酿酒酵母菌家庭培养探索

李茜腴 李绥著 华树海

（1 广东省湛江市第二中学 广东湛江 524022 2 广西省南宁市经济技术开发区第一初级中学 广西南宁 530031）

目前高中阶段开展的微生物培养实验主要来自选修1 的内容，但由于实验条件不足，开展该实验的学校并不多，即使有条件的学校开展该实验也是以小组的形式来操作，无法让每个学生都有动手操作的机会，不能让学生掌握微生物接种的实验操作过程，导致学生的探究欲望无法满足。实验室微生物培养使用的菌种是大肠杆菌，是一种生活在人和动物肠道中的栖居菌，能够对水体造成污染，甚至引起人和动物严重腹泻或败血症。大肠杆菌的购买需要到国家指定的购买点才可以，废弃菌种也需要经过严格的高压蒸汽灭菌后才能丢弃。 从菌种的购买及废弃菌种的处理均可以看出大肠杆菌作为实验材料的繁琐和危害之处。 培养学生的动手操作能力和探究创新能力，教师可以指导学生利用安全的实验材料家庭辅助培养，满足学生的探究欲望和动手能力。 酿酒酵母菌对人和动物无害且容易生长, 人们常利用它制作葡萄酒或面食发酵。 利用酿酒酵母菌作为微生物培养的菌种有着大肠杆菌所不具备的三大特点：即材料广泛易得，安全无污染，自身分泌物可抑制杂菌生长。 本实验主要改变了微生物培养的实验材料和操作环境，将微生物的培养操作搬到家庭进行，并改良了酿酒酵母菌培养基的配方，使用简化的实验器材，采用简单易操作的灭菌方法，对微生物培养实验进行优化处理。 本实践研究成果将给学生或教师提供一个既节省又简单安全的微生物培养方法和思路。

1 实验材料与仪器

1.1 实验材料 酿酒酵母菌： 酵母菌在现代分子和细胞生物学中常用作真核模式生物，其作用相当于原核模式生物大肠杆菌［1］。酿酒酵母菌通常用于制作面食及酿酒，活性干酵母可在超市购买，它是用鲜酵母低温干燥制成的,便于贮藏和运输。活性干酵母使用前要用少量的无菌水将干酵母活化处理。

1.2 实验仪器 试管10 支，1 mL 一次性注射器若干支，1 000 mL 规格的锥形瓶2 个，200 mL 烧杯2 个，100 mL 烧杯2 个，酒精灯2 个，电磁炉1个，2.5 mL 注射器2 个，培养皿8 个，涂布器1个，家用高压锅2 个，电子秤1 个。

1.3 黄豆粉培养基的用量和营养成分 经过多次实验摸索出最合适的黄豆粉培养基成分用量，然后配置5 g 和10 g 的黄豆粉培养基进行比较菌落特征和数目，用量和营养成分如表1 所示。

表1 1 000 mL 黄豆粉培养基配方

2 实验方法与步骤

2.1 酿酒酵母菌的活化 打开一包15 g 的活性干酵母粉倒入装有100 mL 的无菌水的小烧杯中活化1 h，直至酿酒酵母溶解。

2.2 黄豆粉培养基的配置

1）计算：一般培养基配方是1 000 mL 含各种成分的含量。

2）称量：分别用电子秤称量5 g，10 g 黄豆粉（已磨制），以及5 g 葡萄糖和15 g 琼脂粉各2 份。

3）溶化：将称量好的原料分别倒入装有150 mL 无菌水的锥形瓶中，电磁炉加热，用玻璃棒搅拌使其溶解完毕（电磁炉不能直接加热，需要放入电磁炉锅中加热）。然后加入称量好的5 g 葡萄糖和15 g 琼脂粉，加热搅拌溶解，当琼脂完全溶化后，加水配制成1 000 mL 的培养基。

2.3 高压锅灭菌 将所有需要灭菌的玻璃仪器和配制好的培养基，用干净报纸或用保鲜袋包好，小心放入高压锅内的架子上，锅底装着少量水（注意不要过度用力以免压坏玻璃仪器），装有清水的试管加棉塞竖直放置，以免制备的无菌水倾倒出来。 利用家用高压锅对实验仪器和培养基进行灭菌，当高压锅内充满饱和蒸汽后，关闭放气阀，适当控制电源，继续保持25 min，灭菌完成后关闭高压锅电源，等待玻璃仪器冷却。由于家用高压锅太小，可以用2 个或多个高压锅进行灭菌处理。家用高压锅的内部温度约为120℃，压强超过100kPa［2］，达到高压蒸汽灭菌锅的标准。

2.4 倒平板 首先进行实验环境消毒。用脱脂棉球蘸75%的酒精对实验台桌面进行消毒。 待酒精挥发后，点燃酒精灯，再用酒精擦拭实验者的双手。实验操作尽量在干燥的环境下进行，否则空气中的水汽携带的大量细菌将会影响实验结果。

将灭菌后的培养皿放在酒精灯火焰旁的桌面上，右手拿装有培养基的锥形瓶，左手拔出棉塞［3］。右手拿锥形瓶，使瓶口迅速通过火焰。将锥形瓶中的培养基（约30 mL）倒入培养皿，左手将培养皿盖盖上，将倒好的培养基的培养皿放入已灭菌冷却的高压锅内，避免杂菌污染。因本次选用的黄豆粉培养基本身有些黏稠，故倒平板时要左右摇动培养皿以便培养基流动均匀覆盖整个培养皿的底部。 待平板冷却凝固后将培养皿倒扣在高压锅内防止水珠滴落入培养基造成污染。

2.5 纯化酿酒酵母菌 本实验采用的接种方法是稀释涂布平板法。

1）酿酒酵母菌菌种的稀释。 用一次性针筒向5 支试管里各注入4.5 mL 的无菌水，塞上棉塞，贴上标签，注明稀释倍数（10-1稀释至10-5）并放到试管架上待用。在酒精灯火焰旁摇匀菌液，用一次性注射器从调配好的酿酒酵母菌菌液中抽出0.5 mL，注入到装有4.5 mL 无菌水并贴有“10-1”的试管中，摇匀，完成10-1的稀释。 按梯度重复上述稀释步骤，使菌液浓度稀释至10-5。 整个实验过程需在酒精灯火焰旁完成，防止杂菌污染。

2）酿酒酵母菌接种。 向培养基中滴入一滴稀释倍数为10-5的酿酒酵母菌菌液，用灼烧冷却后的涂布器在平板上涂布均匀，后合上培养皿盖，涂布器灼烧灭菌，再进行下一个平板的涂布工作，将接种好的培养基倒扣在已灭菌冷却的高压锅内。

3）家用高压锅培养。 将接种好的6 个培养皿和2 个不接种的培养皿（做空白对照）叠好放置于已经灭菌冷却的2 个高压锅内盖上锅盖培养，接种的培养基在日平均温度为28℃的环境下常温培养72 h（培养期间的气温是24～29℃，满足培养的条件）。 酵母菌生长的最适温度是18～25℃，但经过实验发现温度在28℃时菌落形成更快，菌落更大。由于家庭没有恒温箱，学生可以用家用烤箱或微波炉控制培养温度，或者结合当地的气温进行常温培养，注意白天和夜晚的温差不要太大。

3 实验结果分析与讨论

本实验采用了2 种不同含量的黄豆粉培养基进行对比分析酿酒酵母菌生长所需要的营养条件。 通过对比菌落数目发现10 g 黄豆粉的培养基上长出来的菌落数目较5 g 黄豆粉培养基的密集些，而且菌落也大一些，说明10 g 黄豆粉的培养基营养更加充分。 通过实验组和对照组的对比，2组空白对照组均无任何杂菌，2 组实验组的菌落数均在30～300 之间，说明采用家庭高压锅灭菌效果好，整个实验的无菌操作控制恰当，实验效果明显。 通过观察酿酒酵母菌在黄豆粉培养基的生长情况，发现酿酒酵母菌的菌落呈乳白色，球形突起，表面光滑，奶油状，不透明［4］，说明微生物家庭培养酿酒酵母菌实验成功。

4 本实验与教材对比情况

内容见下页表2。

5 小结

本实验主要改变微生物培养的实验材料、培养基配方、灭菌方法和培养条件，成功地在家庭里培养了酿酒酵母菌。 明显的实验现象可以给学生提供在家里进行微生物培养实验的参考，同时也培养了学生的核心素养。除了酿酒酵母菌外，还有乳酸菌和曲霉等菌种也可以作为家庭微生物培养的实验材料。但是为了防止菌种携带病原体，学生在选择菌种时要通过正规途径购买，例如超市销售的酿酒酵母菌是用鲜酵母低温干燥制成，安全无污染。还有防止菌种的变异和对环境的污染，实验结束后需要对稀释的菌种和接种过的培养基用高压锅灭菌后再丢弃。 对于不同菌种的使用要求的温度不一样，学生可以根据当地的气温选择合适的菌种进行培养，有利于培养条件的控制。在整个微生物培养实验的操作过程中，重要的是无菌操作，要求学生对实验操作工作台做好灭菌消毒工作，选择安全性能好，灭菌效果好的高压锅，实验过程做好无菌操作，这样实验的成功率将会大大提高，减少对环境的污染。该实验的研究还可以让学生在此基础上探索开展“微生物的种群密度变化调查”“微生物丰富度调查”“饮用水及食品微生物污染的检测”等实验。

表2 酿酒酵母家庭培养和实验室培养对比