现代微生物学实验技术篇1
关键词：微生物；检验技术；未来发展
随着国民经济实力的不断增长，我国大力推动医疗保障及食品安全的发展，保障我国群众的生命及财产安全。并且我国的微生物检验技术发展也相对比较完善，出现了许多新型检验技术，并且其应用与器械的研制也在不断更新。随着学界不断的实践，能够推动微生物检验技术发展，创新更加准确、高效、可靠的检验技术。
1微生物检验技术的应用现状
微生物检验技术是一门系统工程，需要按照相关标准及步骤进行，才能够得到比较准确的检验结果，促进检验事业的发展。目前微生物检验技术正从传统的培养方法向分子水平方法改进，向仪器化、自动化、标准化发展。主要方法有电阻抗法、分子生物学技术、微量生化法、快速酶触反应及代谢产物技术以及仪器检测法等，其中电阻抗法占的比重较大。
1.1电阻抗法电阻抗法是目前在微生物检验技术中主要使用的一种新型检测技术，该检测技术具有准确度较高、操作简单等特点，能够检验物体中的细菌数量、细菌类型（细菌总数、大肠杆菌真菌、呼吸感染菌、酵母菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌等）。电阻抗法准确度较高的主要原因是由于细菌的代谢会使得附着无产生电阻抗，而不同的细菌在相同环境下能够忍受的电阻是不同的，通过对物体的阻抗情况来分析物体中细菌的种类及含量[1]。主要的操作方式为：将细菌放置器皿中，通过一定的环境改变来使细菌增长，并且将一些不带电的大分子化合物（蛋白质、脂肪、碳水化合物等）通过细菌代谢转化为带电荷的小分子化合物（乙醇、葡萄糖）。通过对细菌导电性的转换，然后对细菌进行电阻变化的记录，并与未转化的细菌电阻进行比较，通过计算机技术制成相关的细菌电阻种类及数量分析，以此来对物体中的微生物进行辨认及测量。该方法目前已经用于食品、药品的检测。
1.2微量生化法微量生化法诞生于19世纪40年代末，直到现代仍然在使用的一种微生物检验技术，其优势在于操作方便、简单快捷、结果准确。微量生化法的优点在于能够通过微生物鉴定用试剂盒作为细菌的观察皿，观察皿中放置数量不等的试管，当需要检验物体中的微生物含量时可以将样品放入观察皿中的试管中，然后将处理过的微生物液滴入试管中，观察样本在试管中的酶促反应，然后观察样本的颜色变化，并将其记录下来，通过输入计算机内置软件中，通过科学的分析得到相应的结果[2]。该方法常用于临床药物细菌增殖研究中。
1.3分子生物学技术分子生物学技术是一种现代新型的技术，是在生命科学与化学发展的基础上创立的一门学科。分子生物学技术应用与微生物检测中，主要通过分子水平上分析微生物的线性结构来认知样本中的微生物类型，是一种新型检验技术，其主要的优点在于检验结果精确、对微生物的反应比较敏感、效率与特异性都较高等方面，但是由于其技术性较高，对检验器材以及相关操作人员的专业水平要求较高，检验方法也比较繁琐[3]。分子生物学技术应用与微生物检验技术的主要技术有：核酸交互法、质物Dna图谱检验分析法、聚合因子透析技术、染色体Dna限制性内切酶技术等等。文章主要对核酸交互法进行分析，简单为微生物检验技术中的分子生物学技术进行研究。核酸交互法是利用基因探针法的原理应用于微生物检验中而创新的一种方式，基因探针法的应用机制是在物品基因中的最小介质因子在基础构造中与碱基的化学反应，通过对已经认知的细菌最小介质因子进行相关的排列，并做好相关的记录，当在微生物样本检验中，对最终得出的最小介质因子进行碱基的区分，辨别细菌的种类及数量。对于具有最小介质因子的细菌来讲，具有最小介质因子的细菌遗传物为Dna，若没有Dna的细菌，其遗传来源于Rna。核酸交互法能够很好的区分微生物中的细菌种类，并且使用效果比较理想，但是由于其使用设备比较复杂，在实际的微生物检验中，使用的频率较少。
1.4快速酶触反应及代谢产物的检测技术快速酶触反应及代谢产物检测技术的应用原理主要是由于细菌在生长繁殖的过程中会不断的施放一些酶元素，通过对细胞产生酶进行判别，将其放入器皿中观察，通过反应液对酶的作用，从而观察细菌的种类与数量，这种检验的方式能够检验样本中细菌的数量以及微生物的种类。优点在于其灵敏度较高，操作简单，常用于细菌计数及种类鉴定。
1.5仪器监测法目前的微生物检验技术中应用的仪器检测法中，主要使用的是气相色谱法、mini-ViDaS法、Vietk-amS这三种技术，后两者的智能化和自动化水平较高，但是在我国的应用程度较少，文章主要针对气相色谱法进行介绍。气相色谱法应用于微生物检验中的主要原理是通过检验样本中的微生物在气相色谱仪中检验到的色谱图进行微生物的判断，同时该方法是先将样品与微生物分离，然后再将微生物进行相关的检验。仪器检测法能够适用于样本较多的物品检验中，或者是容易产生微生物的物品检验中。该检验技术的方式是先将样本中的微生物水解，然后使用甲醇分解提取，对微生物进行硅烷化或甲基化等方面的处理，最后由微生物呈现的相关色谱录入色谱仪中进行分析[4]。此检验技术的优势在于能够检测出微生物的特征峰，并且结果准确、效率较高，优点在于节省工作量，并且实现了自动化。常用于食品、药物的检验中。
2微生物检验技术未来发展的趋势
微生物检验技术产自与20世纪40年代，主要是由于美国发生了一系列由于药品污染而出现的意外事故，因此微生物检验技术对于药品质量、食品安全等方面都有重要意义。近些年来，随着经济水平以及科学技术的不断发展，各种疾病传播以及食品问题的出现导致了社会各界对于疾病预防和食品安全的关注。微生物检验技术是对疾病控制以及食品安全的有力保障，能够促进疾病控制以及人民的身体健康发展，保证经济的稳定发展。由于疾病传播使得人们对疾病控制的广泛关注，推动了的微生物检验技术的不断进步，也推动了疾病控制的发展。微生物产生的原因来源于各方面，主要由于大气污染、水污染、环境破坏、水土流失等自然环境因素的影响，来源于人们生活中的随地乱扔垃圾、随地吐痰等各种不文明现象，这些都导致微生物的增长。这些都要求了微生物检验技术要不断的进行更新，将微生物控制在一个不影响人体健康的数值。微生物检验工作的工作量与辨别的种类繁多，检验样本的构成也比较复杂，对于检验结果的准确性要求也较高。通过各种物品传播的疾病微生物种类较多，能导致出现传染性疾病的微生物就有五十多种，种类繁多的微生物也对检验技术提出了新的要求[5]。
我国在微生物检验技术方面虽然取得了一定的进步，但是其中也存在许多问题需要解决，首先是我国微生物检验操作人员的专业水平较低，对微生物检验的重要性不能够很好的认知，同时微生物检验的仪器比较滞后。从我国微生物检验行业的整体分析，在微生物检验技术的应用中，将微生物检验实现自动化、智能化是其未来发展的方向，尤其是在仪器检测法中体现了这一发展特征。所以，在对我国微生物检验技术的发展趋势进行相关的叙述中主要表现为：首先需要提高对样本微生物含量的检验效率，减少常规检测中需要耗费的时间，在较短的时间内就能够实现对微生物数量及种类的检测；同时检验技术要保障检测的结果，提高检验的精度与科学性；最后要实现检验技术的自动化，推动我国微生物检验技术智能化发展。
3结论
科学技术的带动了微生物检验技术的不断发展，并且呈现了多样化，新型、先进、简便的微生物检验技术将代替传统的培养方法，通过对检验技术与标准的不断完善与规范，保障检验的质量；同时操作人员也要不断的提高自身的专业水平，提高检验仪器的使用率，将高效的微生物检验技术投入应用，促进的微生物检验事业的发展，实现现代化、自动化、智能化发展。
参考文献：
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现代微生物学实验技术篇2
关键词: 微生物检验;研究进展;发展趋势;
在诸多领域的工作中都涉及微生物检验环节，如食品、药品等的检验，对保障相关产品的质量具有重要作用。微生物检验也是实验室检测的重要手段，根据检测需要和实际情况采取相应的微生物检验手段能更好地提升微生物检验效果与水平，这就需要相关人员不断深入研究微生物检验技术，把握好微生物检验的发展趋势，使其在相关工作中得到更好的应用。
1、微生物检验技术概述
微生物检验主要是对部分产品（一般是口服的食品、药品）中的微生物污染开展定性或者定量检验的技术。该技术涉及诸多领域与行业，如食品、饮用水、外用或口服的药品、需灭菌的产品和化妆品等，此类产品卫生标准有明确的规定，通过微生物检验技术对其微生物污染实现严格控制，避免各类有害病原微生物侵入人体而对广大消费者的健康造成危害。在微生物的常规检验中，主要的测定内容有需氧菌的总数、霉菌的总数、肠道的致病菌、化脓性的致病菌、食物的中毒菌、破伤风的厌氧菌、活螨虫和螨虫卵以及大肠菌群等。在微生物检验中，一定要严格执行检验的程序，在样品检验前一定要对操作的环境提前采取灭菌处理，操作期间谨防出现二次污染[1]。
在微生物检验中，基本操作有接种、分离纯化、培养、鉴定和保存等。在接种方面，常用的方法有划线接种、三点接种、穿刺接种、浇混接种、涂布接种、液体接种、注射接种、活体接种等。对培养基完成高压灭菌后，通过已灭菌处理的工具在无菌条件下进行含菌材料向培养基上接种。在分离纯化方面，若一个菌落内的所有细胞都来自一个亲代细胞，此菌落就被称作纯培养。在鉴定菌种时，用到的微生物要求是纯培养物，而纯培养物的获取就是分离纯化的过程，方法也有很多，如倾注平板、涂布平板、平板划线、富集培养、厌氧处理、单细胞分离等。在培养方面，以培养时对氧气的需求情况为标准，可以分为好氧培养、厌氧培养；以培养基的物理状态为标准，可以分为固体培养、液体培养。在鉴定方面，主要涉及形态学的观察、生理生化的试验、化学成分的分析、基因型的分析、系统发育的分析等内容。在保存方面，基本原理是挑选优良的纯培养物，使其处于休眠状态，然后人为创造有利于其休眠的环境，使其在长期保存后依然具备菌种原有的优良特性[2]。比较常用的方法有定期移植方法、液体石蜡方法、真空冷冻干燥法、低温冻结方法等。
2、基因检测在微生物鉴定中的应用进展
在微生物鉴定中，基因检测是一种新技术，目前已经研究出下一代测序（nextGenerationSequencing,nGS），此方法主要是对大量Dna的小片段进行检测，通过特定算法对个体检测的数据与参考基因的序列实施对比，发现可能存在的变异情况。以医学临床中的微生物检验为例，nGS可以用于感染性疾病病原体的鉴定。对病原微生物的传统鉴定方法主要包括涂片镜检处理、分离培养、质谱和生化反应等，但此类方法呈现出周期长、灵敏度低和过程复杂等缺点，对分枝杆菌的菌种鉴定用时需30～40d，对苛养菌、病毒等的培养条件也极为苛刻，大大增加了培养的难度。分子诊断基于聚合酶链反应（polymeraseChainReaction,pCR）有效解决了上述病原体的鉴定问题，但不能解决未知的微生物检验难题，因为未知的微生物核酸序列也未知，无法设计引物，这也成为该技术最大的难题[3]。在nGS检测中，不需要对病原体实施分离培养处理，也不依赖已知的核酸序列，能直接实现标本的测序、鉴别，有效节省了检测时间、提升了诊断效率，在对未知物种和难培养病原体的鉴定中具有显着的优势。在对病原体的鉴定中，nGS的应用主要包括两种方法，分别是rRna基因测序、全基因组测序（wholeGenomeSequencing,wGS）。其中，rRna基因测序法在临床上主要用于细菌和真菌等鉴定，也是菌群分析环节的基础；wGS和rRna基因测序方法相比，wGS能获取更加全面的信息，适合在病毒的鉴定中使用。大部分的病毒是不可培养的，且存在高度变异的情况，nGS和基因芯片、Sanger测序法等相比，nGS具有更高的效率，也不需要设计特定探针，适用于复杂的临床标本病毒鉴定。
3、微生物鉴定技术的研究进展
微生物鉴定的定义是以现有的分类系统对未知微生物的特征实施测定，以对其实施细菌、霉菌和酵母菌等大类区分，或对属、种和菌株水平进行确定的过程。在鉴定污染微生物时，一般结合鉴定的水平合理选择鉴定的方法。在微生物的鉴定中，传统方法（经典的生化反应、革兰氏染色的显微镜鉴别等）一般适用于大多数非无菌类药品的生产以及部分无菌生产环境中的风险评估。但在药品的微生物污染相关事件中，通过传统的方法并不能满足快速分型、准确鉴定和溯源分析等需求，所以，研究分子生物学时产生的基因型鉴定法逐渐得到应用[4]。
采用传统技术鉴定表型主要包括菌落形态的观察、染色、生化鉴定、显微镜检查等环节，呈现出成本低和便于操作等优点。但微生物表型存在一定的可变性，不同的生长环境会对其表观形态产生影响，如不同培养基内的微生物可能有不同的颜色。同时，传统表型鉴定技术对人员经验和培养条件较为依赖，在一些生长缓慢、培养难度大、需特殊营养的微生物鉴定中具有很大的局限性。随着社会的发展，现代化的微生物鉴定技术逐渐在药品污染的微生物鉴定、溯源分析以及污染调查等方面得到广泛运用，此类技术实现了对传统表型鉴定的拓展与丰富，如生化鉴定系统（如ViteK和api的系统）、FtiR（傅里叶红外光谱）、maLDi-toF-mS（基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱）、以碳源分析为基础的全自动化微生物鉴定系统、脂肪酸鉴定系统等，有效提升了微生物的鉴定效率和药品质量的控制水平。
随着鉴定技术的发展，基因型鉴定技术被研发出来，这是一种以微生物的基因序列为基础，对其分子实施生物学鉴定的技术，不依赖微生物的培养，是一种现代化的鉴定技术类型。基因型鉴定技术和表型鉴定技术存在很大不同，其数据库较为完善，能以微生物的遗传物质为基础，通过差异分析对微生物进行鉴定，呈现出高效率、高准确度和高通量等特点。在自然环境中，约有10%的物种能以分离培养的方法获取，以微生物的培养为基础的传统表型鉴定具有很大的应用局限性，而采用基因型鉴定，以16SrRna的高通量式测序法获取的微生物群落信息就十分全面。当然，基因型鉴定也有一定的缺陷，使用16SrRna法时，不能对某些亲缘较近、不明显的特征序列类微生物进行准确鉴定；采用高通量的测序分析混合样本时，不能有效排除已死亡的微生物干扰因素等[5]。
4、微生物检验技术的发展趋势
在微生物检验技术的发展过程中，逐渐产生了很多技术类型，各有优缺点。为了有效地弥补各检验方式的缺陷，可以对多种方式实现联合运用。在选择检验方式时，需要综合考虑相应条件，特别是检验中对灵敏度的要求。因此，提升灵敏度、消除假阳性是检验技术研究过程中的重要关注内容。在计算机技术迅速发展的背景下，微生物检验技术朝着高度自动化以及简便快速的方向发展。目前，分子生物学相关技术在自动化的仪器联合中，已经被运用于病原菌的诊断和鉴定、耐药基因的检测等方面。要想实现高质、高效和价格低廉等有效统一，就要改变临床中病原菌的检验现状以及传统观念，在各学科的交叉发展中，新型检验技术也会越来越多。
近年来，新型技术得到了迅速发展，如电化学和比浊法等技术，可以对药品内的活微生物实现直接测定；固相细胞的计数法以及流式细胞的计数法等，能分析微生物细胞内的特定成分。上述技术能提高药品检测的准确性，也能保证检测人员的安全，因此，应用前景十分广阔。基于技术的迅速发展，要想实现药品中微生物检验的进步，还要完善检验标准，提升相关检验人员的综合素质和专业水平。因为药品检验期间需要人工操作，操作人员的技术水平会对检测结果产生直接影响。为了提升操作人员的技术水平，要对检测人员开展定期培训。目前，在药品微生物的检验中，软硬件设备都得到了显着改善，且药品的微生物检验技术也朝着标准化方向发展，特别是对无菌制剂的研究已取得显着成就，推动着检验项目和方法、药典制定的依据等朝着更科学的方向发展[6]。
5、结语
微生物的检验在诸多领域得到了应用，也逐渐产生了很多检验技术和方法，各有优点与不足。为了促进相关技术作用的充分发挥，还需要对检验技术不断进行研究，把握好检验技术的发展趋势，推动检验技术的现代化发展。
参考文献
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现代微生物学实验技术篇3
关键词：微生物实验教学动手能力考核
微生物学是生物类学科一门重要的专业基础课，它涉及面广、应用性强、受益面宽、发展迅速，既是生命科学理论研究的核心，又是一门应用性极强的学科，对生命科学和生物工程技术的发展起着巨大的推动作用。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，其独特的实验技术在学科的发展中占据着突出的位置。我院微生物实验课面向生物工程、食品工程、生物技术、水产养殖等专业开设。为使这些专业的学生能熟练掌握微生物学实验技术和操作规程，培养他们观察、思考、分析和解决问题的能力，增强他们的创新意识，树立实事求是、严肃认真的科学态度以及勤俭节约、爱护公物的良好作风，我们从2003年开始对各专业微生物实验课做了相应改革探讨，以期达到较好的效果。
一、我院以往的微生物实验教学存在的问题
1.教师包办多，仪器经费有限，造成学生动手少。
我院以往的实验课教学从教学内容的选择、实验思路的设计、实验器材的准备，甚至实验的预期结果都由教师一手包办，到实验课上学生只是按照教师的指令按部就班地完成而已，这就造成了学生的依赖思想，课前不预习，实验过程中不认真、不主动，结果分析不到位。另外由于仪器设备及经费限制，一个小组往往2―4人，实验中有人做，有人看，有人当记录员，这样部分学生养成不爱动手的毛病，只要“认真”抄袭同组同学的数据照样能写出完美的实验报告。这样不仅错过了动手能力培养的机会，而且养成了投机钻营的恶习。
2.时间安排不合理，不利于学生观察分析。
微生物学实验课时间安排一般较紧，每周1次或两周1次，每次3―4学时，有些实验内容，如微生物的分离、培养、生化反应、生长曲线测定等，需要培养18小时以上才能观察分析结果，一次实验课难以完成。如果第二次课再观察结果，就难以保证实验结果的正确性和连续性，因此教师通常自行安排课间或课余时间进行。有些小组不来，有些小组派代表来观察，即使全部到齐，也由于时间短而紧张，导致学生观察不仔细，出现问题也无心分析和解决，由此影响了分析和解决问题能力的提高。
3.考核方法单一，导致学生忽视实验操作过程。
以往学生成绩的评定主要看实验报告，学生单纯地为实验报告而做实验，一旦操作出现错误或没有达到预期的实验效果，不是就此分析原因、总结教训，而是为了实验报告得到教师的“好评”而编造数据，甚至抄袭他人的结果。这种考核方式也导致了学生对实验过程的不重视。
4.前后项目安排不合理。
以往的实验项目，内容连贯性不强，一学期下来，学生感觉做了不少实验，但实际应用时不知所措，无从下手。
二、教学改革采取的方式措施
1.提高认识，合理利用现有条件。
我院微生物课程组的十多名教师，在分析问题的基础上，集思广益，统一认识，改变过去一包到底的做法，给学生动手留出足够的空间。学校近年来也加大了资金投入，不仅实验室宽敞明亮，实验所需仪器设备一应俱全，还添置了不少精密仪器，如奥林帕斯数码摄影显微镜、全自动荧光显微镜、大小不等的生物反应器、全温振荡培养箱、冷冻干燥机、超声波粉碎机等，这样既保证了实验教学的高质量完成，又给教师提供了很好的科研条件，教师吸纳学生参与科研活动，又进一步促进了学生动手能力的提高。
2.合理安排实验内容及开出顺序，增强其连贯性和实用性。
我院的微生物实验内容既要考虑基础知识和基本技能的培养，又要照顾各专业的特点，所选内容应覆盖微生物学的基本操作技能，尤其应突出微生物学独特的基本技术，如显微镜技术、无菌操作技术、接种和分离技术、培养技术等，既有简单的、基础的小实验，又有一些设计性和综合性实验，注意实验技术与基础理论的衔接，同时避免与其他学科实验内容的重复，以便于学生建立正确、全面的实验概念。
首先，在总体上，强调基础性和系统性，突出微生物学的基本实验方法和基本操作技术，如微生物形态结构观察中的染色技术，培养基的制备及各种灭菌技术，微生物的分离、纯化、培养及保藏技术，微生物生理生化特性测定技术及无菌操作技术等。其次，从专业的特点以及将来可能从事的工作性质出发，尽量安排一些选修的内容。第三，从简单的验证性实验向综合性实验发展，将有关实验内容有机结合起来，安排在一次实验课上或前后连接，既节约了课时，又增强了实验的综合性，也有助于学生判断、分析能力的提高。如将细菌革兰氏染色与细菌特殊结构观察、测微技术、显微镜直接计数法结合，微生物分离、纯培养技术与微生物鉴定结合，微生物紫外诱变与平板菌落计数法结合，各种理化因素对微生物的影响与微生物对碳、氮源利用的结合，微生物生长曲线的测定与生理生化反应的结合等。实验改进后，一环紧扣一环，中途如有一次失败，就会影响到以后的实验结果，这样学生对自己的结果关心得多了，动手操作的兴趣和能力也大大提高了。
3.重视课前预习，积极参与实验准备工作。
微生物实验内容比较繁杂，因课时限制，有时一次课要做多个实验项目，如果实验前不进行充分的预习，学生只能按板书内容和教师所讲闷头去做，对实验的全过程就知其然而不知其所以然，这样势必影响学习效果。所以我们要求：（1）每次实验前，学生必须阅读有关内容，了解实验目的、原理和内容，在做实验之前对要做什么、怎么做、关键步骤有哪些、预期效果如何等要做到心中有数，这样减少了实验的盲目性，做起来就会得心应手。（2）让学生参与实验准备工作，如玻璃器皿的洗涤、包扎，无菌水的分装、灭菌，试剂和培养基的配制，仪器的调试、保养等工作，这样不仅缓解了教师人手不足的问题，更重要的是增加了学生动手的机会。同时学生在准备实验的过程中，还学到了实验课之外的知识，增强了责任感，培养了严肃认真的科学态度。此外，学生和教师一起准备实验还有利于师生的沟通，便于教师及时发现问题，纠正错误。
4.提问精讲加小结，切实提高课堂效果
课前要求预习，但部分学生自觉性较差，如果不检查，预习就会流于形式。因此，实验课开始时，教师对要求预习的内容以提问的方式进行抽查，或者提前几分钟先让学生简要试讲，然后由教师给予补充和纠正。既可以强调重点，又可以使学生记忆深刻。
教师精讲，关键示范。教师的讲解和示范是必不可少的环节，但必须简洁明了，讲清该实验的实际应用、关键步骤、具体要求和历届学生易出现的错误等问题，关键操作要进行演示。尽可能腾出更多的时间让学生多动手、多练习，充分发挥学生的主体作用；实验过程中，教师巡回指导，细心观察学生操作的每一个环节，随时发现正在发生或可能发生的问题，发现问题教师时亲自动手示范，及时纠正错误，做到一丝不苟，培养学生严谨的学风和科学的态度。为了加深学生们的印象，还可抽时间让学生过关签名，努力做到让每位学生都能正确、熟练地掌握微生物学的基本实验技巧。鼓励学生勇于创新，引导他们多观察多思考。如果实验中出现异常，不要轻易放过，教师要引导学生认真分析，找出原因，提出改进意见，并在条件允许的情况下，鼓励学生重新实验，这样可以使学生收益更大。
下课前小结，是大家容易忽视的问题，发挥得好可以起到画龙点睛的作用。由于学生之间的差别、教学安排、技术因素等原因，容易使实验课结束时草草收场，结果一些学生的疑点和错误得不到及时解除和纠正，这一点在操作考试时表现得非常明显。因此教师应在每次实验课结束前，最好利用很短的时间对本次实验进行小结，纠正普遍性的问题，解释某些实验现象，表扬实验做得好的小组或学生。实验结束后要求学生将用过的物品清洗干净，摆放整齐，原始数据经教师看过签字后才能离开实验室，以此培养学生严谨的学风和科学的态度。
5.鼓励学生参与科研课题，拓展视野。
实验课因受课时、资金等因素的限制，只能安排一些最基本的内容（与前面的综合性实验内容有矛盾，看看如何调整）。较深的内容、耗时较多的内容、显示专业特色的内容就不可能面面俱到，唯一的办法就是课外弥补。我们在教学中体会到，不少学生希望动手，掌握更多知识的欲望非常强烈，就看教师怎么去引导。食品专业的学生喜欢食品原料或产品中微生物指标的检验，生物工程专业的学生则喜欢利用微生物来生产工业产品，生物技术专业的学生则想利用微生物生产基因产品，水产养殖专业的学生则想筛选生物制剂，防治水产动物疫病。根据以上情况，我们提倡学生通过参与教师科研课题，“自谋生路”；申请学校和系部立项的学生课题，“找米下锅”，期末参加综合大实验，或者组建兴趣小组等形式提高自己的综合能力，实验室也全天候为他们开放，教师主动热情地为他们“分忧解难”，形成了较好的学习氛围。有的选了食用菌菌丝体培养及Dna提取，有的选了食用菌栽培，有的选了市场酸奶样品的检测，有的选了海洋微生物产抗生素或者产酶菌株的筛选等等。选题之后，学生们一边去上网或图书馆查资料，了解前人的研究成果，一边编制自己的计划，摸索实验条件，干得不亦乐乎，实验结束时提交总结报告或者论文。通过锻炼，学生们开阔了视野，提高了分析问题和解决问题的能力。从前几届毕业的学生看，参加各种训练的学生做毕业论文时能很快进入角色，论文的水平也大大提高，有些学生在毕业前后就有一两篇；另外，通过锻炼，学生适应社会的能力强了，有些学生还没毕业，就利用自己所学的微生物知识帮家人和亲友脱贫致富，帮企业分析市场，研究开发新产品。
6.考核方式多样化，将操作能力培养贯穿始终。
我们的微生物学实验与理论可单独设课。实验课的考核包括平时考核和期末考核两部分。教师制定合理的考核标准，并在第一节课予以公布。平时考核成绩占总成绩的60％，主要考核学生的出勤、预习、回答问题、实验操作的态度和结果以及实验报告的写作水平。期末考核包括操作考核和实验理论笔试，占总成绩的40％。操作考核内容包括器皿的包扎、接种和制片技术、显微观察、微生物分离和培养、微生物计数、培养基的配制及灭菌等，教师对这些内容进行编号，让学生抽签进行单人考核，形式以动手操作为主，辅加一些口试，操作不及格者必须补考。实验理论笔试内容包括原理、试剂用途、注意事项、结果分析、实验方案的设计等。通过考核，督促学生进一步熟悉实验内容和仪器的使用方法，弥补了实验中的不足。考前许多学生主动到实验室查漏补缺，反复操练，生怕出错，在一定程度上起到了积极的作用。另外，考核学生的同时也是对教师的教学效果的检查，因此对教师改进教学也有一定的促进作用。
7.建立实验项目卡和实验档案，为进一步教改提供积累。
实验档案的收集，是一个学校教学成果的体现，也是教学经验的积累和进一步改革的基础，这个思想始终贯穿于我们的教学过程。每个实验项目建有卡片，每个卡上有实验目的、原理、操作要点、注意事项、所用的仪器台套数，消耗材料的多少等内容，即使新手准备实验也会一目了然。档案中有教师的预实验报告，记载着教师的试做过程、心得体会和改进意见，实验员有准备实验记录和开出记录，实验设备记录本上有使用记录，教学档案室存有历届学生的实验报告、综合大实验的总结报告、学生的平时成绩记录、实验理论考试试卷和总评成绩，这些原始材料的积累，为以后的改革提供了很好的参考。
三、总结经验，深化改革
1.教学改革后的效果
通过以上改革，学生认识到了本课程的重要性，大大激发了他们上好实验课的热情；更加牢固地掌握了微生物学的基础知识和基本概念，具备了从事微生物应用和研究所需的基本方法和技能，为后续课程的学习和将来顺利完成毕业论文提供了有力保障；提高了他们观察、思考、分析问题和解决问题的能力，培养了勤奋、严谨的学风和科学的态度，为他们将来工作或进一步深造奠定了较好的基础。
2.深化改革的设想
21世纪是知识经济的时代，是充满竞争的时代，这种竞争的核心是人才的竞争，因此，作为高等教育，培养“厚基础、宽口径、强能力、高素质”的高质量人才是时代的要求，其具体表现在：（1）具有满足工作的知识和基本工作能力；（2）获得新知识、新技术的能力；（3）具备科研创新的基本素质和能力。
对照21世纪对人才的需求，我们还有许多工作要做，总结起来有以下几点：（1）进一步加大资金投入，添置与适应现代科技发展的仪器装备，争取更多的科研项目，使更多的教师和学生投入进来。（2）加强教师和实验技术人员自身的学习，不断提高业务和技术水平，将更多的新方法、新技术介绍给学生，更好地发挥教师的主导作用。（3）加大微生物学实验室对学生的开放程度，包括时间、空间和实验项目的开放，使学生有更多的机会和自由空间去选择实践，进一步提高他们分析问题、解决问题和科技创新的能力。
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现代微生物学实验技术篇4
[关键词]高中生物生物技术实践模块
高中生物教材的每一版本都设置了“生物技术实践”选修模块，这种专门开设以“技术实践”为主题的课程，目的在于培养学生的科学素养，提升学生的实践与探究能力。可以说，高中生物学设计“生物技术实践”模块，在教学史上是前所未有的，其意义也十分重大。
一、设计“生物技术实践”模块的意义
进入新世纪，以生命科学为主题的生物学已成为全球关注的热点。从“生物技术实践”模块设计内容来看，有的注重提升学生理解科学知识的能力；有的突出科学探究的过程，渗透科学探究的方法；有的让学生了解生物学对社会的影响；等等。可见，设计这一模块对增进学生对生物科学与技术对社会影响的理解有重要意义。与此同时，高中生物教材设计“生物技术实践”模块，让学生从不同角度及时了解比较前沿的生物学发展趋势，能全面提升学生的科学素养，还能满足学生多样化的发展需求，拓展学生的生物科技视野，提高学生的实践与探究能力。高中毕业生面临着将来的就业与科学研究的方向选择，“生物技术实践”的设置则能满足那些有志于在生物科学研究领域，特别是在生物技术领域进一步发展的学生的需要，很好地培养了这些学生设计实验、动手操作、收集证据等科学探究的能力，为他们将来进一步的学习与深造奠定坚实的基础。
二、“生物技术实践”模块的主要特点
1.基础性、实践性与综合性。“生物技术实践”模块凸显基础性，让学生便于自主实践与探究。基础性，即生物科学的所有知识和理论都来源于学生的观察和实验，其中蕴含的科学理论比较简单，学生易于理解与掌握；实践性，即偏重于学生的动手实践，特别注重生物学习中的实践过程，重视实验和其他实践活动的开展；综合性，即涉及的生物学知识面比较广。例如，“进行微生物的分离和培养”“测定某种微生物的数量”等实践活动，活动内容比较简单，所涉及的理知识也很浅显，便于学生自主实践。而对于“探讨酶在食品制造和洗涤等方面的应用”“研究从生物材料中提取某些特定成分”“运用发酵食品加工的基本方法”等实践活动，其内容涉及“微生物学”“生物化学”“生物技术”等多个学科领域，具有一定的综合性。
2.时代性、选择性和多样性。“生物技术实践”模块充分体现了时代性、选择性和多样性。时代性，即关注现代生物技术的迅猛发展，选取部分具有代表性的生物科学和生物技术中的前沿核心学科、核心技术。比如，“尝试制备和应用固相化酶”“尝试植物的组织培养”等现代生物技术。选择性与多样性，即模块的内容标准涉及生物科学与技术的许多学科，活动层次也较为分明，考虑到学生的兴趣爱好、能力差异、个性发展和将来深造的专业选择，充分体现模块内容的选择性和多样性。
三、“生物技术实践”模块的教学建议
在高中生物教学中，教师要从“生物技术实践”模块的教学目标出发，突出学生的主体地位，让学生自主进行实践与探究活动，从而开阔学生的科学视野，促进学生更好地探究生物学知识，提升学生的综合能力与科学素养。
1.让学生自主设计实验、动手操作、收集实验数据、总结实验结果，提升学生的科学探究能力。一方面，教师要给学生提供充分的实践活动时间，适度补充相应的资料或引导学生自己搜集相应的资料，帮助学生较为系统地完成有关生物实践活动。例如，收集微生物学的知识，了解微生物学实验的安全操作技能、技术要求（即微生物学实验的无菌操作技术），感知微生物的利用等，这是学生探究的支点，也是设计本模块的初衷。另一方面，教师要放手让学生自主完成本模块的每项学习任务，组织引导学生进行探究性学习活动，提升学生自主探究的质量。
现代微生物学实验技术篇5
关键词：微生物；菌种保藏；管理；电子标签
中图分类号：G642.0文献标志码：a文章编号：1674-9324（2013）17-0162-03
微生物资源由于其具有的极大地开发潜质与经济价值，已逐渐引起了越来越多的关注。掌握关键的微生物资源已成为企业，甚至是国家的重要战略储备，我国先后建立了中国普通微生物保藏管理中心（CGmCC）、工业微生物菌种保藏管理中心（CiCC）、医学微生物菌种保藏管理中心（CmCC）等保藏机构。而微生物资源中，可用于药物研制及医学研究的微生物更有特殊价值与地位。随着现代生物技术如基因工程、蛋白质工程、组合生物合成在微生物研究中的深入，及大量新的病原微生物的出现，传统的菌种保藏技术和管理方法逐渐显现出其局限性，这一形势迫切地要求我们提高工作效率。此外，我们还要考虑到微生物菌种保藏的特殊要求及管理安全，对操作人员有着极高的要求。而电子标签（RFiD）技术的引入恰恰为解决当前困难提供了一条有效的途径。随着当今微电子技术的迅速发展，使设备得到小型化，可靠性大大提高。本文着重综述了RFiD技术的工作原理，及其在微生物菌种保藏中的作用和优势，并进一步深入探讨该技术在这一领域的发展前景。
一、RFiD技术
1.RFiD技术介绍。RadioFrequencyidentification（RFiD）[1]，即射频识别技术，也就是电子标签技术的俗称，是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并能获取相关数据[2，3]。例如生产生活中使用到的iC卡（integratedCircuitCard）就是这一技术的应用实例。其发展始于1937年U.S.navalResearchLaboratory（nRL）开发的敌我识别系统。1999年美国麻省理工学院mit成立aUtoiDCenteR（现发展为auto-iD实验室，总部设于mit，其余5个会员单位为英国剑桥大学、澳大利亚阿德莱德大学、日本庆应大学、中国复旦大学和瑞士圣加仑大学）[4]，提出epC（electronicproductCode）概念并以RFiD电子标签为载体为每一物理实体提供唯一标识，使RFiD技术得到极大发展。现今RFiD系统在货物跟踪管理，医药管理，交通系统以及门禁系统等方面发挥了越来越重要的作用，为物流供应链管理提供了最便捷有效的实施方案。相较于以往解决方案，RFiD技术具有可以识别单个具体的物体、可以透过外部材料读取数据、可以同时对多个物体进行识读、其识别工作无须人工干预，可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便等优势被公认为本世纪最有发展前途的10项技术之一。
2.RFiD技术实现。基本电子标签系统由三部分组成：标签（tag），阅读器（Reader）和天线（antenna）。RFiD基本工作原理：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量通过天线结构发送出存储在芯片中的产品信息即信号，或者是有源标签会主动发送某一频率的信号；解读器通过读取经过前级滤波器滤去噪音信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。再通过外设给予操作人员反馈[5]。
二、医药微生物菌种保藏管理
1.医药微生物菌种保藏的特殊要求[6]。药物开发和医学研究的微生物的菌种保藏有其特殊要求，由于我们是利用其特殊的代谢产物对特定疾病产生治疗作用，那么我们就会要求这些特殊的性状需要稳定的保存，才能进行大规模生产，或者供研究之用，即预防菌种退化的发生。一些特殊情况下，甚至需要一些极端条件去保存样品。并且实验人员因此还要经常性的关注菌种保藏中菌种的变化，防止其失去药用的价值。此外，处于公共安全的考虑，防止可能的有害微生物在实验室外的传播，实验室内外的物品也不应接触。
2.传统保藏技术和管理的不足。传统保藏中，主要采取人工的方式对样本进行观察和监控，而对于保存的大量样本，则单靠人力的方式，即使付出很多人员的代价也不易对所有样本的状态都有良好的把握。另外在实验室大量保存的样本中找到所需菌种就需要耗费大量时间。此外采取传统纸质，或者手工输入电脑对样本进行管理的方式，对样本信息的记录是有限的，因此有可能产生人为的疏忽，造成样品的损坏或者失效。和当今在其他行业广为使用的高效的信息化管理技术相比，会有时间上的滞后。
3.iD技术的引入。对传统药用微生物保藏和管理方法中的种种不足，RFiD技术的引入提供了一系列的解决方案。①便捷：用RFiD技术将给实验室中的每一个样品附上唯一编码，这种标签有独特的序列代码和足够的存储容量，存储的内容可以读出、修改和保存，配套上基于现代信息技术的硬件设备，实验人员可以随时了解任何一个样本存放的位置，是否需要进行定时的筛查等基本信息，现对样本的频繁常规监视，可以采集更多数据，改善样本质量，为样本的提取使用提供了极大地便利。设有防冲突逻辑的标签，可以一次同时读取多个标签，其读取率几乎达到100%。例如把托盘放在读取站附近，一百个标签的读取时间不会超过3秒钟。找出目标样本的位置易如反掌，为研究人员节省大量时间可想而知。使用RFiD技术的方法直观易懂，不会给操作人员带来其技术上的麻烦。②安全：疗医药行业是一个不允许出错的行业。对于菌种的保管安全，有了RFiD技术的帮助，实验人员只需使用读取设备，快速地对大量样品进行扫描即可确定，各样品是否都按规定摆放在正确的区域，保管条件是否妥当。同时若样品被人意图非法携带离开，电子标签信号也会被门禁拦截，以防意外的发生。此外，由于电子标签可存载大量信息，而纸质标签由于大小受限，承载的信息也是有限的，并且省去了人工书写读取的过程，避免了人为误操作的发生。③稳定：代的RFiD标签尺寸小，可植入试管顶部，并承受得住大范围急速的温度变化，例如样本需要液氮保存的场合，标签仍然可以工作正常。这种标签也可以承受快速升温的考验。④系统：标签作为信息化管理系统的硬件载体，为实验室的全面信息化提供了良好的支持[7]。样品的数据完全可以摆脱纸张记载的束缚，在实验室的各个终端上无缝流转，实现无纸化，为工作效率的提高起到了良好的作用。此外，借助于信息的迅速传播，不同实验室甚至可以通过网络直接利用对方的设施进行研究，实现资源成果的共享，不仅是经济成本上的大大降低，也是生产效率上的极大提高。而这一理念也早已在世界范围内众多知名大学，研究机构在其他领域的开放实验室中开始实践。
三、用发展
1.内外的应用[8]。近全球领先的RFiD基础设施供应商taGSYS，宣布其RFiD解决方案已经被四家法国著名医院的实验室（Latimone、marseillemedicalFaculty、HospitalLaConception、以及paoliCalmettesinstitute）所采用。专门为制药和医疗部门设计的RFiD标签，满足了该行业严格的安全准确及时的要求，使用性能可靠高频RFiD标签用于跟踪实验室生命攸关的样本。即使在样本日渐增多时，仍然可以保证数据的正确性和可靠性[9]。paoli-Calmettes细胞医学中心的主任DrChristianChabannon，对RFiD技术的引入表示了极大地肯定，他认为良好保藏的病理样本是相关病人的生命所系，也是医生和科学家的珍贵资源。相较于传统的管理方法，采用RFiD识别技术后，生命科学领域可以说又一次取得突破性进展。与过去的条形码识别技术比较，RFiD的优点非常明显。
2.前景。于RFiD技术在医药微生物样本保存中的引入所取得的可喜成果，其应用前景也是颇令人期待的。随着微电子技术的不断发展，RFiD芯片有望向更小，更强大，更经济的方向发展，使这一技术得到更大范围的普及。伴随自动化技术，人工智能技术的发展，我们更可以大大扩展其功能，与应用的范围。我们可以设想生成全封闭的实验室保藏环境，利用电子标签对特定样品定位，来自动控制样本的适宜环境，营养的补给。通过标签信息，如同在atm机上存取操作一样，从而实现，以较低的人力代价，极高的安全系数下对实验样本进行便捷的管理监控。如今这一想法已不仅仅是停留在想象的阶段，RFiD技术已经贯穿于整个医药产业链中，并换发着勃勃的生机。生物医药研发生产作为涉及社会公共卫生安全的行业之一，必将成为优先应用RFiD技术的领域之一[10]。医药行业采用RFiD带来的不仅仅是效率，更是对宝贵生命的保护。
参考文献：
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现代微生物学实验技术篇6
自从20世纪20年代美国人Beckman提出利用微生物提高原油产量的想法，到50年代矿场试验成功，美国对生物采油技术的发展做出重大贡献。50年代末到70年代，此项技术在前苏联和东欧一些国家取得了较为显著的进步。目前，美国和俄罗斯是微生物采油技术的两大研究阵地，二者都主张将微生物代谢的产物作为驱油剂使用，从而提高石油采收率，但又有所不同。美国侧重于培养筛选菌种注入油藏，在实际应用中绝大多数项目都是成功的，并在两次微生物采油经济评价中，分别使石油产量增加百分之十三和百分之十九点六。俄罗斯主张利用营养物激活原油本源微生物，大量的矿场试验表明这种方式效果十分显著。相较而论我国微生物采油技术起步较晚，60年代，胜利油田曾经开展过微生物采油的相关研究，但后来很可惜因种种原因没能够坚持到底而中途夭折。进入90年代后，方呈现出一片繁荣的景象，无论是理论实验还是实际应用都取得了巨大的进展，总体技术已经接近国际先进水平，吕振山等学者利用聚合酶链式反应技术（利用Dna在体外摄氏95度时解旋，55度时引物与单链按碱基互补配对的原则结合，再调温度至72度左右Dna聚合酶沿着磷酸到五碳糖（5'-3'）的方向合成互补链，放大特定的Dn段，可看作生物体外的特殊Dna复制）对多种微生物进行基因检测，并对菌种的油藏适应性、增殖地下运移能力、和增采能力进行了准确可靠的认证；微生物驱油的数学模型在雷光伦等学者的努力下也初步实现了准确化和完整化；采油微生物代谢物及其分析研究也取得了可喜的成绩，包木太等学者用力甚勤，中国有望后来居上，成为微生物采油技术最为先进的主要国家之一。
微生物采油技术标准
菌种选择标准。菌种筛选是微生物采油技术的关键，菌种选择的优劣将直接影响到采油效果的实现。目前使用的方式主要有培养基因工程采油菌和筛选自然采油菌两类。就国内情况来讲，早期目标是筛选出能够适应地层环境的菌种，它们可以提供适当的有机营养物，使微生物的生长代谢产物可以起到驱除地层中残油的作用就可以。随着技术的不断进步，菌种筛选要求亦越来越高，菌种耐温性得到较大的重视，这是因为耐温性能越好，其适用的油藏范围越广；菌种应耐矿化度，降低营养物成本。油藏环境标准。微生物的正常生长是在一定的环境条件进行的，不同的油层条件需要配置不同的微生物溶液，同样采用微生物技术也需要满足特定的油藏环境标准，主要包括温度、深度、压力、矿化度、渗透率等，有学者已统计出选择微生物处理的油层条件，在此列出，以备参考。
未来研究前景
微生物采油技术含量较高，同时也是一门新兴的交叉学科。在未来的科学研究中，笔者建议：首先，注重提高采收率的机理研究。微生物采油应用技术正日臻完善，驱油机理方面的研究尚有欠缺，仍有进一步发展的必要。其次，微生物采油数学模型的研究亦有待深入，开发模型软件，建立系统的微生物与盐水相互作用研究体系，加强微生物在孔介质中的运动规律研究。再次，加强与其他学科的交叉研究。微生物采油技术涉及到生物、石油、地质、化学等多学科的知识内容，因此，需要有关学科的专家通力合作，共同发展，相互帮助，最终使微生物采油技术的发展得到质的飞跃。（本文作者：张洪林单位：中油国际阿克纠宾油气股份公司）
现代微生物学实验技术篇7
关键词：课程改革；微生物技术综合实验；前沿
中图分类号：G642.0文献标志码：a文章编号：1674-9324（2013）52-0043-02
21世纪对人才培养提出了新的挑战，如何培养具有综合素质的创新型、复合型人才是当今高等院校面临的问题。中山大学坚持贯彻以“培养具有国际视野、满足国家与社会需求的高素质复合型拔尖创新人才”为目标，提倡“人心向学”，对创新型人才培养提出了新的思路。从2012年开始，学校开始执行大类招生政策，坚持以“厚基础，宽口径”为原则，这是针对我国现行高等教育的弊端实行的深层次的教学改革。大类招生势必涉及到各个学院专业的课程体系设置、教学方式、人才培养模式的改革。其实早在1998年教育部就颁布了新修订的专业目录和《关于普通高等院校修订本科专业教学计划的原则意见》，指出：“教学计划修订的核心是调整学生的知识、能力、素质结构，淡化专业意识，拓宽基础，加强素质和能力培养。”实验教学是培养应用型、创新型、复合型人才的重要组成部分，在学校教学培养中起着举足轻重的作用。这就需要我们对实验教学进行大胆改革和创新。微生物学是当前生命科学中发展最为迅速、影响最广泛的学科之一。近年来微生物学实验技术的不断创新和发展，使微生物研究者得以在分子水平上深入探索微生物的生命活动规律。《微生物技术综合实验》是生命科学学院为生物技术、生物技术与应用、逸仙班开设的专业选修课，是继《微生物学实验》后的一门对于学生的知识、能力和综合素质的培养与提高起着至关重要的作用的课程。
本课程改革的目的是让学生真正感受到微生物学工作者从事微生物学工作的氛围，同时与一些微生物学热点研究或实际应用相结合，开展创新性微生物学实验与研究。通过本课程的学习，学生经过严格的训练，能规范地掌握现代微生物技术，熟悉现代仪器的基本使用；在培养学生掌握实验的基本操作、基本技能和基本知识的同时，努力培养学生的创新意识与创新能力。为实现这一目标，在课程内容安排上采用保留少量经典的验证性实验内容外，主要将基本操作融入综合实验中，增加综合性实验，在实验内容方面更注重微生物技术在科研、生产中的应用。课程内容方面分为三个层次：验证性实验、综合实验与自己设计实验，强调实验的综合性、探索性、研究性和连贯性。在综合性实验中，引入本系教师的科研成果，目的在于通过实验，增加培养学生独立解决实际问题的机会，以提升学生的科研素质与创新意识。同时提出具体的科学问题，引导学生设计解决问题的方案，并通过实验验证相关解决方案。将整个微生物学实验课程按几个主题分成若干个实验教学模块，每个模块由若干次实验课组成，相互关联，前后衔接，共同组成一个研究性的实验。实验项目的安排体现了横向纵向四结合：①使传统和前沿有机结合。②依赖培养技术和不依赖培养技术相结合。③形态鉴定和分子鉴定相结合。④单个菌落和微生物群落研究相结合。传统和前沿有机结合：在实验内容安排上贯穿两条主线，即有传统的微生物发酵工程实验，发酵工程实验由一个小个实验结合在一起，包括菌种的选择、发酵条件的优化，而不依赖于培养技术的分子研究，如变性梯度凝胶电泳DGGe（denaturinggradientgelelectrophoresis）、16srDna分子鉴定等代表前沿生物技术的实验。生物技术研究手段层出不穷，各种技术手段各有其利弊，对同一个对象，用不同手段来研究，让同学们开阔了研究思路。例如，依赖培养技术和不依赖培养技术相结合：传统的微生物需要在培养基上培养，进行形态观察或分子鉴定，而DGGe技术则是不依赖于培养的技术，学生直接从土壤中提取样品Dna，进行DGGe电泳，用SYBR染料染色检测。形态鉴定和分子鉴定相结合：对稀有放线菌进行传统培养，用埋片法进行形态观察，同时对鉴定的放线菌提取Dna，进行16srDna分子鉴定，使学生了解两种手段的差别和优势。同时观摩Dna测序过程，对测序结果进行BLast，并用mega软件学习构建进化树。单个菌落的16srDna分子鉴定和微生物群落研究相结合：对放线菌的形态和分子鉴定只是对单个菌的研究。而DGGe研究则是对整个微生物群落的研究，可以让学生建立微生物个体与群体差异的概念，加深对微生物群落概念的理解，通过课程学习让学生建立纵向和横向的知识结构。生物技术综合实验中微生物发酵实验也是重要的部分，实验项目为菌株产蛋白酶发酵条件优化。由学生自己进行菌种的选择，发酵条件的优化采用单因子实验法和正交实验法，发酵产物进行蛋白酶活性测定。“工欲善其事，必先利其器。”学院配置的多媒体数码显微镜互动系统应用，为本课程观察放线菌和真菌的形态结构提供设备保障。先进的交互手段，使得教师通过讲台上的计算机，就可以看到每个学生所观察到的显微镜画面，能及时发现问题并指导学生。学生还可应用数码显微镜将观察结果直观呈现在电脑屏幕上，并且可以在自己的计算机上清晰地看到讲课的ppt和示范，可用显微镜的示教指针与教师交流讨论。学生对学习的兴趣和课堂效率都显著提高。由于变性梯度凝胶电泳DGGe实验以及微生物发酵的特殊性，不可能人手一套实验仪器，教学视频和模拟实验的应用尤为重要。在变性梯度凝胶电泳DGGe实验课堂上，应用http：//learn.genetics.utah.edu/美国犹他大学的虚拟pCRvirtuallab技术和虚拟电泳技术，该制作图像精美、直观，实验步骤清晰，使枯燥的实验生动地展现在学生面前，更加有利于学生理解、记忆。加深学生对实验内容的理解并提高他们对实验的兴趣。微生物发酵实验，实验步骤烦琐，牢记每个步骤尤为重要，而教师的讲课未必能使每个同学掌握，所以我们自己录制相关的教学视频和多媒体课件，可随时再现操作过程。将教学中的抽象内容具体化、形象化，从而有利于学生对知识的理解、掌握，使其实验的积极性和主动性都能得到提高。
随着计算机技术、网络技术与电子通讯技术的迅速发展和应用，人类已经进入了现代化的信息社会，因特网是世界上最大的知识库、资源库，它拥有最丰富的信息资源，而且这些知识库与资源库都是按照符合人类联想思维特点的超文本结构组织起来的，因而适合学生进行自主学习。信息社会需要有高度的创造性，并且有很强的自学能力和信息检索、获取及处理能力的创新型人才。为培养学生获取、分析、处理微生物基因组信息的能力，教师指导学生上网查询基因组信息的方法，对16s核糖体Rna测序结果在物学国际综合网站nCBi上blast程序与公开数据库进行相似性序列比较，找出最相似序列。指导学生学会简单的生物软件。学会用mega软件构建进化树。近几年来，由于学校对实验室建设的高度重视和大力支持，学院中心实验室添置了凝胶成像系统多媒体数码显微镜、全自动自控发酵罐、液相色谱分析仪、变性梯度凝胶电泳仪器，为微生物技术综合实验的顺利进行创造了硬件条件，使实验教学改革上一个新的台阶。
参考文献：
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现代微生物学实验技术篇8
关键词：微生物检测食品安全技术应用
中图分类号：tS207文献标识码：a文章编号：1672-3791（2015）03（a）-0082-02
近年来食品安全问题已日渐深入人心，微生物行食品中毒事件的报告起数和中毒人数正逐年升高，随着人们生活水平的提高，安全意识的增强，对食品安全提出了更高的要求，食品安全已经成为全球关注的焦点，现代食品微生物检测技术的发展和在食品安全检测中的应用也越来越受到人们的重视。微生物检测技术具有高灵敏度、简便、准确等优点，能够快速检验出食品中的病原微生物，进而帮助人们掌握食品质量状况，因此被广泛应用到食品安全检测中。
1微生物检测技术及其重要性
1.1食源性病原菌免疫学快速检测技术
该种技术主要包括荧光抗体检测技术（Fat）和免疫酶技术（eia）两类，其中Fat技术以抗原与抗体能够发生反应为理论基础，通过荧光素标记法检验的一种技术，有直接和间接两种方法。直接法指将带有荧光素标记的血清添加到待测样品中，经洗涤后在显微镜下进行观察的一种方法，而间接法指将已知细菌的特异性抗体加入到待测样品中，两者充分反应后洗涤，然后添加荧光标记的第二、第三抗体的方法。使用该种方法检测比较及时且操作方便，但是容易受到样品中其他荧光的干扰，而且荧光显微镜价格成本较高。eia技术使用酶标记抗原和抗体进行检验的一种技术。检测时加入底物和酶，两者结合生成的产物与抗原发生反应，根据颜色深浅进行定量检测，该种检测技术具有检测准确性高、速速及时等优点。
1.2食源性病原菌分子生物学快速检测技术
1.2.1基因探针技术
这里所说的基因探针指使用能够检测的生物素、同位素等标记序列已知的寡聚核苷酸，让其与目的基因进行杂交，利用杂交信号找出基因的一种检测方法。标记探针的方法分为非同位素和同位素两种，其中同位素标记具有检测及时、特异性强等优点，但是其具有一定的放射性，会给危害人体健康。
1.2.2多聚酶链反应（pCR）技术
pCR指利用体外酶促反应合成特异性Dn段而进行的检测技术，其Dn段能够在短时间内迅速扩散，甚至用肉眼就能观察，因此检验效率较高，而且操作方便，被广泛应用到食品安全检验中。
1.2.3生物芯片技术
该种技术指在一定条件下使核酸分子与样品中的核酸片段进行杂交，通过检测杂交信号达到检测目的的检测技术。该种技术克服了传统核酸印记杂交的诸多缺点，但是制作芯片比较复杂，因此在食品检测中的应用需要进一步推广。
1.3生理生化代谢产物检测技术
该种方法包括接触酶测定技术、放射测量法、微热量计法以及电阻抗法，其中接触酶测定技术利用H2o2和接触酶放出氧气，如阳性细菌数量较多则放出氧气的量就越多，从而接触酶纸盘上浮时间越短，以此判断食品中嗜冷性细菌；放射检测法指将放射性元素融合到碳水化合物中，细菌分解碳水化合物放出Co2，通过检测Co2的放射量，判定食品中细菌的含量；不同的细菌生长时产生的热量存在着差别，通过检测放出热量的多少检测细菌这就是微热量计法；电阻抗法依据的原理是：细菌生长时会一些大分子物质分解成带电的小分子物质，检测阻抗变换，就能对细菌数量有个基本的判断。
除此之外，微生物检测技术还包括食源性治病均生物传感器检测技术。致病菌呼吸产生的电子生物传感器，通过检测电流的大小判定致病菌的浓度，检测比较迅速。
1.4食品微生物检测技术的重要性
我国食品存在的安全隐患导致了我国食品生产行业的发展非常不均衡，因此，要控制食品安全，运用高科技实施高质量的食品检测工作对控制微生物引起的食源性疾病具有重要作用。微生物检测技术是衡量食品卫生质量的重要指标之一，也是判定被检食品能否食用的科学依据之一，通过食品微生物检验，可以判断食品加工环境及食品卫生环境，能够对食品被细菌污染的程度作出正确的评价，为各项卫生管理工作提供科学依据，提供传染病和人类，动物和食物中毒的防治措施，同时食品微生物检验是以贯彻“预防为主”的卫生方针，可以有效地防止或者减少食物中毒人畜共患病的发生，保障人民的身体健康，同时，它对提高产品质量、避免经济损失、保证出口等方面具有政治上和经济上的重要意义。
2现代食品微生物检测的内容
现代食品类生产企业实行的微生物检测技术是以微生物学为基础，运用现代免疫学、分子生物学、自动化仪器、生物传感器等方面的理论和技术，研究食品中的微生物，特别是病原微生物的种类、数量、性质等，并建立的现代食品微生物检测方法。具体的检验可分为两大类，一是食品污染程度类指标菌群检验，如菌落总数、肠道致病菌、大肠菌等，二是食品内致病菌的检测。
2.1检测食品污染程度指示菌
菌落总数、菌落总数是指食品检样经过处理，在一定条件下（即在需氧情况下，37℃培养四十八小时）培养后所得1g或1mL检样中所含细菌菌落的总数.，菌落总数与受有机污染的程度相关，细菌总数越大，受污染的程度越严重。在日常生活中，我们每天都会接触到由不同公司，不同地方生产的食品。所有食品中常见毒素有霉菌毒素，动物性天然毒素和植物性天然毒素；常见的霉菌毒素有黄曲霉毒素，展青霉毒素，棉酚和毒蘑菇。
2.2检测食品样品中的致病菌
现代食品行业，有很多有害的微生物严重危害食品的品质和人们的健康，甚至会引起一些严重的疾病。低水平的病原菌污染，食品加工后导致菌体的“致伤”及食品其他成分的干扰等因素，使得传统的检测方法受到了一定的限制。因此，需及时发现致病菌，控制污染及其可能对人体健康产生的危害。分子生物学技术的发展使得许多食品工作者得以寻求更为快速有效的方法来检测病原菌，以期增加敏感性和显著地减少检测时间。
3微生物检测技术在食品安全中的运用
3.1食源性病原菌免疫学检测技术在食品安全检测中的应用
该种微生物检测技术使用的检测仪器成本较低，具有较强的使用性，目前在食品安全检测中应用较为广泛。食源性病原菌免疫学检测技术常用在大肠杆菌、李斯特菌、沙门氏菌等病菌的检验上。
3.2核酸探针技术在食品安全检测中的应用
利用核酸探针技术能够检测出食品中金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、李斯特菌等，其中检验单增李斯特菌时不用考虑样品的纯度，但是利用该种技术检验时成本开支较大，技术要求较高，大部分需要在实验室中进行检验。
3.3pCR技术在食品安全检测中的应用
pCR技术具有较高的灵敏度，而且特异性较强，在检验食品致病菌方面具有较强的优势。它可以检验出食品中含有的金黄色葡萄球菌、肉毒梭状芽孢杆菌、大肠杆菌、沙门氏菌等。例如，有关专家利用pCR技术在较短的时间内就能检测出食品中含有的大肠埃希氏菌。
3.4生物芯片技术在食品安全检测中的应用
利用生物芯片技术通过一次实验就能检测食品中多种潜在的病菌，检测效率高，操作简单，通常在短短的几小时就能获得检测结果。例如，相关专家曾在6h内检测出食品中含有的致病菌。不过生物芯片技术难度较高，需要进一步的研究，所以目前尚未在食品安全检测中大范围推广。
3.5生物传感器检测技术在食品安全检测中的应用
很多种微生物均能给食品带来污染，例如病毒、真菌、细菌等其中细菌较为常见，分为病原菌和腐败菌两类，腐败菌本身并不会给人体造成伤害，只不过在分解食品过程中会产生大量的有毒物质，这些物质往往会导致人体患病。如利用生物传感器检测技术能够检测枯草芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌等腐败菌的数目，而利用该技术能够检测出的病原菌包括李斯特菌、沙门氏菌、大肠杆菌等，能够检测出的毒素有真菌毒素、藻类毒素和一些细菌毒素，尤其是黄曲霉毒素是目前发现毒性最厉害的真菌毒素，利用光纤免疫传感器能够检测出0.05μg/L的黄曲霉毒素，不过该种方法尚未在食品安全中应用。
4微生物检测技术在食品安全中检测中的应用前景
当前，利用微生物对食品安全性进行检测主要凭借先进的检测仪器和新技术，并且人们越来越注重检测的准确性和技术性。其中检测仪器是食品安全检测的重要工具，在科技发展推动下越来越趋向于一体化、专业化、低能化发展，为食品安全的检验奠定坚实的基础。对于一些新的食品安全检测技术发展来看，它比较注重与生物技术融合，例如pCR技术、核酸探针技术等，例如还有些新的检测技术需要进一步研究，例如，生物传感器技术、生物芯片技术等，因此要想将微生物检测技术完全应用在食品安全领域还有很长的一段路要走。
5结语
食品安全关系着人们的身体健康，甚至给人们的生命带来严重威胁，因此相关部门应加强微生物检测技术在食品安全检测方面的应用研究，提高食品安全检测效率和准确性，保证食品安全。
参考文献
[1]李勤.微生物检测技术及其在食品安全中的应用[J].食品研究与开发，2012（9）.
现代微生物学实验技术篇9
【论文摘要】：《环境工程微生物学》课程是环境工程专业的主要专业基础课之一。本人经过近两年的教学实践，认为应注重以下几个方面:(1)加强绪论部分的教学，(2)加大新知识和新技术的传授，(3)激发学生学习兴趣，(4)加强实验教学。做到以上几点，将极大地提高该课程的教学水平，培养出该领域的优秀人才。
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
[1]周德庆.微生物学教程(第二版).北京:高等教育出版社，2002.
[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.
现代微生物学实验技术篇10
在当前全球气候变暖、环境污染加剧的形式下，以低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济（Low－carboneconomy）成为当今世界潮流［1］。发达国家大力推进高能效、低能耗的“低碳革命”，着力发展“低碳技术”及可再生资源的回收利用，低碳经济已席卷全球成为各行业发展的主题。1991年，化学工业最发达的美国最早提出了“绿色低碳化学”的口号［2］。所谓的绿色低碳化学就是指用化学技术和方法从源头上减少或消除对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、试剂、溶剂及产物和副产物等的使用和再生，开发原子经济性反应，采用无毒无害的原料或可再生资源，在无毒无害的条件下，生产出环境友好的化学品。“绿色低碳化学”是为适应人类可持续发展的要求而提出的全新观念［3］。低碳及可再生化学的核心内容是原子经济性，这一概念最早是1991年美国Stanford大学的著名有机化学家trost（为此他曾获得了1998年度的“总统绿色化学挑战奖”的学术奖）提出的，即原料分子中究竟有百分之几的原子转化成了产物。理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物，不产生副产物或废物，实现废物的“零排放”。他用原子利用率衡量反应的原子经济性，认为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合到目标分子中。绿色化学的原子经济性的反应有两个显著优点：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地减少了废物的排放。原子利用率的表达式是：原子利用率＝（预期产物的式量／反应物质的式量之和）×100％如无公害氧化剂过氧化氢的制备可采用乙基蒽醌法，即由氢和氧在2－乙基蒽醌和pd为催化剂作用下直接合成，2－乙基蒽醌复出并可循环使用。此反应原子利用率为100％，体现了原子经济性，减少废物的生成和排放，是典型的零排放例子［4］。为了简述了绿色化学的主要观点，p．t．anas－tas和J．C．waner曾提出绿色化学的12项原则，这12项原则对我们今后从事绿色化学的研究具有一定的指导作用。Ⅰ．防止———防止产生废弃物要比产生后再去处理和净化好得多。Ⅱ．讲原子经济———应该设计这样的合成程序，使反应过程中所用的物料能最大限度地进到终极产物中。Ⅲ．较少有危害性的合成反应出现———无论如何要使用可以行得通的方法，使得设计合成程序只选用或产出对人体或环境毒性很小最好无毒的物质。Ⅳ．设计要使所生成的化学产品是安全的———设计化学反应的生成物不仅具有所需的性能，还应具有最小的毒性。Ⅴ．溶剂和辅料是较安全的———尽量不用辅料（如溶剂或析出剂）当不得已使用时，尽可能应是无害的。Ⅵ．设计中能量的使用要讲效率———尽可能降低化学过程所需能量，还应考虑对环境和经济的效益。合成程序尽可能在大气环境的温度和压强下进行。Ⅶ．用可以回收的原料———只要技术上、经济上是可行的，原料应能回收而不是使之变坏。Ⅷ．尽量减少派生物———应尽可能避免或减少多余的衍生反应（用于保护基团或取消保护和短暂改变物理、化学过程），因为进行这些步骤需添加一些反应物同时也会产生废弃物。Ⅸ．催化作用———催化剂（尽可能是具选择性的）比符合化学计量数的反应物更占优势。Ⅹ．要设计降解———按设计生产的生成物，当其有效作用完成后，可以分解为无害的降解产物，在环境中不继续存在。Ⅺ．防止污染进程能进行实时分析———需要不断发展分析方法，在实时分析、进程中监测，特别是对形成危害物质的控制上。Ⅻ．特别是从化学反应的安全上防止事故发生———在化学过程中，反应物（包括其特定形态）的选择应着眼于使包括释放、爆炸、着火等化学事故的可能性降至最低。低碳经济时代的到来，各行各业都开展了各种形式的节能减排运动，但是各大专院校和中小学实验室成了节能减排运动的盲区，既要让这些实验室能顺应低碳环保的要求，又要充分发挥实验室的培养科学后备人才的功能。化学实验是高等院校化工、化学、生物、材料、环保等专业的一门重要的基础实验课程，但在开展实验同时，会带来一定的环境污染。化学实验所用的试剂多有毒、有害，而且实验过程中一般都有废弃物产生，不妥善处理或随意排放，会污染环境，威胁师生健康。因此，在大学化学实验教学中要以实验室为主阵地，将实验教学与环境保护相结合，努力做到“5R”原则，即Reject———拒用危害品，Reduce———减量使用，Recycle———循环使用，Reuse———重复利用，Regeneration———再生利用，［5］对现行的基础化学实验从绿色化认识到实验方法、实验内容等多方面进行低碳化改革。实践证明，通过对存在于基础化学实验中的环境污染问题的不断升华，学生的低碳与可再生化学思想意识普遍得到提高，化学实验兴趣浓厚，实验操作能力提高，社会责任感得到了加强。
2国内外研究进展
国内外化学科研工作者结合化学实验室的具体特点，对建设绿色化学实验室做了许多探索与尝试。美国的mayo博士和他的同事们自1982年开始研究试用一种新型的实验方法———微型化学实验。我国于1988年末开始，由十几所院校组成了微型化学实验课题研究协作组，本着立足国内教学实际情况，开展微型化学实验的研究和推广工作。微型化学实验（microscaleChemicalexperi－ment）是近20年来发展很快的一种化学实验的新方法、新技术，被誉为“化学实验的革命”。微型化学实验是着眼于环境安全和污染预防的需要，用尽可能少的药品，在微型化的仪器装置中进行的化学实验［6］。微型化学实验不是常规实验的简单缩微或减量，而是在微型化的条件下对实验进行重新设计与探索，达到以尽可能少的试剂来获取尽可能多的化学信息和目标。值得注意的是美国《化学教育》杂志从1989年第11期起开辟了由Zipp博士主持的微型化学实验专栏，这是微型化学实验己成为国际化学教育发展的重要趋势的一个标志。关于微型实验、低碳化学等己有大量文献报道［7］，国内有关微型低碳化学实验的研究成果也陆续出版［8－10］。微型化学实验的研究是着眼于环境保护和化学实验安全的需要，体现了现代科学技术发展水平的要求。微型实验除了具有现象明显、操作简便快速、节省经费、减少污染、安全、便于携带等优点外，在培养、提高人的科学素质上也发挥着不可估量的作用。它的兴起和推广虽然早于绿色化学，然而它的理想目标和方法，与绿色化学是完全一致的，现在把微型实验作为绿色化学实验的一项实验方法与技术是恰当的。但是微型化实验所用仪器装置和操作方法都与常规实验有较大差别，某些实验中甚至是完全不同的，学生学到一些处理微量样品的特殊方法和技巧，却并不能完全覆盖常量实验的基本操作技能，所以，微型化实验只能作为一类提高性项目局限在一个适当的比例之内。化学实验中使用有机溶剂是较为普遍的，近年来，各国化学家创造并研究了许多取代传统有机溶剂的绿色化学方法，如，以水为介质、以超临界流体、室温离子液体为溶剂［11－12］等方法，而最彻底的方法就是完全不用有机溶剂的无溶剂反应。这些方法克服了反应过程中溶剂对环境的污染，尤其是无溶剂反应更值得大力提倡和研究。但在化学实验教学中的应用还是比较少见。近年来，微波作为一种新型能量形式用于许多化学反应，微波以其加热迅速、受热体系均匀、便于控制、产品质量高等特点，在化学反应中已成为一种加速化学反应的经典技术［13］。微波促进的反应具有条件温和、操作方便、时间短（节能）、产率高、产品易纯化、减少用量或不用溶剂、对环境友好等优点。因此，微波化学发展迅猛，已涉及到化学的方方面面，成功地应用于多种化学反应，并展示了广泛的应用前景。在化学实验中引入微波技术，有助于学生对相关的先进科学技术的了解，激发求知欲，因而也是化学实验“低碳化”的一个重要方法。因此，在大学化学实验中，合理地采用微波辐射技术进行基础化学实验设计是进行化学实验低碳化工作的重要组成部分，具有重要的开发前景。
3低碳及可再生化学实验的教学内容和方法
采取低碳化学的理念对实验教学内容进行优化，减少验证性实验的课时，适当加强基本操作技能训练，同时增开综合性和设计性实验内容，将本科实验教学的重心转移到基本实验操作技能的培养上来。通过实验内容的调整，既符合低碳化学的理念，又使学生受到更加系统全面的低碳及可再生化学教育和实验技能训练，加强了学生观察能力和创新能力的培养。
3．1培养具有低碳及可再生化学观念的实验师资教师是教学的基础，为了向学生传授和加强低碳化学实验的教学，首先必须要有合格的师资，要对化学实验教师进行培训。化学实验教师的培训内容是低碳化学实验的具体内涵和如何实施可再生化学实验，着重学习低碳化学的概念、原理、方法、优点、评价体系等；方法是引导教师将自己的科学研究课题与低碳化学实验结合起来，这样教师在进行绿色化学实验的教学时，就能结合自己的研究成果对学生进行讲解。另外，教师也要深入研究实验教材，对原来的实验在科学的基础上进行低碳化的创新实验。
3．2开设微型化学的教学内容，增强学生的低碳环保意识相对于常量实验，微型实验对学生的实验技能、实验准确性和精密度、综合能力等，都提出了更高的要求，因此我们为学生配备了便携式微型玻璃实验仪器。在此基础上，我们设计了小量、半微量合成实验（一般，固、液起始原料约为1～3g，少数约为3g），从而达到既能培养学生实验技能，又可增加学生的学习兴趣，提高实验教学效率的目的。在采用微量实验的同时，对实验内容的“低碳化”、“可再生化”也进行了相应地调整。低碳及可再生化的教学内容是实施绿色化教学的核心问题。低碳及可再生化学的基本内容是：由环境友好型的原料，在无毒害的催化剂、溶剂等反应条件下，获得对环境友好的产物，同时最大可能的回收副产物及废弃物。
3．3调整、开发绿色化学实验内容实验内容的选择应以实验的科学性和实验技能训练的全面性为原则，尽量选择无毒无公害的绿色化学反应，除了对经典的实验采取更加合理的绿色化设计，重点还应补充一些绿色化学的原理、合成方法、研究方法和新技术［14］。在无机化学实验中，教师可用Clo2或不含氯的H2o2、o3等物质来代替具有漂白作用的氯气代用品；还可以利用H2o2、o3的氧化性来代替具有环境污染氧化剂使用，如代替高锰酸钾和重铬酸钾等。no2对上呼吸道有刺激作用，所以在做性质实验时，用“三氯化铁”代替“硝酸”清洗银镜反应的试管可避免产生有毒的no2。在有机化学实验中，教师可用“肉桂酸”实验代替“喹啉”实验，避开苯胺、硝基苯等有毒致癌试剂；可用“溴乙烷”实验代替“溴苯”实验，避开了苯、溴、吡啶等有毒、对空气污染大的试剂，减少对环境的污染。在分析化学实验中，教师可采用无汞定铁法代替用汞盐测定铁矿石中的铁含量，防止了汞污染；用硫代乙酰胺代替硫化氢进行阳离子沉淀鉴定实验，避免了硫化氢气体直接对人体的伤害。在物理化学实验中，在绘制铅锡合金相图时，样品为熔融态的铅和铅锡合金，蒸气的毒性很大，而且所用的玻璃管容易破裂，易导致实验失败和有毒蒸气泄漏。现在改为测铋和锡合金的相图，不仅去除了铅蒸气，而且样品的用量从几十克减少到几克，不仅降低了实验成本，而且减少了污染。