驗。本實驗在學期期末教學評教中獲得一致好評。