徐欣欣， 陳容容， 鄧 飛， 張金紅， 趙立青， 魏東盛

（南開大學(xué)生物國家級實驗教學(xué)示范中心，天津300071）

0 引 言

隨著生命科學(xué)的不斷發(fā)展及社會對綜合型人才需求的不斷強(qiáng)化，推廣和普及生命科學(xué)相關(guān)知識顯得尤為重要。目前，如何開設(shè)與生命科學(xué)相關(guān)的通識類實驗課程已經(jīng)成為生命科學(xué)學(xué)科教學(xué)改革研究的重要方向之一，越來越多的院校開始關(guān)注這一領(lǐng)域并進(jìn)行了積極嘗試［1-5］。通識教育的目的在于通過兼?zhèn)淇茖W(xué)性、趣味性和安全性的實驗項目來提高學(xué)生的綜合能力和素質(zhì)，為學(xué)生的未來成長奠定寬厚的知識基礎(chǔ)。生命科學(xué)是依托于實驗進(jìn)行的自然科學(xué)，實驗教學(xué)過程是培養(yǎng)學(xué)生綜合能力和素質(zhì)的主要途徑之一［6-11］。為了提升本科生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力，我校生命科學(xué)學(xué)院為全校非生物類本科生開設(shè)了基礎(chǔ)生命科學(xué)導(dǎo)論及基礎(chǔ)生命科學(xué)導(dǎo)論實驗課程。

作為一門通識類實驗課，基礎(chǔ)生命科學(xué)導(dǎo)論實驗面向的學(xué)生群體專業(yè)覆蓋面廣（包括理科、工科和文科等多個專業(yè)），由于受本身專業(yè)所限，部分學(xué)生欠缺生命科學(xué)專業(yè)相關(guān)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(xué)性和安全性，又要兼顧趣味性，同時與實際生活相貼近，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。為了讓非生物類專業(yè)學(xué)生能夠掌握微生物及發(fā)酵的基礎(chǔ)知識，生物國家級實驗教學(xué)示范中心（南開大學(xué)）微生物學(xué)實驗室在通識類實驗課基礎(chǔ)生命科學(xué)導(dǎo)論實驗中新開設(shè)了—“酵母菌的觀察和面包發(fā)酵”實驗項目。本實驗原理易懂，兼顧科學(xué)、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(yè)學(xué)生進(jìn)行素質(zhì)教育的通識類實驗課程。我校沒有食品相關(guān)專業(yè)，此實驗涉及食品專業(yè)相關(guān)知識，恰好可以拓寬學(xué)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(jīng)面團(tuán)調(diào)制、發(fā)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(fā)酵中最常用的生物種類。釀酒酵母的細(xì)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(zhì)、碳水化合物、灰分等成分組成的。在面包發(fā)酵過程中，起主要作用是蛋白質(zhì)和碳水化合物。面粉中的蛋白質(zhì)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(tuán)的保氣能力，它是保證面包制品具有膨脹、松軟特點(diǎn)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(zhuǎn)化為麥芽糖，進(jìn)而繼續(xù)轉(zhuǎn)化為葡萄糖供給酵母發(fā)酵所需要的能量。面團(tuán)中淀粉的轉(zhuǎn)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(tuán)加入酵母后，酵母即可吸收面團(tuán)中的養(yǎng)分生長繁殖并產(chǎn)生CO2，使面團(tuán)形成膨大、松軟、蜂窩狀的組織結(jié)構(gòu)。

2 實驗內(nèi)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(yǎng)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(yǎng)液上，不能產(chǎn)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(xué)顯微鏡低倍鏡轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)粗準(zhǔn)焦螺旋，觀察到清晰的圖像，再旋轉(zhuǎn)推片器旋鈕，將要觀察的圖像調(diào)到視野中央。轉(zhuǎn)動物鏡轉(zhuǎn)換器，慢慢將高倍鏡轉(zhuǎn)入光路，并從側(cè)面進(jìn)行觀察，防止高倍鏡鏡頭碰到玻片，輕輕調(diào)節(jié)細(xì)準(zhǔn)焦螺旋至圖像清晰。仔細(xì)觀察酵母菌的形態(tài)結(jié)構(gòu)。在光學(xué)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(xì)胞分離。

圖1 鏡下釀酒酵母（400 ×）

2.2 面包制作與質(zhì)量評價

2.2.1 配方

面團(tuán)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(zhǔn)確稱取各材料。按順序?qū)⒏呓蠲娣邸⒅参镉?、鹽、砂糖、干酵母和水依次倒入可食用量杯，將其充分?jǐn)嚢杈鶆?。面粉攪拌成團(tuán)后，繼續(xù)按揉面團(tuán)，至面團(tuán)里無明顯小顆粒。將調(diào)制好的面團(tuán)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(tuán)置于28 ℃，濕度50%條件下發(fā)酵1 h［14］；取發(fā)酵好的面團(tuán)進(jìn)行分割造型，注意操作時，不要過于用力，不要將面團(tuán)中的空氣壓出烤盤，操作板上均要涂上一層油，避免面團(tuán)粘于其上。在成形面團(tuán)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(zhì)量評價

面團(tuán)經(jīng)發(fā)酵、造形和烘烤，形成面包（見圖2）。

圖2 成品面包

根據(jù)GB/T 20981-2007，面包感官評價采用評分標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)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(tài)、色澤，對相應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行打分；然后用餐刀將面包切開，觀察其組織和雜質(zhì)，對相應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行評分。根據(jù)GB/T 20981-2007 面包，感官評價要求：①形態(tài)。完整，豐滿，無黑泡或明顯焦斑，形狀應(yīng)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(xì)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(zhì)。正常視力無可見的外來異物。

3 討 論

3.1 教學(xué)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(yīng)是干凈的，否則會影響觀察。

（2）面包制作的關(guān)鍵有兩點(diǎn)，原料攪拌與面團(tuán)發(fā)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(jìn)而形成均一具有面筋結(jié)構(gòu)的整體。攪拌的最佳結(jié)果為面團(tuán)表面干燥有光澤且細(xì)膩柔軟，切不可攪拌不夠（面筋未能中分?jǐn)U展，延展性不好）或者攪拌過度（面筋被打斷，不能貯存發(fā)酵形成的氣體）。面團(tuán)的發(fā)酵是一個復(fù)雜的生化反應(yīng)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(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w使面團(tuán)膨脹，形成膨大、松軟、蜂窩狀的組織結(jié)構(gòu)。攪拌形成的面筋網(wǎng)絡(luò)具有一定的彈性、韌性和延展性，可以保存住發(fā)酵形成的二氧化碳?xì)怏w。影響發(fā)酵的因素很多，如酵母用量、面團(tuán)溫度、各配方的用量以及造型操作。

3.2 教學(xué)組織

通識類實驗課的目的在于拓展學(xué)生的知識層面，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。此實驗內(nèi)容與生活緊密相關(guān)，實驗原理通俗易懂，實驗操作簡單、安全。酵母菌與人類關(guān)系密切，被認(rèn)為是人類的“第一種家養(yǎng)微生物”，廣泛應(yīng)用于酒類的生產(chǎn)，面包的制作，乙醇和甘油發(fā)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(yè)學(xué)生沒有相關(guān)的實驗基礎(chǔ)，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(yīng)用于實驗，不僅可以提高學(xué)生的參與度，同時加深了學(xué)生對于酵母菌的認(rèn)識與理解。

3.3 教學(xué)拓展

通過本次實驗內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以從微生物學(xué)角度解釋生活中的一些現(xiàn)象，如饅頭和面包發(fā)酵、啤酒釀造。同時，學(xué)生可以將課上所掌握的知識和技能運(yùn)用于生活中，能夠獨(dú)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(jié) 語

“酵母菌的觀察和面包發(fā)酵”實驗兼?zhèn)淇茖W(xué)性，趣味性，安全性和可操作性，適合幫助非生物專業(yè)的學(xué)生提高其綜合素質(zhì)。本實驗的科學(xué)性可拓寬學(xué)生的知識面，幫助學(xué)生培養(yǎng)成為綜合型人才；其趣味性可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并將所學(xué)到知識運(yùn)用到實際生活當(dāng)中；其較強(qiáng)的操作性可鼓勵學(xué)生的學(xué)習(xí)自信心，促使學(xué)生努力認(rèn)真完成實驗。本實驗在學(xué)期期末教學(xué)評教中獲得一致好評。