天然香辛料抑菌效果探究
2014-05-19李振英
李振英
1 活动目标
（1） 能够了解常见香辛料的抑菌成分和抑菌效果，丰富科学知识。
（2） 能够从身边常见的香辛料中发现抑制微生物的种类，培养观察能力、创新能力和动手操作能力，激发学生爱科学、学科学、用科学的积极性和主动性，提高科技素养。
（3） 养成严谨求实的科学态度和吃苦耐劳的精神。
（4） 通过中学校外科技教育单位进行创新性的科学研究型实验，进入自主探究的科学研究领域，开阔视野，激发对科学研究的兴趣，促进中学科技教育走创新性发展的道路。
2 活动内容
（1） 研究10种香辛料气味对六种微生物的抑菌性，并得出完全抑制106个/mL孢子生长所需香辛料的最少质量。
（2） 研究10种香辛料2倍无水乙醇浸出液、2倍75%乙醇浸出液和2倍水浸出液对六种微生物的抑菌性，找出最好的浸提方法并总结分析香辛料抑菌性。
（3） 研究抑菌性好的5种香辛料4%含药培养基对霉菌菌丝的抑制情况。
（4） 进行数据统计和分析。
3 活动重点、难点
活动重点：10种香辛料抑菌性研究。
活动难点：抑菌实验及数据统计和分析。
4 活动对象及人数
面向初高中学生，以小组为活动形式，每个活动小组最多8人。
5 活动创新点
（1） 研究10种常见香辛料水及乙醇浸出液对4种霉菌、1个酵母菌、1个细菌的抑制作用，研究范围广、全面。
（2） 首次研究了香辛料气味的抑菌情况。
6 活动中可能出现的问题及解决预案
（1） 香辛料浸出液制备时，乙醇及水被香辛料完全吸收。需加大香辛料数克，准备无菌纱布，挤出浸出液。
（2） 改良牛津杯法中，培养基中间的孔太浅，200 μL抑菌剂溢出，可增加培养基厚度，分两次（每次100 μL）加入。
7 活动中的科学原理
（1） 香辛料气味抑菌；
（2） 改良牛津杯法测定抑菌性；
（3） 培养基中添加抑菌剂测定菌丝生长抑制.
8 活动背景
天然香辛料是一类能够给食品呈现具有各种辛香、麻辣、苦甜等典型气味的食用植物香料，它能够赋予食品独特风味，提高和改善食品的风味，使食品风味协调。葱、姜、蒜、辣椒、花椒、八角等几乎家家都会用，丁香、肉桂、桂皮等在食品加工中使用广泛，尤其是肉制品和面食等加工中，很多香辛料如丁香、肉桂、八角、花椒等还是卫生部公布的药食兼用材料。香辛料具有调味、抗菌防腐和健身养肤的作用。
有哪些香辛料有抑菌作用，抑菌成分是什么？抑菌效果如何？针对这些问题，开展了本课题研究，研究结果可为组培室微生物污染防治提供新的方法，也为家庭除霉，工厂线抑菌提供借鉴，为开发新型空气除菌试剂提供理论依据，为蔬菜水果和肉制品保鲜提供参考。
9 活动过程
本活动共包括三部分内容。
9.1 准备资料
（1） 查阅资料：
学生使用关键词在百度和Google上查阅资料，教师提供给学生一些相关参考书籍和文献。学生独立完成表1。
（2） 选择香辛料：
根据查阅信息，学生自行分工合作，到市场调研，选出10种常见、家庭常用、价格相对便宜的香辛料：大葱、老姜、白皮蒜、八角、桂皮、肉桂、丁香、花椒、麻椒、干辣椒。
（3） 撰写开题报告，进行开题论证。
9.2 抑菌实验
抑菌对象：自组培室中分离到的青霉、黑曲霉、枝孢、根霉、红酵母、大肠杆菌。
学生分工合作，进行微生物孢子悬液制备、抑菌剂制备和香辛料的抑菌实验。
（1） 制备微生物孢子悬液：
利用血球计数板计数法，获得106个/mL浓度的霉菌、酵母菌、大肠杆菌孢子悬液。
（2） 制备抑菌剂：
① 浸出液制备：香辛料用150目粉碎机粉碎，加入2倍无菌蒸馏水或2倍75%乙醇或2倍无水乙醇，室温浸提3 d，无菌滤纸过滤，冰箱保存备用。
② 气味抑菌剂：现用现制备。
③ 菌丝生长抑制剂：将香辛料粉末加入培养基中，高压蒸汽灭菌备用。
（3） 气味抑菌：
将培养皿倒置，在皿盖上放入适量香辛料粉末，以不加香辛料粉末做对照，25℃培养2 d，重复3次。2 d后将皿盖上的香辛料粉末去除，继续培养，观察微生物是否能够恢复生长。
（4） 改良牛津杯法测定抑菌效果：
改良牛津杯法：在培养皿中央钻一个1.5 cm直径的孔，用少许培养基填充孔底，往孔中加入抑菌剂200 μL，加200 μL无水乙醇、75%乙醇或无菌水做对照。重复3次。25℃培养2 d，取出测抑菌圈直径。继续培养，观察微生物生长情况。
9.3 总结讨论
学生根据实验数据，制作曲线图，集体讨论并总结10种香辛料的抑菌效果，选出5种抑菌性最好的香辛料，撰写论文。
10 预期结果
10.1 香辛料气味对微生物生长的抑制
八角、丁香、肉桂、蒜、桂皮5种香辛料的气味对106个/mL浓度的6种微生物孢子具有较好的抑制效果，麻椒、葱只对红酵母具有一定的抑制作用。
10.2 香辛料浸出液对微生物生长的抑制
除姜以外9种香辛料浸出液都对106个/mL浓度的微生物孢子具有一定的抑制作用。
（1） 无水乙醇与75%乙醇的香辛料浸出液抑菌效果较好，且效果相近，水浸出液最差，只有蒜的水浸出液具有抑菌效果。
（2） 香辛料浸出液抑菌能力由好到差依次是：八角、丁香、肉桂、蒜、桂皮、麻椒、花椒、辣椒、葱。每种香辛料对5种真菌的抑制能力各有不同。
（3） 丁香、肉桂和蒜的醇浸出液抑菌能力持续时间最长。八角、花椒仅是暂时抑制。
10.3 含香辛料培养基对霉菌菌丝生长的抑制
香辛料高压蒸汽灭菌后，抑菌效果依然很明显，对霉菌菌丝生长均有较好的抑制效果，抑菌成分具有一定的热稳定性，八角、丁香热稳定性最高，肉桂次之，桂皮再次之，大蒜最差。
11 活动效果及评价
通过观察发现，所有学生都能够利用网络查阅资料，能够熟练使用血球计数板、超净工作台等实验设备，能够掌握无菌操作、改良牛津杯等实验技术，能够合作完成数据的统计和论文的撰写，该活动不但丰富了学生的科学知识，同时使学生观察能力、创新能力和动手操作能力得到了提高，提高了学生的科技素养。
参考文献：
[1] 刘慧.现代食品微生物学实验技术[M].北京：中国轻工业出版社，2005.
[2] 叶竹秋、林跃鑫.巴西蘑菇抑菌作用的初步研究[J].食品科学，2001，22（4）：82-84.
