高校通识类课程中开设“酵母菌的观察和面包发酵”实验研究

徐欣欣， 陈容容， 邓 飞， 张金红， 赵立青， 魏东盛

（南开大学生物国家级实验教学示范中心，天津300071）

0 引 言

随着生命科学的不断发展及社会对综合型人才需求的不断强化，推广和普及生命科学相关知识显得尤为重要。目前，如何开设与生命科学相关的通识类实验课程已经成为生命科学学科教学改革研究的重要方向之一，越来越多的院校开始关注这一领域并进行了积极尝试［1-5］。通识教育的目的在于通过兼备科学性、趣味性和安全性的实验项目来提高学生的综合能力和素质，为学生的未来成长奠定宽厚的知识基础。生命科学是依托于实验进行的自然科学，实验教学过程是培养学生综合能力和素质的主要途径之一［6-11］。为了提升本科生的综合素质，培养他们的创新能力，我校生命科学学院为全校非生物类本科生开设了基础生命科学导论及基础生命科学导论实验课程。

作为一门通识类实验课，基础生命科学导论实验面向的学生群体专业覆盖面广（包括理科、工科和文科等多个专业），由于受本身专业所限，部分学生欠缺生命科学专业相关的理论和实验知识。因此，在选择实验项目时，不仅要做到有科学性和安全性，又要兼顾趣味性，同时与实际生活相贴近，进而激发学生的学习兴趣。为了让非生物类专业学生能够掌握微生物及发酵的基础知识，生物国家级实验教学示范中心（南开大学）微生物学实验室在通识类实验课基础生命科学导论实验中新开设了—“酵母菌的观察和面包发酵”实验项目。本实验原理易懂，兼顾科学、趣味性、安全性且高度贴近生活，同时操作难度相对较小，非常适合作为对非生物专业学生进行素质教育的通识类实验课程。我校没有食品相关专业，此实验涉及食品专业相关知识，恰好可以拓宽学生视野。

1 实验原理

面包是以面粉、酵母、白砂糖、盐、植物油、水为原料，经面团调制、发酵、造型、烘烤而成［12-13］。本实验所使用干酵母为酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae），又称面包酵母或出芽酵母。酿酒酵母是发酵中最常用的生物种类。酿酒酵母的细胞为圆形或者椭圆形，直径5 ～10 μm，其无性繁殖的方法为出芽生殖［14］。面粉是由蛋白质、碳水化合物、灰分等成分组成的。在面包发酵过程中，起主要作用是蛋白质和碳水化合物。面粉中的蛋白质主要由麦胶蛋白、麦谷蛋白、麦清蛋白和麦球蛋白等组成，其中麦胶蛋白、麦谷蛋白能吸水膨胀，并能阻止CO2的溢出，提高面团的保气能力，它是保证面包制品具有膨胀、松软特点的重要条件。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适宜的条件下，能将淀粉转化为麦芽糖，进而继续转化为葡萄糖供给酵母发酵所需要的能量。面团中淀粉的转化过程对酵母的生长具有重要作用。酵母是一种生物膨胀剂，面团加入酵母后，酵母即可吸收面团中的养分生长繁殖并产生CO2，使面团形成膨大、松软、蜂窝状的组织结构。

2 实验内容

2.1 面包酵母的显微镜观察

2.1.1 制备酵母菌悬液

称取1 g干酵母，将其溶于100 mL无菌水中。将配置好的酵母液置于28℃培养箱活化30 min。将酵母液上层悬浮物和下层沉淀物去除，获得物即为酵母悬浮液。

2.1.2 制作酵母菌临时装片

用一次性吸管从酵母菌悬液中吸取一小滴菌悬液，将其均匀地涂在洁净的载玻片上。将盖玻片盖在培养液上，不能产生气泡。

2.1.3 显微镜观察酵母菌临时装片

将酵母菌临时装片正面朝上放在载物台上，用弹簧夹加紧。将光学显微镜低倍镜转入光路，载物台升至最高，聚光器升至最高，聚光器光栅放在正确的位置。通过调节粗准焦螺旋，观察到清晰的图像，再旋转推片器旋钮，将要观察的图像调到视野中央。转动物镜转换器，慢慢将高倍镜转入光路，并从侧面进行观察，防止高倍镜镜头碰到玻片，轻轻调节细准焦螺旋至图像清晰。仔细观察酵母菌的形态结构。在光学显微镜下，酵母菌呈圆形或者椭圆形。图1 中所示酵母菌的繁殖方式是芽殖。其中，有一端芽殖和两端芽殖，有些尚未与母细胞分离。

图1 镜下酿酒酵母（400 ×）

2.2 面包制作与质量评价

2.2.1 配方

面团配方：高筋面粉30 g，植物油3 g，砂糖5 g，盐0. 3g，干酵母0.4 g，水18 g。

2.2.2 制作流程及注意事项

按照上述配方比例，准确称取各材料。按顺序将高筋面粉、植物油、盐、砂糖、干酵母和水依次倒入可食用量杯，将其充分搅拌均匀。面粉搅拌成团后，继续按揉面团，至面团里无明显小颗粒。将调制好的面团置于可食用量杯中，取适合大小保鲜膜盖在可食用量杯上。将面团置于28 ℃，湿度50%条件下发酵1 h［14］；取发酵好的面团进行分割造型，注意操作时，不要过于用力，不要将面团中的空气压出烤盘，操作板上均要涂上一层油，避免面团粘于其上。在成形面团表面涂少许植物油，180 ℃烘烤20 ～30 min。待面包烤熟后从烤箱中取出冷却。

2.2.3 面包质量评价

面团经发酵、造形和烘烤，形成面包（见图2）。

图2 成品面包

根据GB/T 20981-2007，面包感官评价采用评分标准制［12］，满分100，其中形状10 分，弹柔性20 分，平滑度20 分，纹理30 分，色泽15，杂质5 分。

将要评价的面包放置于洁净干燥的容器中，先目测其形态、色泽，对相应指标进行打分；然后用餐刀将面包切开，观察其组织和杂质，对相应指标进行评分。根据GB/T 20981-2007 面包，感官评价要求：①形态。完整，丰满，无黑泡或明显焦斑，形状应与品种造型相符；②表面色泽。金黄色、浅棕色或棕灰色，色泽均匀、正常；③组织。细腻，有弹性，气孔均匀，纹理清晰，呈海绵状，切片后不断裂；④杂质。正常视力无可见的外来异物。

3 讨 论

3.1 教学注意事项

（1）制作酵母菌临时装片所使用的载玻片与盖玻片应是干净的，否则会影响观察。

（2）面包制作的关键有两点，原料搅拌与面团发酵。通过搅拌，使得各种原材料均匀混合在一起；加速吸水形成面筋；进而形成均一具有面筋结构的整体。搅拌的最佳结果为面团表面干燥有光泽且细腻柔软，切不可搅拌不够（面筋未能中分扩展，延展性不好）或者搅拌过度（面筋被打断，不能贮存发酵形成的气体）。面团的发酵是一个复杂的生化反应过程，在酵母和各种酶的共同作用下，把碳水化合物逐步分解，最终产生二氧化碳气体使面团膨胀，形成膨大、松软、蜂窝状的组织结构。搅拌形成的面筋网络具有一定的弹性、韧性和延展性，可以保存住发酵形成的二氧化碳气体。影响发酵的因素很多，如酵母用量、面团温度、各配方的用量以及造型操作。

3.2 教学组织

通识类实验课的目的在于拓展学生的知识层面，培养学生的综合素质。此实验内容与生活紧密相关，实验原理通俗易懂，实验操作简单、安全。酵母菌与人类关系密切，被认为是人类的“第一种家养微生物”，广泛应用于酒类的生产，面包的制作，乙醇和甘油发酵等。同时，在基因工程中，酵母菌是最好的模式真核微生物。非生物专业学生没有相关的实验基础，所以在观察酵母菌时没有提供酵母菌斜面，而是提供干酵母作为实验菌种，这样降低了对操作者的要求，也提高了实验成功的概率。不仅如此，将生活中常见的物品应用于实验，不仅可以提高学生的参与度，同时加深了学生对于酵母菌的认识与理解。

3.3 教学拓展

通过本次实验内容的学习，学生可以从微生物学角度解释生活中的一些现象，如馒头和面包发酵、啤酒酿造。同时，学生可以将课上所掌握的知识和技能运用于生活中，能够独立制作面包、馒头等。本实验可以大大提高通识类实验课的影响力。

4 结 语

“酵母菌的观察和面包发酵”实验兼备科学性，趣味性，安全性和可操作性，适合帮助非生物专业的学生提高其综合素质。本实验的科学性可拓宽学生的知识面，帮助学生培养成为综合型人才；其趣味性可激发学生的学习兴趣，并将所学到知识运用到实际生活当中；其较强的操作性可鼓励学生的学习自信心，促使学生努力认真完成实验。本实验在学期期末教学评教中获得一致好评。