天然香辛料抑菌效果探究

李振英

1 活動目標

（1） 能夠了解常見香辛料的抑菌成分和抑菌效果，豐富科學知識。

（2） 能夠從身邊常見的香辛料中發現抑制微生物的種類，培養觀察能力、創新能力和動手操作能力，激發學生愛科學、學科學、用科學的積極性和主動性，提高科技素養。

（3） 養成嚴謹求實的科學態度和吃苦耐勞的精神。

（4） 通過中學校外科技教育單位進行創新性的科學研究型實驗，進入自主探究的科學研究領域，開闊視野，激發對科學研究的興趣，促進中學科技教育走創新性發展的道路。

2 活動內容

（1） 研究10種香辛料氣味對六種微生物的抑菌性，并得出完全抑制106個/mL孢子生長所需香辛料的最少質量。

（2） 研究10種香辛料2倍無水乙醇浸出液、2倍75%乙醇浸出液和2倍水浸出液對六種微生物的抑菌性，找出最好的浸提方法并總結分析香辛料抑菌性。

（3） 研究抑菌性好的5種香辛料4%含藥培養基對霉菌菌絲的抑制情況。

（4） 進行數據統計和分析。

3 活動重點、難點

活動重點：10種香辛料抑菌性研究。

活動難點：抑菌實驗及數據統計和分析。

4 活動對象及人數

面向初高中學生，以小組為活動形式，每個活動小組最多8人。

5 活動創新點

（1） 研究10種常見香辛料水及乙醇浸出液對4種霉菌、1個酵母菌、1個細菌的抑制作用，研究范圍廣、全面。

（2） 首次研究了香辛料氣味的抑菌情況。

6 活動中可能出現的問題及解決預案

（1） 香辛料浸出液制備時，乙醇及水被香辛料完全吸收。需加大香辛料數克，準備無菌紗布，擠出浸出液。

（2） 改良牛津杯法中，培養基中間的孔太淺，200 μL抑菌劑溢出，可增加培養基厚度，分兩次（每次100 μL）加入。

7 活動中的科學原理

（1） 香辛料氣味抑菌；

（2） 改良牛津杯法測定抑菌性；

（3） 培養基中添加抑菌劑測定菌絲生長抑制.

8 活動背景

天然香辛料是一類能夠給食品呈現具有各種辛香、麻辣、苦甜等典型氣味的食用植物香料，它能夠賦予食品獨特風味，提高和改善食品的風味，使食品風味協調。蔥、姜、蒜、辣椒、花椒、八角等幾乎家家都會用，丁香、肉桂、桂皮等在食品加工中使用廣泛，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、花椒等還是衛生部公布的藥食兼用材料。香辛料具有調味、抗菌防腐和健身養膚的作用。

有哪些香辛料有抑菌作用，抑菌成分是什么？抑菌效果如何？針對這些問題，開展了本課題研究，研究結果可為組培室微生物污染防治提供新的方法，也為家庭除霉，工廠線抑菌提供借鑒，為開發新型空氣除菌試劑提供理論依據，為蔬菜水果和肉制品保鮮提供參考。

9 活動過程

本活動共包括三部分內容。

9.1 準備資料

（1） 查閱資料：

學生使用關鍵詞在百度和Google上查閱資料，教師提供給學生一些相關參考書籍和文獻。學生獨立完成表1。

（2） 選擇香辛料：

根據查閱信息，學生自行分工合作，到市場調研，選出10種常見、家庭常用、價格相對便宜的香辛料：大蔥、老姜、白皮蒜、八角、桂皮、肉桂、丁香、花椒、麻椒、干辣椒。

（3） 撰寫開題報告，進行開題論證。

9.2 抑菌實驗

抑菌對象：自組培室中分離到的青霉、黑曲霉、枝孢、根霉、紅酵母、大腸桿菌。

學生分工合作，進行微生物孢子懸液制備、抑菌劑制備和香辛料的抑菌實驗。

（1） 制備微生物孢子懸液：

利用血球計數板計數法，獲得106個/mL濃度的霉菌、酵母菌、大腸桿菌孢子懸液。

（2） 制備抑菌劑：

① 浸出液制備：香辛料用150目粉碎機粉碎，加入2倍無菌蒸餾水或2倍75%乙醇或2倍無水乙醇，室溫浸提3 d，無菌濾紙過濾，冰箱保存備用。

② 氣味抑菌劑：現用現制備。

③ 菌絲生長抑制劑：將香辛料粉末加入培養基中，高壓蒸汽滅菌備用。

（3） 氣味抑菌：

將培養皿倒置，在皿蓋上放入適量香辛料粉末，以不加香辛料粉末做對照，25℃培養2 d，重復3次。2 d后將皿蓋上的香辛料粉末去除，繼續培養，觀察微生物是否能夠恢復生長。

（4） 改良牛津杯法測定抑菌效果：

改良牛津杯法：在培養皿中央鉆一個1.5 cm直徑的孔，用少許培養基填充孔底，往孔中加入抑菌劑200 μL，加200 μL無水乙醇、75%乙醇或無菌水做對照。重復3次。25℃培養2 d，取出測抑菌圈直徑。繼續培養，觀察微生物生長情況。

9.3 總結討論

學生根據實驗數據，制作曲線圖，集體討論并總結10種香辛料的抑菌效果，選出5種抑菌性最好的香辛料，撰寫論文。

10 預期結果

10.1 香辛料氣味對微生物生長的抑制

八角、丁香、肉桂、蒜、桂皮5種香辛料的氣味對106個/mL濃度的6種微生物孢子具有較好的抑制效果，麻椒、蔥只對紅酵母具有一定的抑制作用。

10.2 香辛料浸出液對微生物生長的抑制

除姜以外9種香辛料浸出液都對106個/mL濃度的微生物孢子具有一定的抑制作用。

（1） 無水乙醇與75%乙醇的香辛料浸出液抑菌效果較好，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、蔥。每種香辛料對5種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續時間最長。八角、花椒僅是暫時抑制。

10.3 含香辛料培養基對霉菌菌絲生長的抑制

香辛料高壓蒸汽滅菌后，抑菌效果依然很明顯，對霉菌菌絲生長均有較好的抑制效果，抑菌成分具有一定的熱穩定性，八角、丁香熱穩定性最高，肉桂次之，桂皮再次之，大蒜最差。

11 活動效果及評價

通過觀察發現，所有學生都能夠利用網絡查閱資料，能夠熟練使用血球計數板、超凈工作臺等實驗設備，能夠掌握無菌操作、改良牛津杯等實驗技術，能夠合作完成數據的統計和論文的撰寫，該活動不但豐富了學生的科學知識，同時使學生觀察能力、創新能力和動手操作能力得到了提高，提高了學生的科技素養。

參考文獻：

[1] 劉慧.現代食品微生物學實驗技術[M].北京：中國輕工業出版社，2005.

[2] 葉竹秋、林躍鑫.巴西蘑菇抑菌作用的初步研究[J].食品科學，2001，22（4）：82-84.