微生物的培养技术范文

导语：如何才能写好一篇微生物的培养技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词:实验教学 无菌操作 科学性 安全性

开展高中生物选修教材“实验二:学习微生物培养的基本技术”实验,旨在培养学生实验操作能力和探索科学知识的方法与技巧。作为一名实验教师,做到“课内得法,课外得意,得法于内、受益于外,立足课内、辐射课外”,既是责任和义务,也是时展的需要。开展此实验的过程中,笔者认为除了明确目的、理解原理、掌握实验程序外,还应该注重以下几个方面:

一、建立“微生物无所不在”的概念

微生物是指用肉眼看不见或看不清楚的微小生物,如细菌、病毒等。由于肉眼看不见,所以学生常常不太清楚外界环境和所有与环境接触的身体各部位均有微生物的存在。实际上,它们广泛分布于室内外的空气,水、土壤、桌、凳及身体表面的皮肤、黏膜、温泉、海底等处。可以说微生物无所不在,无孔不入。因此,在学生第一次进入微生物学实验室时,建立起“微生物无所不在,无孔不入”的概念,这样才能真正体会到消毒、灭菌,无菌操作技术的必要性和防止外界微生物对培养物污染的重要性。

二、正确理解无菌操作内容

教材中只提到操作者用肥皂将双手洗净,擦干,再用酒精(体积分数75%)棉球擦手这一点内容,主要强调接种的程序。笔者认为这些内容不够全面,也引不起学生足够的重视,甚至会误导学生认为这些就是无菌操作的全部内容,只要按部就班,就会防止外界微生物对培养物污染了。对此,实验前对学生要进行必要的补充和说明:(1)一切用具和培养基要严格灭菌;(2)操作环境要无菌,最好在无菌室或接种箱中进行;(3)时刻要注意用火焰封口;(4)接种操作的同学要穿实验服、带口罩。因为一方面,周围环境和体表都不同程度存在大量的微生物,虽然大多数属于正常菌群(非致病菌群),但少数致病性菌进入破损的皮肤或传入口内或眼睛等处,会引起感染;另一方面,有些微生物在一定的部位是非致病菌,当条件改变时也可能是条件性致病菌。还有非致病菌性向致病性突变的可能。因此,严格进行无菌操作是实验成功的保障,也是提高环境意识的有效措施。

三、注重实验的科学性

微生物培养的过程,对于学生而言,也是观察的过程,教材仅提到将接种后的试管放入恒温箱内,在25℃下培养5～7天,或在37℃下培养24小时。对于如何观察,观察中应注意哪些事项,没有具体强调和说明。我认为,教学过程中教师引导学生对微生物培养的科学性进行必要的讨论,在实验课上发现,实验小组在称量中有随意性,天平、量筒使用不规范,增大了误差。制备培养基的过程中,忽视灭菌环节的重要性,灭菌后的培养基出于好奇,随意接盖、取棉塞,忽略了灭菌是否彻底的进一步检验。接种过程中,不严格遵循接种程序,手忙脚乱、增加了一定的危险性,污染率较高。培养和观察的过程中,由于出于好奇,随意接盖,为了提高培养温度,甚至放到太阳底下晒,等到观察、记录菌落数时才发现部分培养基忘贴标签等等。这样会影响实验现象及结论的形成。笔者认为,以“学习微生物培养的基本技术”实验为突破口,引导学生讨论微生物培养的科学性,如除了温度外,在具体的培养环境中还应注意哪些因素影响?观察过程中能否随便接盖后习惯性用手去摸或者用口去吹,或者用鼻子去闻?实验结束后,为什么要洗手?培养物、培养基、棉塞、试管及培养皿如何处理、洗涤等,进一步培养学生严谨的实验态度和实验习惯。

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关键词：城市生活垃圾 微生物 强化微生物处理技术 基因工程

在MSW好氧生物降解过程中，细菌凭借强大的比表面积，可以快速将可溶性底物吸收到细胞中，进行胞内代谢。总的来说，其数量要比放线菌和真菌多得多。当然，在不同的环境中分离的细菌在分类学上具有多样性，主要有假单胞菌属（pseudomonas）、克雷伯氏菌属（klebsiella）以及芽孢杆菌属（bacillus）的细菌[1]。在堆肥过程中，细菌总数的变化趋势是高-低-高。堆肥初期，有机废物中携带有的大量细菌分解有机物质释放能量，使堆体温度上升，此时，常温细菌受到抑制，嗜温细菌活跃；当堆温升至高温阶段，只有少量的嗜热细菌可以活动；高温期过后，随着有机成分的减少，堆体温度降低，嗜温及常温细菌又开始活跃，使细菌总数上升。整个好氧降解过程中，嗜温细菌是堆肥系统中最主要的微生物。

自然界中的微生物总是杂居在一起，即使一粒土或一滴水中也生存着多种微生物。为了提高工艺中某种有效微生物的质量（纯度），提高处理效率，必须进行微生物的纯种分离技术。常见的纯种微生物的分离方法有平板划线分离、液体稀释法分离、利用选择培养基进行分离以及菌丝尖端切割分离[4]。

将已经熔化的培养基倒入培养皿中制成平板，用接种环沾取少量待分离的材料，在培养基表面平行或分区划线(图1)，然后，将培养皿放入恒温箱里培养。在线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐渐减少，最后可能形成纯种的单个菌落。

将待分离的样品经过大量稀释后，取稀释液均匀地涂布在培养皿中的培养基表面，培养后就可能得到单个菌落。

不同的微生物对不同的试剂、染料、抗生素等具有不同的抵抗能力，利用这些特点可配制出适合某种微生物生长而限制其他微生物生长的选择培养基。用这种培养基来培养微生物就可以达到纯种分离的目的。

这种方法适于丝状真菌。用无菌的解剖刀切取位于菌落边缘的菌丝的尖端，将它们移到合适的培养基上培养后，就能得到新菌落。

纯种分离后还要将微生物接种到垃圾中进行生物处理，但由于接种微生物的生存环境发生了变化，故在微生物适应周围环境前，处理效率达不到理想的效果，因而直接在垃圾中进行微生物接种的处理效果则应好于微生物纯种分离后再接种的处理效果。直接在垃圾中进行微生物接种可采用多种方式，如：垃圾渗滤液循环、加入一定比例的垃圾腐熟物等。

微生物对垃圾的降解是在多种微生物的协同作用下完成，在适宜的条件下，微生物协同作用能力的大小取决于微生物种群的大小与结构的稳定性。一般说来，生物的种群越大，其自动调控能力越好，适应性就越强，结构越稳定。经垃圾渗滤液循环或向待处理的新鲜垃圾中加入一定比例的垃圾腐熟物进行强化接种培养后，微生物的种群扩大，且循环次数越多，微生物的数量和种群就越大，这样就会更有利于对垃圾的降解。

研究表明，单一的细菌、真菌、放线菌群体，无论其活性多高，在加快垃圾生物降解进程中的作用都比不上复合微生物菌群的共同作用[5]。微生物菌剂是采用分离、筛选的有效微生物，配合一定的处理工艺和设备，通过合理地调配各种有效微生物的含量，进行筛选、培育MSW生物处理的高效复合微生物菌剂，进而来调节菌群结构、提高微生物降解活性，提高微生物降解有机成分的效率。复合微生物菌群中既有分解性细菌，又有合成性细菌；既有纤维素分解菌、真菌，又有放线菌。向工艺中添加复合微生物菌剂，不仅增加了工艺中微生物初始浓度，而且改善了工艺中微生物的种群结构。作为多种细菌共存的一种生物群落，依靠相互间共生增殖及协同作用，代谢出抗氧化物质，生成稳定而复杂的生态系统，使得整个生物降解过程中微生物数量保持相对稳定，处理效果较佳[6]。

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【关键词】食品微生物；检测技术；进展研究

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

1前言

食品微生物是指与食品有关的微生物的统称，包括有食源性病原微生物、生产型食品微生物、食物变质。由于食品微生物对人身体健康的重要影响，采用先进的检测技术对其进行准确、有效的检测也显得尤为重要。

2食品微生物检测技术进展及研究

2.1分析化学检测技术进展及研究近年来，在食品微生物检测技术中，随着应用仪器与技术的不断更新，分析化学检测技术也朝着多元化的方向进行发展。分析化学检测技术包括有气相色谱·质谱联用检测、高效液相色谱检测、液相色谱·质谱联用检测、气相色谱检测等。分析化学检测技术主要是通过对食品微生物化学组成的分析来进行鉴定与区分。此种检测技术的应用，开辟了食品微生物检测与鉴定的新途径，对微生物检测的准确性有着显著的促进作用。

2.2PCR检测技术的进展及研究PCR检测是利用聚合酶链反应，将模板DNA、Taq酶、镁离子、双蒸水、缓冲液等混合物装入PCR微型管内，并在可编程调控的PCR仪上来完成检测。PCR检测技术自从1985年发明以来，通过不断地完善与改进，应用于食品微生物检测中时具有较高的敏感性与准确性。PCR检测技术包括有免疫PCR、多重PCR、反转录PCR等，每种PCR检测技术都可准确地检测到相对应的病菌与微生物，但其也主要是针对食品当中病原菌的特异性靶基因进行定位检测，且PCR检测技术还存在假阳性、定量困难等问题，还需进一步地完善[1]。

2.3核酸探针检测技术的进展及研究核酸探针技术主要是利用同位素或者其他标记方法，对已知核苷酸的序列DN段进行标记，并将其加入已变异的DNA样品当中，进而通过一定的条件作用达到食品微生物检测的目的。核酸探针技术检测食品微生物具有敏感性、特异性等优势，但其在检测时需对检测样品进行一段时间的培养，且检测方法及过程比较复杂，并对毒素污染的不含产毒菌的食品无法进行准确检测。

2.4免疫分析检测技术的进展及研究免疫分析检测技术包括酶联免疫吸附技术与免疫荧光技术，酶联免疫吸附技术是将抗体或抗原吸附于固相载体上并进行免疫酶染色，待底物显色后，再经由定量或定性来分析有色产物量，进而得到微生物的检测结果。此种检测技术结合了放射免疫测定法与免疫荧光法两者的优势，具有反应灵敏、准确性高、可定量、适用范围广等优点。近年来，随着酶联免疫吸附技术的完善，对检测食品中沙门氏菌、大肠埃希菌、金黄色葡萄球菌等检测做出了卓越的贡献。

而免疫荧光技术主要是通过在食品样品上直接滴加已知特异性荧光标记的抗血清，并经洗涤后在荧光显微镜下进行观察，从而得出检测结果；另外，也可采用间接法先于检样上滴加已知特异性荧光标记的抗血清，待其产生反应后再进行洗涤，并加入荧光标记的抗体进行观察。免疫荧光技术主要可用来检测葡萄球菌毒素、李斯特菌、沙门氏菌等，其特异性强、敏感性高、检测速度快，但也存在一些客观性的不足，还有待进一步在研究与改进。

2.5生物传感器检测技术的进展及研究对食品微生物以生物传感器检测技术进行检测时，其主要是将生物受体复合物（包括酶、核酸、抗体、多糖化合物等）与物理化学传感器直接连接，并通过动态、实时观察特异性生物，来分析其微生物的种类。生物传感器检测技术包括有免疫传感器、酶传感器、DNA杂交传感器、微生物传感器等，虽然其在食品微生物检测领域中的应用比较广泛，但其敏感性还存在一定程度的欠缺，具体的发展与完善有待进一步研究。

2.6放射测量检测技术的进展及研究放射测量技术作为化学与物理相结合的一种微生物检测技术，主要是对培养基内的微生物进行检测。放射测量法的检测原理比较简单，其检测方法类似于碳元素追踪法，通过利用培养基内细菌生长、繁殖的过程，来确定样品中微生物存在与种类。放射测量检测技术具有简单、准确、快速、自动化等诸多优势，其也被广泛应用于食品微生物中大肠埃希菌的定量检测当中[2]。

2.7电阻抗检测技术的进展及研究电阻抗检测技术的检测原理为，培养基中微生物在不断生长过程中，可将其电惰性底物代谢成为活性底物，进而使得培养基中电导性增大，且培养物的阻抗降低。另外，培养基中微生物在生长过程中可产生一种特征性阻抗曲线，可依据电阻改变的图形对检测细菌进行鉴定。电阻抗检测技术具有反应速度快、重复性好、敏感性与特异性强等优点，在食品微生物检测中的应用也比较广泛。

3食品微生物检测技术的发展趋势

基于食品微生物检测技术中目前存在的不足之处，其发展趋势必将朝着以下几点进行：

①标准化与国产化。从我国目前对食品微生物的检测情况来看，大多数检测都是采用国外的快速检测法，这也造成了检测成本高，缺乏国家相应的标准等缺点。因此，大力在引进并融合国外的先进技术，研究出符合我国检测产品标准的检测技术，同时还需加大力度建立国家标准与规范。②提高质量与准确性。应用新工艺、高科技，提高与实验相关产品的质量，并优化设计特殊培养基，进而提高检测技术的灵敏度与特异性。③充分发挥各检测技术的优势。在进行食品微生物检测时，必须熟知各种检测技术的优缺点，有效地做到扬长避短，从而使其检测技术能够最大程度地发挥自己的优势[3]。

4结束语

随着科技的快速发展，相信在不久的将来，各种存在缺点的食品微生物检测技术将会被新型、先进、简便的微生物快速检测技术所替代。通过对检测技术与标准的不断完善与规范，使其能为人类的公共卫生、疾病预防、饮食健康等方面做出巨大的贡献。

参考文献

[1]王云国，李怀燕.食品微生物检验内容及检测技术[J].粮油食品科技，2010，3（3）：40-43.

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关键词：变性梯度凝胶电泳；微生物实验；实验教学改革

中图分类号：G462 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）39-0247-02

微生物学是高等院校生物类专业的一门重要专业基础课，是一门实验性和应用性很强的学科。微生物学实验是微生物学的重要组成部分，是现代生物学技术的重要基础，对于学生加深理论知识的理解，培养创新与实践能力具有非常重要的作用[1]。传统的微生物实验教学内容一般以验证性和演示性为主，注重培养学生的基本实验技能，但对学生综合实验技能和创新能力的培养有待提高。随着国家对创新人才的需求，适当增加综合性和研究性实验内容的比重是微生物实验教学改革的发展方向，对于提高学生的思维能力、动手能力有着积极的作用[1-3]。

本校非常重视实验教学改革工作，鼓励学生在掌握基本实验技能后，积极参加设计性、研究性实验，包括院校两级的大学生科研立项或教师的研究课题，并给予相应的创新学分。通过该项措施进一步激发了学生的学习兴趣，并有效提高了学生的实验技能及分析问题和解决问题的能力。目前微生物实验教学主要包括传统的微生物实验技术，随着分子生物技术的发展，微生物研究技术突破了以往主要依赖纯培养物的局限性，特别是在生态环境样品中的微生物群落结构分析中，基于PCR扩增的分子生物学方法逐渐取代了传统的培养方法，大大拓展了微生物研究的范围[4]。因此，我们在后续的研究性实验中引入了变性梯度凝胶电泳在微生物群落结构分析中的应用等创新型实验项目，使实验教学从基础性向综合性和研究性推进。

一、变性梯度凝胶电泳（DGGE）技术概述

由于自然环境中微生物生存条件的复杂性，大多数微生物以未可培养的形式存在。DGGE是一种不依赖微生物培养技术的研究方法，能快速、准确鉴定环境中微生物种群，在揭示复杂微生物群落演替规律和功能基因多样性方面具有独特的优越性，已被广泛应用于微生物分子生态学研究各领域[5]。DGGE技术的基本原理是在聚丙烯酰胺凝胶的基础上，加入呈梯度分布的变性剂（甲酰胺及尿素），双链DNA分子部分解链导致电泳迁移率降低，而序列不同的DNA分子解链行为不同，在凝胶中的移动速度也就不同，从而使得长度相同而序列不同的DN段分离。因此，通过测序分析凝胶上不同的谱带，可以检测微生物种群的遗传多样性和动态变化[6]。DGGE技术的工作流程主要包括以下几个步骤：（1）环境样品的采集；（2）样品中微生物基因组DNA的提取；（3）DN段的PCR扩增；（4）PCR产物的DGGE分析；（5）DNA条带的序列分析。

二、变性梯度凝胶电泳技术在微生物实验教学中的应用

变性梯度凝胶电泳技术是一项综合性较强的实验技术，涉及的知识面较广，要求学生既要有全面扎实的理论知识，又要求较强的实际动手能力。我校的微生物学实验安排在大学二年级的上学期，通过学习使学生掌握微生物学实验的基本原理和操作技术。此外通过后续的生化分析技术和分子生物学实验等课程，学生掌握了聚丙烯酰胺凝胶电泳、基因组提取和PCR扩增等实验技术。因此该项研究性实验项目主要面向大学二年级和三年级的学生，我们为学生提供开放的实验室环境，学生自己组成实验小组，可根据自己的实际情况安排时间。整个实验由学生实验小组开展并完成，同时在实施过程中配备指导教师进行随时指导。根据学生的学习兴趣并结合实验室的科研课题，我们近几年开设了多项DGGE技术在微生物研究中应用的实验，包括《氯嘧磺隆对土壤微生物类群的影响》、《SBR反应器中聚磷菌群的结构分析》、《不同森林土壤中产漆酶细菌群落结构的研究》和《厌氧污泥对偶氮废水的脱色及污泥菌群结构分析》等研究性实验项目。环境样品中DNA的提取是影响微生物多样性的DGGE检测结果的重要因素[7]，学生通过比较不同提取方法对DNA产量和纯度的影响，确定了针对不同的实验样品（土壤或污泥）的最佳提取方法，在这一过程中加深了对DNA提取原理和方法的认识。通过DGGE图谱的分析，学生可以直观地了解到污染胁迫等环境条件下微生物群落结构的改变及优势菌群形成的动态过程，更加深刻地理解富集培养技术在分离特定功能微生物上的应用。学生通过后续的序列比对分析，可以学习到相关环境中常见的微生物优势菌属，特别是一些非培养微生物序列的出现丰富了学生对微生物多样性的认识。通常面向本科生开设的微生物实验主要以好氧微生物为对象，因此学生接受的微生物学知识侧重于好氧微生物，对厌氧微生物的接触和认识较少。我们通过引入厌氧环境中微生物结构分析等实验项目，使学生有机会接触厌氧箱的使用，掌握厌氧微生物的培养方法等实验内容，进一步丰富实验教学内容，深化实验教学改革。

三、小结

分子生物学技术的发展，展示了一个更为丰富的微生物世界。与目前基于高通量测序的微生物多样性分析方法相比，DGGE技术具有快捷、方便、成本低等优点，适合应用于微生物创新实验教学。通过这些研究性实验的开展，使学生完成无法在正常教学时间进行的实验内容，拓展了与其他学科实验技术的综合应用，在激发学生学习兴趣的同时，不仅提升了学生的实验操作技能和团队协作能力，而且增强了综合思考及分析解决问题的能力，为独立完成毕业论文实验及今后从事科研工作打下了坚实的基础[8]。

参考文献：

[1]张萍华，蒋冬花.微生物学创新实验教学体系的构建与实践[J].微生物学杂志，2013，32（3）：107-109.

[2]袁生，徐旭士，戴传超，何伟，张茵，尚广东，戴亦军.微生物学实验课程的改革与实践[J].高等理科教育，2012，（2）：138-140.

[3]贾艳萍，张兰河，马姣.立足学科发展的微生物学实验教学改革研究[J].实验技术与管理，2012，29（12）：26-32.

[4]李晓然，吕毅，宫路路，柳陈坚.微生物分子生态学发展历史及研究现状[J].中国微生态学杂志，2012，24（4）：366-369.

[5]李琬，李景鹏.分子生物学技术在堆肥微生态研究中的应用研究进展[J].中国农学通报，2012，28（18）：20-25.

[6]王洋清，杨，李勇.DGGE技术在森林土壤微生物多样性研究中的应用[J].生物技术通报，2011，（5）：75-79.

[7]高慧琴，刘凌.PCR-DGGE技术中不同DNA提取方法综述[J].安徽农业科学，2011，39（1）：52，102.

[8]高健，周建良，蒋本桂，张洁.普通微生物实验教学全面开放理论的建构[J].当代教育理论与实践，2012，4（3）：113-114.

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1 传统的微生物学实验教学的局限

传统的微生物学实验教学往往忽略学生的学习兴趣。在微生物学理论课程的教学过程中，为了提高学生?W习兴趣，教师往往会“讲历史故事”。包括生动的讲解微生物发展史上重要科学家的有趣故事或者经典的实验，例如科赫、巴斯德、莱德伯格等科学家的故事，经典“影印培养实验”等。但是在微生物学实验教学的课堂上，教师往往直接向学生介绍实验原理、实验材料、实验步骤，然后学生按部就班去做实验。这种传统的教学方法，只是对微生物学理论课中所涉及知识的验证，大大降低了学生学习的兴趣[1]。

传统的微生物学实验教学缺少对学生创新思维、实践应用能力的综合培养 。传统的微生物学实验教学为了在计划时间内顺利完成实验课，提高学生实验操作的成功率，往往实验设计是“程序化”的，实验取材、试剂配置、实验准备工作等都由实验员代劳，并且实验结果是单一的[2]。因此传统的微生物学实验教学压缩了学生动手的时间，抑制了学生自由发挥的空间，学生通常是固定和定向思维，根本就谈不上分析和解决实际问题了[3]。

传统的微生物学实验教学的专业特色不明显。我学院微生物实验室除面向生物工程专业的学生外，还承担了生物技术制药专业、食品安全专业以及园林园艺专业的微生物实验课程。但是存在不同专业开设完全相同的综合实验的情况。因此，我们在体现专业特色与综合实践能力培养方面做得不够，还需进一步改革和完善。

2 提高微生物学实验教学的措施

2.1 应用开放式微生物学实验教学提高学生学习兴趣

开放式微生物实验教学模式中，学生可以自己提出假设，自主设计并完成实验内容。在兴趣驱动下，学生更愿意花远远超出正常实验课的时间去查资料、做调研、自行设计实验等[4]。例如当我们课程学习到病毒章节时，教师通过 “讲现代故事”的方法提升学生学习兴趣，包括埃博拉病毒、中东呼吸综合征（MERS）、寨卡病毒等等，还有食品安全相关的“细菌门”、“质量门”、“酸败门”等事件。部分学生对病毒和致病菌的PCR检测技术很感兴趣，并且提出了设计新型PCR仪的想法。比如开展“土壤中微生物的分离”实验时，学生可以结合自己的专业 和兴趣，设计多种实验方案。单单就取材地点，同学们就设计很多种方案，包括农田土壤、校园山坡土壤、食堂附近土壤、苗圃土壤等等。同学们筛选的目标微生物也各有不同，包括产蛋白酶的微生物、产淀粉酶的微生物、具有拮抗功能的放线菌等等。因此通过开放式微生物实验教学，学生能自由发挥、自由设计，学生获得了极大的自由度 、 不知不觉中提升了学习的兴趣和锻炼了自主思考能力。

2.2 开展研究型微生物学实验教学培养学生创新思维能力

微生物学实验课的教学既要求学生掌握实验技术，又要培养学生分析问题和解决问题的能力，因此建议将一部分简单的验证性实验向创新性、综合性实验拓展，不断完善微生物学实验教学效果[5]。例如“水体中大肠菌群的鉴定”实验，同学可以自由取材，包括自来水、污水、池塘水、桶装水等等，由于材料不同结果则各不相同，这种研究型实验更能激发学生的科研兴趣。以大肠杆菌为实验对象，从标本的采集处理、微生物的分离培养、微生物形态观察、生化指标检测、到水质监测标准应用等等相互结合，该实验就由简单的验证实验转向综合性实验。

我学院针对生物工程卓越班的学生实施了导师制度，让学生参与教师科研活动，提高学生科研素养。目前，大学生创新项目已经走进全国各大高校，各个高校给学生们提供了丰富的机会和良好的实验平台，有助于提高学生的动手能力和创新能力。我学院依托我校大学生创业创新中心，鼓励学生多多开展创新性课题研究。近几年来，我学院学生参与的微生物相关的创新课题包括：“优势脱氮微生物的筛选及复合型微生物净水剂的研制”、“启动子区优化和宿主菌的基因修饰提高pHsh表达效能”、“低频磁场和超声波对安络小皮伞菌产多糖的影响研究”、“ 金属硫蛋白的可溶性表达及发酵工艺研究”等。将微生物学实验教学与大学生创新项目、教师科研项目相结合，能极大地激发学生进行微生物相关实验的兴趣，提升微生物实验教学效果，同时也培养了一批“科研小助手”。

2.3 体现专业特色构建微生物学实验教学新体系

目前的微生物实验一般分为三个模块，分别为验证性实验、综合性实验以及创新性实验[6]。最能体现专业特色的主要在综合性实验以及创新性实验。所以结合专业特色，不同专业的综合性实验以及创新性实验设置的实验项目也应该各不相同。例如，微生物实验是我校生物工程专业必修课，要求要比其他专业高，不仅要求熟悉常规菌株的筛选， 还要掌握基因的克隆与表达、纯化等技术。例如，对于生物工程专业，我们利用微生物学教研室保存的材料，开展了综合实验“木聚糖酶高产菌株的筛选、表达、纯化和酶活测定”；对食品安全专业的学生，侧重于对食品中有害微生物的检验实验；而对于园林园艺专业的学生，则侧重于植物病害相关的于微生物的检验与鉴定。实践证明，体现专业特色的微生物学实验教学，可加深学生对本专业的认识，提高实验教学质量和学生的专业素养[7]。

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关键词：高职教育 中药学微生物教学 建议

1、对教材的思考和建议

药学微生物课的教学内容应主要以实践教学为主， 重点培养学生的动手能力， 理论教学以满足生产第一线工人够用为度，因此， 教材的实践课课时应多于理论课课时， 内容要紧密结合微生物技术岗位的需要， 必须具有实用性， 强调生产技术与技能知识的应用， 强调现场技术与新工艺的学习， 理论知识则不求深但求浅、新、易懂、与实际要求同步， 使学生产生兴趣， 能满足生产第一线工作人员需要就行。

目前大部分供高职院校使用的药学微生物教材是本科教材的缩写本， 主要还是侧重理论教学， 不符合要求， 有必要从实践教学为主这一角度出发， 重新编写适合高等职业教育中药学微生物教学的教材， 建议以技术为主线编写供高职药学微生物课教学使用的教材， 而将一些相应技术必需的理论知识， 依于技术要求，穿插到各章， 说清楚为度不必延伸， 重点强调知识的针对性、实用性和应用性。

2、 对教学模式的思考和建议

2.1理论教学

高职教育重点培养学生熟练应用技术能力的目标决定其药学微生物课教学必须以实践为主， 理论为辅。因此， 理论课的课时约占微生物课总课时的 1/3比较合理。要保证在课时缩短的情况下能教授给学生够用的理论知识，采用多媒体授课， 以增加课容量， 同时在教学的过程中还要尽可能发挥多媒体的优越性， 注意理论为技术服务。

2.2实践教学

2.2.1实践项目的安排：高职教育的目标是为企业培养生产第一线的技术工人， 生产企业需要的是稍经培训就可以直接上岗的成熟人才， 要使学生毕业后能迅速胜任药学微生物技术岗位的工作， 就必须加强高职学生药学微生物基础操作技能的训练。从心理学角度看， 操作技能要靠有计划有步骤的反复练习来培养， 因此， 在实践课的实验项目安排上， 可按实验教学内容的相似性分成显微镜的使用及微生物染色制片技术、微生物的人工培养技术、解决实际问题的综合提高实验技术三个模块， 集中安排实验， 每一模块反复训练一类技术， 培养一种能力。如：将显微镜的构造与使用、单染色技术、革兰染色技术、酵母观察技术、霉菌观察技术、放线菌观察技术、微生物数目直接测定技术、微生物大小测定技术等实验归在显微镜的使用及微生物染色制片技术模块中集中安排， 可不断重复训练显微镜的使用及微生物的染色制片技术，培训学生在显微镜下初步鉴别微生物种类的技能，做到重复训练技能却不重复实验内容， 每次既是旧技术的训练， 又有新内容， 保证了学生实际动手能力训练的质量， 又不因单一的重复而使学生产生厌倦。

2.2.2实践教学课堂实施：一个完整的微生物实验环节包括实验前准备、实施实验、实验结果观察和记录、实验后器具的清洗等， 实验环节拖得较长， 不能在 2 个课时的时间内完成，应重视让学生接触药学微生物实验的各个环节。若这些实验按传统的安排， 每个实验单独进行， 则一个学期做不了几个实验， 达不到强化训练微生物基本操作技能的目的， 但若将二至三个实验科学合理地穿插安排， 就能做到既能使实验课时间安排紧凑， 又能使学生接触完整的微生物实验环节， 培养出药学微生物基础操作技能全面的人才。如：做分离实验时， 在实验课的前 30 min 让学生在充分预习实验指导的基础上为下次的诱变技术实验准备须提前消毒的东西， 安排值日生负责， 利用中午及下午第三节课后的时间消毒； 在实施实验过程的空挡穿插观察纪录上一次接种实验的结果， 实验结束时让学生按照微生物实验安全规则的要求清洗实验后的器皿和做好实验室卫生， 教师则把握讲授、示范、指导的尺度等。

3、对课程考核的思考和建议

考核的形式和内容要根据高职教育中药学微生物课教学的目标而定。理论部分可采取授课教师命题和阅卷， 技能部分分为口试和实验实地操作两种方式考核， 考虑到学生将来的工作岗位是药品企业生产第一线技术工人，其任何操作的失误和不规范都可能给企业带来巨大的经济损失， 因此， 将一些与实验操作相关的规则、注意点等， 如：接种环在使用前后都要消毒等问题， 连带标准答案预先出给学生， 让学生去背后采取抽签面试口答的形式考核； 对于一些基本实验技术， 如：无菌接种技术、显微镜操作技术等， 采取实验实地操作的形式考核， 具体做法是：将实验技术的每一细小操作环节的操作要领， 各环节的评分标准预先告诉学生，让学生有针对性的复习后， 同样也采用抽签的方式由一个老师对应一个学生， 严格考查每一技术的细小操作环节，每个操作环节都记下， 以保证实验操作技术的规范性和准确性。

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关键词：空气微生物；微生物污染；微生物监测

中图分类号：X831

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）8009102

1引言

人类的生存离不开大气，空气作为人类生存的必须条件以及重要物质，它保证了人类进行生产等活动，但是，从另一个角度来看，有污染的也会威胁到人类健康。特别在现代社会中，随着人口数量的急剧增长，大地植被覆盖面积减少，加上一些不正规的动物养殖场和垃圾处理厂，如果没有做到有效的卫生防治措施，会造成十分严重的空气污染。空气中的微生物数量急剧上升，并且这些微生物中包含了大量威胁到人类健康的病原微生物，这些微生物会随着人类的呼吸，通过呼吸道进入人体肺部，可能造成呼吸道疾病或者肺部感染。所以，空气微生物的监测对于保护人类健康是十分有意义的。

2空气微生物污染及其污染现状

虽然空气微生物不能被人类的肉眼所看到，但是其作为生态系统的一个组成部分，也是不可被忽视的。空气微生物一般由一些细菌、病毒、放线菌等细微生命体构成，在不同的地方其组成浓度一般不同，空气微生物的数量也是空气质量的重要标准。空气微生物的种类繁多，目前的研究表明，空气中的真菌种类多达4万多种，而细菌和放线菌的也有上千种。这些空气微生物来自于地球表面的各个地方，如土壤，湖面等，并且人类的活动也是空气微生物的来源，其中，需要特别注意的是一些养殖场、垃圾处理厂等地方，由于有大量的动植物，会导致空气中出现大量微生物。这些空气微生物并不会直接在大气中存在，虽然一部分空气微生物对于这种较干燥的环境以及紫外线有一定的抗性，但是空气微生物在空气中还是多以微生物气溶胶的形式存在，此外，真菌会以单个孢子的形式存在于大气中。微生物气溶胶，简单的来说，就是存在于空气中的一个分散体系，其实质是一些固态或者液态的微粒，在这些微粒上依附着微生物。根据不同的空气微生物种类，这些微生物气溶胶颗粒的大小也是不同的，较小的微生物气溶胶颗粒粒径只有0.1μm，而较大的生物气溶胶颗粒例如花粉的粒径可以达到100μm。这些微生物气溶胶在大气中停留的时间不会太久，根据当地的气候情况，都会带动微生物气溶胶的运动，它们最终会在气流的运动或者其它原因向下落到地表或者动植物的表面。

近几年，对空气微生物的研究已经取得了一定的发展，但是就目前国内的传染病状况而言，情况不容乐观。禽流感病毒依然在进行大范围的传播，就如几年前的肺炎一样，席卷这片大地。如今，禽流感病毒从一个地区，通过大气，传播到另一个地方，对国内甚至是全球都造成了较大的影响。因此，必须加大对空气微生物的研究，减小空气微生物污染的程度，并且需要将环境监测和公共卫生管理进行相适应的结合，保障人类的健康。

3基于微生物生长的空气采样器

随着社会的进步，利用一些现代化的技术手段，经过不同研究者的设计，目前已经有了多种基于微生物生长的空气采样器。最基本的有通过自然沉降的方法进行采样，这种方法即利用微生物自身的重力，让空气中的微生物颗粒缓慢的自然沉降，通过一段时间的采集，空气中大部分微生物已经落到下面带有培养介质的装置上，即完成采集，同时进行后续的培养。但是这种方法的缺点很明显，一些悬浮在空气中的小颗粒的微生物，不能被此方法检测到，同时，外界空气的流动也会对此采样方法的结果造成较大的影响，所以，这种方法一般仅仅作为一些菌粒子沉着的研究。为了避免上述采样方法的缺陷，研究人员发明了通过静电进行采集的方法，并制造出了静电沉着采样器。这个仪器通过制造高压静电场，让空气中的微生物带上一定量的电荷，这时，这些微生物就会被同时带有相反电荷的采集面吸引，这样就完成了空气中微生物的采集工作。但是，有一个问题依然没有得到解决，那就是采集器的采集范围过小。这时候，动力类的采集器便应运而生了，其实质就是在动力类空气微生物采集器内部设置了抽气泵，对于动力类空气微生物采集器，可以进行现场空气抽取采集，相较于传统的利用重力或者静电力的采集器，动力类空气微生物采集器的采集范围更大，并且采集过程更加快速，采集效率得到了质的提升。

经过采集器采集到的微生物，需要进行进一步的培养，一般来讲，利用一些常规的培养基即可进行。但是空气的情况比较复杂，所以在微生物的培养过程中，需要根据实际情况添加适当的抑制剂或者其它选用试剂，同时，空气微生物的培养条件也是必须注意的。

4无需培养的快速微生物检测方法

4.1需辅助试剂类

传统的微生物检测方法因为要进行培养等操作，耗费时间长，且结果误差较大，已经不能满足现代市场的需求。随着微生物实时荧光光电检测技术的出现，便得到了社会广泛的认可，已经在医药等行业得到普遍应用。这项技术将传统的微生物检测技术与现代化的计算机技术相结合，将微生物的检测时间大幅度缩短，并且由于自动化技术的应用，对于人力资源的投资也大大减少。其最根本的技术就是利用三磷酸腺苷与其他试剂的反应，一般是与三磷酸腺苷酶进行酶促反应，通过添加荧光素来显示反应的信号，因为三磷酸腺苷存在于所有的生物中，通过检测这种反应放出的信号，确定微生物的含量。这项微生物检测技术在发达国家如美国以及日本已经得到发展和应用，相应的此类产品也比较成熟。在国内，此项技术也被应用于食品的检测以及卫生监督。

4.2无需辅助试剂类

虽然荧光检测技术有其先进性，但是在使用上，仍然不能避开较为高昂的试剂费用，相较于此，一种新型的检测方法优势更加明显。这种新的检测方法是通过分析生物体的代谢产物以及核黄酸，最终确定微生物的含量，虽然这种方法利用的原理仍然为荧光检测原理，但是相较于传统的荧光检测技术，此方法不用等待酶促反应的时间，能够在瞬间得到数据。此外，这种方法与计算机科学以及自动化技术相结合，发展成为一个实时O控系统，能够实时的提供检测数据，这种设备普遍应用于医药行业，特别是药品制造行业。因为自动化技术的应用，不仅做到了对微生物的监测，从另一个角度看，药品的生产过程没有了人员的参与，也减少了由于人员参与制药过程带来的污染。

5结语

近年来，关于空气污染话题的讨论越演越烈，引起人们的极大关注，要想对此问题作出有效的解决方案，就要对空气中微生物的含量进行准确的监测，瞬时检测系统的使用必然会成为将来的主流检测方法，并且通过对其成因分析，进行有效的治理，保障人类的健康。

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篇8

【关键词】环境工程微生物学 教学 体会

微生物技术是现代高技术之一，对经济建设与社会进步有着深远的影响，它以低耗高效、副产物和副作用小、安全性好，而在解决生态和环境问题等方面发挥着越来越重要的作用。在现代技术的交叉渗透过程中，将微生物技术的基本原理应用到环境工程中，为微生物技术从实验室走向解决环境问题提供了理论基础。在解决目前人类所遇到的人口、能源、废物处理等环境问题中发挥了重要的作用，并显示了可观的经济效益和社会效益。因此，国内许多院校的环境工程专业开设了《环境工程微生物学》课程，并将课程的重点放在了介绍微生物的生态与微生物在解决环境问题的应用上。但同时《环境工程微生物学》在内容与研究方法上和环境工程的其它课程又有较大的差别，所以该课程的教学有它的独特性。

我校水资源与环境学院自开始招环境工程本科生以来，一直把《环境工程微生物学》作为环境工程专业的主要专业基础课之一。目前，我有幸成为这门课程的主讲老师。如何对待该课程的教学? 如何使环境工程专业微生物学教学紧跟学科发展步伐，使学生在系统学习和掌握微生物学基础理论知识的同时，进一步理解防治环境污染、改善与提高环境质量的微生物学原理、技术和方法? 经过近两年的教学工作，感受颇多，特将我对讲授这门课的一些体会总结如下，请批评指正。

1 加强绪论部分的教学

有些人认为绪论没有什么具体内容，在教学上可有可无，有些老师往往是让学生们自学绪论部分。但实际上绪论是一门课程的序曲，又是一门课程的缩影和向导。在绪论的讲授中，授课教师应该介绍微生物的发现及其与人类和环境之间的关系，让学生认识到微生物对于我们人类和环境的重要性;介绍微生物学的奠基、发展历史、现状及发展方向，让学生了解微生物学是在解决实际问题，是在认识自然和改造自然的过程中得到发展的;介绍显微镜的发明者列文虎克、青霉素的发现者弗莱明等为微生物学做出杰出贡献的科学家，启迪学生为科学献身的精神[1];介绍环境工程微生物学当前的研究热点和难点，激发学生的求知欲望。同时，在课程的讲授过程中要多联系生活和实践，努力使抽象深奥的内容变得具体简单。例如，在讲授微生物发酵时，联系酸奶的制作，告诉学生各厂家生产的酸奶呈现不同的风味就是因为不同厂家选用的菌种不同，因而发酵产物不同所致，使学生深刻了解了发酵的不同类型。

2 更新教学内容，加大新知识和新技术的传授

环境微生物学作为一门新兴的边缘学科，随着生物学、微生物学及环境科学的发展而不断呈现出新的内容。特别是日新月异的分子生物学技术已渗透到生物科学和技术的各个领域，尤其是与微生物学关系密切，这更加促进了微生物在环境工程中的应用。为了紧跟时代和学科发展的步伐，培养高质量人才，教师需及时更新自己的知识结构，跟踪学科前沿发展变化的动态，将新的知识和新技术及时增加到教学中来，让学生熟悉和掌握学科前沿性的理论知识和操作技术，为他们将来深入开展研究打下良好的基础。例如，可以讲解有关DNA重组技术、基因扩增技术、DNA测序技术等高新技术在环境工程中的应用现状和发展前景[2，3]，为学生将来开展创新性研究工作奠定理论基础。同时还可以把一些和日常生活关系密切的知识，例如ADIS的传播及预防，SARS、禽流感的爆发与环境污染的关系等等，以科普形式介绍给学生，既活跃了课堂气氛，又拓宽了学生的知识面，调动了学生的学习兴趣，激发学生对科学研究的责任感和奉献精神。另外，把一些有争议的问题引入教学中，也可以开拓学生的专业视野，激发学生智力活动的积极性，培养学生的科研动机，帮助学生认识发现真理的过程，培养其攀登科学高峰的信心和勇气。

3 改革教学模式，激发学生学习兴趣

学习动机是一种内驱力，学习兴趣是学习的最佳动力。只有在充分激发学生的兴趣，调动他们的想象力和参与能力的情况下才能最大限度地发挥效力。环境微生物学研究的对象是人们在通常情况下看不见的微小生物，其教学内容是一些微观的、抽象的、阐述性的内容，并且涉及到遗传学、生理学、生物化学、分子生物学等诸多前沿学科，具有较强的广度与深度。如果不能及时调动学生的学习积极性，那么这些繁杂的内容就会使学生感到味如嚼蜡，毫无兴趣，直接影响学生的理解，最终导致学习效率低下，学习效果不佳。如果激发了学生对课程的学习兴趣，就会增加学生课后查找、阅读参考资料的主动性，这对学生后续内容的学习也是一种鞭策和鼓励。

学生在学习该课程之前，主要学习了数学、物理和基础化学等课程，专业课程学习尚未展开，所以学生对环境工程专业学习微生物目的缺乏认识，在他们思想上有一种根深蒂固的想法，即解决环境问题必须用物理化学的方法。针对这种情况，就需要将工程实践中一些有影响的或与学生生活比较贴近的实例，如:一般的城市二级污水处理厂、城市垃圾资源化系统等内容引入课堂，让学生明白微生物在处理环境问题中有着广泛的应用，从而激发他们的学习热情。

还有，《环境工程微生物学》的前几个章节主要讲述微生物的形态、结构及生化过程，具有概念多、微生物种类多且形态多变的特点，而且由于微生物形体小，无法从日常生活中得到直观的印象，学生普遍感到“看不见，摸不着”。针对这种情况，应当采用多媒体教学的手段，利用一些典型微生物的图片或三维动画形式，描述其形态与生长发育过程，这样既方便讲解又生动活泼，利于学生理解，增加学生学习兴趣，提高教学效果。同时，还要鼓励学生自己动手采集微生物，利用实验室开放时间，自己去观察体会，并通过查资料，关注学科进展，采取互动形式，增加学生从课外获得相关知识的能力。

4 加强实验教学

微生物学是来源于实验的科学，所以我们应着重加强实验教学。环境工程微生物学实验是一门原理性、概念性、实践性、操作性难度较大的课程。比如显微镜技术、制片和染色技术、培养基的制备技术、无菌操作技术、纯种分离培养技术、菌种保藏技术、大气及水中微生物监测技术等。这些都需要特殊的设备和独立的训练，如果没有足够的课时及仪器支持，掌握其中的操作技术是很困难的。环境工程微生物学实验课前期准备工作是一项比较复杂、精细和繁琐的工作，工作量大，连续性强，即使是微小的疏忽也可能造成实验的失败。在做实验准备的过程中必须认真、细致才能保证实验课的顺利进行，这就对实验室老师的素质和教学态度提出严峻的考验。

还有，实验操作过程是培养学生独立工作能力最好的过程。实验中，我们应该采取学生独立思考、自己动手、大胆探索，教师积极引导、注重启发的实验教学模式，充分发挥学生在实验中的积极性和主动性。如在做“细菌革兰氏染色”实验时，我们要求每个学生至少完成3个不同类别典型细菌的正确鉴别染色片，从挑取菌种、涂片、固定、染色、调试显微镜，直到观察到染色的微生物形态，鉴别出正确的菌种为止，整个过程完全由学生自己操作，而且实验的每一步都要非常认真仔细，稍不注意就得不到正确结果[4]。实验中，学生对涂片后固定细菌时的温度高低、洗片环节、酒精脱色的时间等精心分析，反复实验摸索，并在教师的启发下，找出问题症结，直到得出满意的结果为止。实验过程中，我们还应对学生操作时的习惯性问题和错误作重点提示和讲解，并在学生操作过程中及时指导纠正动作，严格要求学生独立完成。

实验课的讲授过程中，我们还应尽可能地开一些综合性地实验。综合实验是一个以学生为主体、学生与教师互动的教学过程，其特点是学生独立自主进行实验的设计、组织、实施和管理。演示性、验证性实验多，而综合性、设计性实验少是过去实验教学中存在的问题，学生对实验过程印象不深，理论掌握不牢，动手能力不强，不利于培养学生的创新能力。为此，我们针对学生比较感兴趣的实验课题，如水、室内空气、土壤和食品中的微生物种类、数量、分布等应用于实验教学，学生通过查阅资料，设计实验方案，由指导老师指导和小组讨论，确定实验方案，提高了学生的分析问题和解决问题的能力，这样激发了学习兴趣，巩固了理论知识和实验技术，也培养了学生的综合运用能力。

微生物学博大精深，微生物在处理环境问题时的优势越来越明显。作为环境工程专业的重要基础课之一，《环境工程微生物学》在学科体系中的地位也越来越重要。如何使环境工程专业的微生物教学进行得更合理，如何使环境工程专业的学生具备较高的微生物学综合素质，相信通过对教学经验的不断总结和改革，通过主讲老师地不断学习提高，最终能够使《环境工程微生物学》的教学工作适应时展要求，为培养具有综合素质的环境科学人才做出贡献。

参考文献

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[2] 张洪勋，王晓谊，齐鸿雁.微生物生态学研究方法进展[J].生态学报，2003，23(5): 988-993.

篇9

一、目前我国食品微生物检测技术分析

目前我国的食品微生物检测的重点项目包括大肠菌群、细菌总数以及致病细菌等等，这些指标都与人体的健康有着密切的关联，并且这些检测指标能够有效的反映食品生产企业的卫生管理水平，同时也能够准确的反映待检食品样品的卫生状况，是衡量食品健康安全质量的重要标准。在通常的食品微生物检测过程中，对于上述指标，只要其中一项指标不符合相关的要求，则待检食品样品就可以被认定为不合格。这些指标之中，大肠菌群指标是检测的重点，因为大肠菌群能够准确的反映出食品样品是否存在着变质现象。目前我国食品微生物检测手段主要包括微生物生理生化试验、血清学分型鉴定、微生物形态观察、噬菌体分型、试管凝集试验以及急性病毒试验等等，通过这些手段能够准确的反映食品样品中的大肠菌群数量、致病菌种类和数量以及细菌总数量等等。检测过程对于试验手段有着很高的要求，目前所采用的实验手段主要有三糖帖试验、硝酸盐还原试验、淀粉水解试验、Kovac试验、糖醇解试验、明胶试验等等。目前食品微生物检测中所使用的试验手段虽然具有很高的准确性，但是相对比较的传统，而且操作不论是在繁琐程度还是在耗时方面都有着一定的劣势。

二、食品微生物检测技术的发展分析

1.放射测量法

放射测量法所测量的主要指标是细菌代谢物中的C14放射量，其基本原理是将含有微量放射性C14的碳水化合物加入到细菌培养液之中，让细菌在代谢的过程中分解这些碳水化合物，因为细菌在代谢和繁殖的过程中会将培养液中的碳水化合物吸收并分解成为二氧化碳和水。细菌代谢物中的二氧化碳就会含有微量的具有放射性的C14，然后再利用放射性检测仪器检测细菌代谢物中的C14放射量，从而断定细菌的代谢状况，并进而推定细菌的总量。利用这种放射性元素的测量方法能够准确的推定出食品样品中的微生物总量，并且整个过程所花费的时间更少，操作也更加的简单。

2.PCR技术

PCR技术是目前食品微生物检测中科技含量较高的一项技术，该项技术的基本操作流程是将食品样品至于人为制造的高温环境之中，微生物在高温的条件之下其内部的蛋白质会发生变性，同时双链DNA分子会解旋成为单链DNA，在这过程充分完成之后立即将温度降低，在相对低温的环境之中，微生物中的DNA分子会发生逆反应再次结合成双链DNA，同样也是在这个过程充分完成的基础之上进行再次的升温，将整个过程循环往复，循环次数一般限定在20至30次之间，整个过程大概需要60分钟左右，在整个过程中微生物中的DNA分子会扩大到原来数量的100倍以上，然后利用PCR技术能够在非常短的时间之内准确的将食品样品中的病原菌数量进行推定。该项技术不仅时耗短，而且灵敏度极高，即便是食品样品之中仅有一分子病原菌DNA，PCR技术也能够准确的将其检测出来。并且PCR检测技术的成本很低，对于特异性较高的病原菌也能够准确的进行检测。但是目前PCR技术仍有明显的缺陷有待克服，就是对于操作的规范性要求很高，要求操作人员具有很高的熟练程度以保证PCR产品在检测过程中能够不被污染。目前我国食品微生物检测过程中所使用的PCR技术已经能够涵盖大肠杆菌、痢疾杆菌、金黄葡萄球菌以及沙门氏菌等多种病原微生物。针对于PCR技术产品易污染的问题，我国在PCR传统理论的基础之上延伸出了荧光定量PCR技术，该技术应用了荧光染料和探针技术，利用荧光信号强度与新增产物数量成等比关系的原理，能够更为准确的推定食品样品之中微生物的数量，并且将产品污染对于检测结果的影响大幅度的降低。

3.电阻抗技术

电阻抗技术主要是根据培养基在细菌培养前后的导电能力改变来推断食品样品之中细菌的生长和繁殖状况，因为在培养基中，细菌不断的繁殖和代谢活动会对培养基内的物质成分产生一定的影响，从而改变培养基的导电能力，细菌的繁殖和代谢能够将原本培养基中导电能力较差的大分子物质转化成为导电能力较强的小分子物质，这就会改变整个培养基的导电性能，电阻抗技术正是利用了细菌繁殖代谢的这个特点来进行微生物生长繁殖状况的推定。该项技术的操作更为简便，耗时更短，具有很强的重复性，而且精确度也丝毫没有受到影响，目前我国电阻抗技术已经在食品微生物的检测之中得到了非常广泛的应用，检测细菌种类包括沙氏门菌、支原体、菌落总数以及大肠杆菌等多种微生物。

三、结语

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关键词：富营养化；生物强化；微生物修复

中图分类号：X524 文献标识码：A

1 富营养化水域的概况

富营养化是水体衰老的一种现象，它通常是指由于湖泊、水库以及某些河流水体内的氮、磷营养元素的富集，水体生产能力提高，某些特征性藻类（主要是蓝藻、绿藻）异常增殖， 水体透明度下降，溶解氧降低，造成水质恶化，使整个水体生态平衡发生改变而引起危害的一种污染现象。富营养化问题是当今世界面临的最主要水污染问题之一，我国在经济持续高速增长的同时，所带来的最大负效应就是环境污染日益严重，大江大河及湖库水环境质量日趋恶化。

1.1 富营养化对湖泊水质的危害和影响

湖泊富营养化不仅造成经济损失，而且危害人类健康。其危害主要有以下几个方面：

（1） 影响湖泊水体的生态环境。处于富营养化污染的水体，正常的生态平衡被破坏，导致水生生物的稳定性和多样性降低。大型水生植物群落会随着富营养程度的加剧逐渐灭绝。同时，异常增殖的藻类所分泌的毒物，以及缺氧条件下NO3――N被还原为NO2――N，成为致癌物，不仅威胁水生生物的生存，而且会直接或间接影响人类健康，造成可利用水资源进一步减少。

（2） 影响水体的感观性状。处于富营养化的水体中，蓝、绿藻大量增殖，水体色度增加，水质浑浊，透明度降低，并散发出腥臭味，污染居住环境。

（3） 影响渔业等生物资源利用，水体经济价值降低。严重富营养化的水体会由于藻类释放的毒素和溶解氧的稀缺，直接影响鱼类品质。

1.2 消除湖泊富营养化的关键问题

从污染物控制观点来看，水环境净化主要有：（1）有机物的去除；（2）营养盐类的去除；（3）透光控制；（4）浮游植物的去除等4个基本方法。因此消除湖泊富营养化的关键还在于削减湖泊水体的氮、磷以及底泥有机碳和氮、磷的负荷，消除水体中藻类生产力，达到降低水体中藻类生物量、提高水体透明度的目的。

2 生物修复原理

生物修复是利用微生物的代谢过程，或其产物进行的消除或去除、或富集有毒有害物质的一个受控或自发进行的生物学过程。湖泊生物修复包含微生物修复和水生生物修复两大内容，其中微生物、水生植物和水生动物在水生生态系统中分别充当着分解者、生产者和消费者的角色，它们对污染物的分解、转化、吸收、富集、迁移等作用是水体污染物质输出的主要途径。因此通过人为措施对水体中各生物进行合理配比，并提供生物生存的合适的条件，使各种生物互惠互存，协同共生，营造出一个符合自然演替规律的良性水生生态系统，在充分发挥其污染物削减作用的同时，加速自然水生生态系统的恢复。

3 用于生物修复中的微生物

生物修复中首先要考虑适宜微生物的来源及其应用技术，目前使用较多的是生物强化技术，即通过向自然菌群中投加具有特殊作用的微生物来增强生物量，以强化生物对某一特定环境或特殊污染物的反应，提高废水处理系统的处理能力，从而达到去除某一种或某一类有害物质的目的一种生物技术。生物强化技术中投加的微生物可以是：

（1）土著微生物。水体和土壤中存在着数量巨大的各种微生物，在遭受污染后，经历了一个天然的驯化选择过程，使适合的微生物不断增长繁殖。但土著微生物生长过慢，污染严重时会造成土著微生物数量减少。

（2）外源微生物。污染物高效降解微生物可以使用具有某种特殊功能的菌群如光合细菌、硝化细菌等微生物制剂；也可以从受污染水体和底泥中分离筛选后富集培养，再返回受污染水域；还可以利用基因工程菌，通过将多种降解性质粒接合转移至一个菌珠，使一个菌珠可以同时降解多种污染物质，但使用基因工程菌要特别注意安全性问题。

（3）其它生物。这些生物包括藻类、微型动物、植物等。微型动物通过吞噬过多的藻类和一些病原微生物，间接地对水体起净化作用。植物修复是生物修复技术中不可忽视的重要组成部分，植珠可以通过吸收、固定、挥发污染物来进行生物修复。

4 微生物强化修复技术

在确定使用何种修复技术之前先要进行样品采集，即在受污染水域取表层水及表层沉积物，检测污染物含量与分布、组成特征、来源；检测受污染水体的温度、盐度、PH值等水质指标，从而了解该水域中能降解污染物的土著微生物的种类、数量分布及其变动规律。

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层水进行培养，分离能以受污染水体中典型有机物为主要碳源生长的高效菌珠，然后通过人工培养技术，以污染的水样和沉积物进行富集培养， 或制成液体或干粉活菌制剂，将具有特定降解功能的微生物制成菌液制剂或将其附着在麦麸上制成干粉制剂；然后把他们投入水体，并对其降解性能进行研究、分类、鉴定。

（2）通过对不同采样点的定期观察，确立出污染物降解菌数量、浓度及其繁殖与水域环境中一些主要环境因子（如温度，PH值、N、P等）的关系，确立合适的投加浓度和投加周期。

4.2 投加复合微生物菌剂

复合微生物是由光合细菌、放线菌、乳酸菌等80多种微生物有益微生物复合培养而成的多功能活性微生物群。在水处理中主要利用复合微生物的高浓度高活性以及微生物之间的各类代谢作用降解水中的难降解污染物，投入水体后可引起水体总菌、硝化菌、反硝化菌及磷细菌等数量的增加。

（1）取污染水体底泥，加入复合微生物菌剂以受污染水培养富集，并测定复合微生物对水质因子（COD、NH3-N、P等）的影响，观察复合微生物的时效性。

（2）复合微生物的加入会引起水体中微生物菌群数量的变化，在试验阶段确定引入复合微生物后水体中土著微生物种类及数量变化，并尽量减少投加的外源微生物对原生态环境的破坏性。

4.3 投加生物共代谢基质及辅助营养物质

选择适当的降解环境是提高微生物降解活性的前提条件。由于许多难降解有机污染物的降解是通过共代谢途径实现的，且在常规生物处理系统中能降解这些目标污染物的微生物活性低、数量少，因此要考虑以生物强化的方法提高微生物降解有机物的效率。投加生物共代谢基质及辅助营养物质将有助于降解微生物的生长，改变微生物碳源与能源的底物结构，扩大微生物对碳源和能源的选择范围从而更有效的降解难降解微生物。

（1）投加共代谢初级基质

微生物可以利用初级基质如葡萄糖、尿素、无机离子等为碳源和能源，同时氧化原来不能利用的二级基质，从而改善处理系统的性能。对于一些难降解的有机污染物（二级基质），微生物并不以其为碳源，而以甲烷、丙烷、甲苯、酚、氨和二氯苯氧基乙酸等为原始底物（初级基质），但微生物在利用这些初级基质作为碳源的过程中，能产生一些化学物质等改变了目标污染物的结构，使得原本不能利用的二级基质能被微生物降解。

（2）投加电子受体和辅助营养物质

微生物以其他底物为碳源，形成可以改变目标污染物结构的氧化酶，需要Fe3+或Mg2+来传递电子，在废水中加入这些离子可以促进污染物的降解速率。投加微生物生长所需的微量元素、维生素、有机酸等成分，也有助于提高系统的处理能力。

（3）投加表面活性剂

表面活性剂（生物的或合成的）能够增强憎水性化合物的亲水性和生物可利用性，有助于提高环境中微生物的数量和有机污染物的降解速率，因此成为一种重要的污染水体生物修复的强化手段。

4.4 投加基因工程菌

环境工程菌就是采用生物工程技术将多种微生物的含有降解特定污染物的编码基因从细胞中取出，然后组装到繁殖速度快、适应能力强的受体菌细胞内，使之获得广谱的降解能力[1-2]。但基因工程菌在与土著微生物菌群发生竞争时，必须有足够的存活时间，基因方能稳定地表达出特定的基因产物――特异的酶[3]。沈士德[4]把美国公司提供的三种基因工程菌（消氮菌、沉降菌和加速菌）应用于徐州市黄河故道富营养化水体中，发现COD、氨氮等指标值明显降低， 随着水体中藻类的减少和下沉水体的浊度明显下降，因而水体的景观得到很大的改善。

5 投加方法

5.1 直接投加法

若水体流动性较差，可直接向受污染水域表面均匀泼洒微生物和营养液，并利用其扩展性能在更深更广的水域发生作用；在流动的河道中使用时可在河流上游部分投加微生物，使微生物在随水流往下游移动的过程中有充分的停留时间与污染物发生作用，具体投菌地点要通过污染物降解动力学和水文学等方面的计算来确定。营养液也可用此种方式投加。操作简便是该法的最大优点。

5.2 吸附投菌法

吸附投菌法是一种在流速较大的水域防止菌体流失的好方法。可使菌体先吸附在各类填料或载体上，再施入待治理的水体或底泥中，可有效降解该区域的污染物质。分子筛、蛭石、沸石等都可以作为吸附材料使用。或直接将菌种投加到受污染区域的水生植物根系附近的水体中通过微生物在水生植物根系的富集作用，使大量外加微生物附着于受污染水域中的水生植物根系上，在提高受污染区域外来微生物浓度的同时，使微生物分解产物被水生植物利用。也可在室内在有水生植物的培养液中投加微生物菌种，使其先在水生植物根系挂膜，成功后再将水生植物移入受污染水体或底泥中。也可用类似的办法投加营养液。该法可充分发挥微生物和植物的共代谢作用，但作用区域偏小。

5.3 固定化投菌法

固定化微生物通过物化方法将游离细胞定位于限定的空间区域，使之成为不悬浮于水但仍保持生物活性、反复利用的方法。该技术具有生物活性和生物密度较高的特点。向受污染水体或底泥中投加固定微生物，可消除微生物流失问题，加快微生物降解速度，提高处理稳定性，但制作稍复杂。固定化微生物的制备有载体结合法、交联法和包埋法等，载体可选择琼脂、海藻酸钠、聚乙烯醇（PVA）凝胶、光硬化树脂等。应用于受污染的水域的固定化球体不宜过小，以防悬浮流失。

5.4 底泥培养返回法

这种方法对营养液作用发挥较有效。取出一定量受污染区域的底泥，要求该底泥基本无毒害物质，将底泥放入培养器皿中，定期往底泥中投放营养液，并提供微生物生长的其它环境条件，使土著微生物在底泥中大量生长，待数量达到一定程度后，再将底泥脱水做成泥球、泥饼或泥块，返还加入受污染水域中。由于微生物在生长时将底泥中的有机质作为基质利用，这时底泥的污染已不严重，泥球或泥饼在水体中逐渐分散，使大量土著微生物被释放入受污染水体和底泥中。该法可大量快速培养土著微生物，但需一些辅助设备。也可使用底泥降解微生物代替营养液。

当然，对于富营养化湖泊，利用组合生物修复法――在修复污染水体的过程中，不单纯采用某一特定的生物处理措施，而是通过多种处理措施的同时使用，较之单一的修复处理技术具有更高的处理率和很强的实用性。例如在用微生物修复技术处理富营养化湖泊时，可同时采用物理法（如直接曝气、疏挖底泥、机械除藻、引水冲淤等）和生态法（如放养控藻型生物、构建人工湿地和水生植被等）。利用组合生物修复法可以更有效的彻底治理湖泊富营养化问题。

参考文献

[1]顾宗濂.中国富营养化湖泊的生物修复[J].农村生态环境，2002，18（1）：42－45.

[2]李雪梅，杨中艺，简曙光.有效微生物群控制富营养化湖泊藻的效应[J].中山大学学报，2000，39（1）：81-85.