新型漏斗型染色架

周敏瑜 譚瓊 熊群英

微生物實訓是進行微生物研究的重要實訓課程。微生物檢驗方法包括形態學檢查、生化鑒定試驗等，其中形態學檢查需要對標本片進行染色，染色架的使用與便利，對食品微生物形態檢驗起著重要作用。本文依托指導大學生挑戰杯競賽，對設計研發新型漏斗型染色架并應用于革蘭氏染色實驗教學進行探索。

一、研究背景及意義

在食品院校，《食品微生物》是食品專業的核心專業課程。在進行微生物形態學檢查時需要制作玻片涂片標本，進行染色處理，并在顯微鏡下觀察。染色效果好，能在顯微鏡下清晰看到涂片標本上微生物的形狀、大小、排列和染色性，并可作出準確檢驗報告，染色效果不佳的，會導致錯誤報告。

在眾多染色法中，以革蘭染色法為例，將涂片標本放置在染色架上，即可開始染色。其過程分為四個步驟，第一步是初染、水洗，第二步是媒染、水洗，第三步是脫色、水洗，第四步是復染、水洗。因此，染色架是必要的設備之一。現在，大多數食品檢驗用于革蘭染色試驗的染色架是比較簡陋的傳統染色架和水池式染色架，會產生如下使用問題：①廢液是從水池直接排入下水道，存在生物安全隱患和環境污染;②染色液大量浪費;③重復使用造成交叉感染或假陽性假陰性的檢驗結果;④在學校實訓課堂上使用，由于學生人數多，水池位置相對集中，不方便多人同時操作，不利于學生獨立完成操作訓練。鑒于上述原因，改良染色架是很有必要的。

二、研究階段

1.第一階段（發現問題）：在實驗操作過程中體會到傳統染色架所存在的問題，以及學生使用所造成的困擾而提出問題。《實驗室生物安全手冊》全面闡述了生物安全管理及保障問題，對實驗室的硬件和軟件提出明確要求，增加了危險評估、實驗室生物安全保障等方面，就如傳統染色實驗過程中產生的廢液、廢物無法集中處理，會導致對實驗人員和環境有一定的危害，尤其是致病菌引起的感染，而在染色實驗中使用新型漏斗型染色架就可以把廢液集中在一起處理后排放，避免污染環境和對公眾造成傷害。

2.第二階段（采集信息）：組建研究團隊，由食品專業二年級學生組成，因為食品專業核心課程《食品微生物》有染色實驗，使用頻率多。成員們積極進行社會調研：①到其他食品院校的食品實訓室教學實驗基地進行調研，了解染色架的使用情況，并認真聽取實驗人員和學生對染色架的意見和建議;②到食品藥品檢驗所進行調研;③到食品企業檢驗室進行產品的數據調研;④了解市場中各類染色架的類型并采集數據進行統計和分析。通過教學實訓基地、食品藥品檢驗所、食品企業檢驗室及操作人員需求等采集到的信息進行統計分析，確定研發方向。

3.第三階段（確定目標）：明確制作適合課堂上實訓教學使用的染色架：方便操作、方便染色效果監控、提高準確率、可多人同時使用、減少環境污染、降低生物安全隱患、降低使用成本、可重復使用等。

4.第四階段（設計制作）：根據實驗室布局、玻片大小、實驗人員分組、水池位置、生物安全等方面進行新型染色圖紙設計到實物制作及試用（圖1）。

第五階段（實際應用）：新型漏斗型染色架已經應用于實訓課堂上，基本上解決了原來所存在的問題，經過對食品專業200名學生的無記名問卷調查，85%的學生認為使用方便，至少可以滿足6位學生同時進行染色操作，不同染色法可同時進行操作;80%的學生認為安全性較高，表現在沖水時水花基本不外濺，廢液全部收集并統一處理，減少污染，特別是教學實訓課堂上學生人數較多，杜絕污染、保障生命安全至關重要。

三、新型漏斗型染色架

本次探索中新型漏斗型染色架為了便于在實訓教學沒有水池的地方中操作，具有便捷性和攜帶方便的特點，能將染色產生的廢液集中收集，統一處理。并且能同時對多個玻片進行不同的染色類型操作，具體如下：創新點使用漏斗型，引流廢液;架上的擋水板可防止液體污染操作者。

（一）產品結構

本產品結構（見圖2、圖3、圖4）分為上下兩部分：上半部分是四方形的置片架，長寬高分別為18厘米、18厘米、3厘米，下半部分是漏斗狀排水裝置，高為7cm ，整個染色架高度為10cm。從上面看，正四方體內嵌入兩組置片桿，四周有擋水板。每組置片桿可放置4～5張普通玻片（長75cm×寬25cm），兩組共可放置8～10張玻片，組間置片桿距離為30cm，組內置片桿距離為45cm。

（二）使用方法

使用方法（以革蘭染色為例）：把制好的細菌涂片玻片標本平放在置片桿上，即可開始染色。革蘭染色過程分為四步：①初染，滴加結晶紫染色液于菌膜上，染色液完全覆蓋菌膜，保留一定時間，水洗;②媒染，滴加碘液于菌膜上，染色液完全覆蓋菌膜，保留一定時間，水洗;③脫色，滴加95%乙醇脫色液，觀察脫色效果，至結晶紫不再脫出即水洗;④復染，滴加沙黃染色液于菌膜上，染色液完全覆蓋菌膜，保留一定時間，水洗。每一環節水洗時，置片桿四周的擋水板，可防止染色液或含有細菌的液體污染到周圍環境與操作員，降低了生物安全隱患。多余的染液和廢液都可從漏斗狀排水裝置流入廢液桶再集中處理。其中脫色環節是決定染色結果是否準確的關鍵。使用本染色架時實驗人員方便觀察標本的脫色情況以控制脫色時間的長短，可避免假陰陽性結果的出現，提高檢查結果的準確率。

在實驗室，學生可以圍繞在染色架周圍同時進行操作，滿足教學需要。擋水板能夠防止污染到周圍環境與操作人員，廢液集中處理等措施使染色架適用場所擴大，因而有廣闊的使用前景。

（三）創新點

新型漏斗型染色架的創新點如下：

1.結構：從現有的水池式染色架改造為漏斗型染色架。

2.操作方便：玻片平放于置片桿上，可供多人同時使用，還可直接觀察染色效果的變化情況以控制脫色時間，可避免假陰陽性結果的出現，提高檢驗的準確率。置片桿四周的擋水板，可防止染色液或含有細菌的液體污染到周圍環境與操作員，降低了生物安全隱患。

3.降低成本：與傳統染色架比較，所耗染色液量少，成本降低，減少交叉污染，減少假陽假陰性結果的出現。

4.廢液處理：用廢液桶收集廢液后統一處理，降低對使用場所安全等級的要求。

5.方便清潔：使用后直接在水龍頭下沖洗即可。

6.可反復使用，經久耐用。

新型漏斗型染色架與傳統型染色架、水池式染色架的特點比較見表1。

四、實際應用與市場前景

1.新型漏斗型染色架適用范圍：適用于食品院校食品微生物核心課程的形態學檢查。此外，還廣泛應用于醫療衛生系統病原生物檢驗、海關檢驗檢疫、化妝品的衛生檢查等。

2.推廣前景：造價較低，方便快捷耐用，用材簡單，容易清洗，特別在教學實踐上使用價值大，而且應用范圍廣，有一定市場前景。

3.新型漏斗型染色架后期相關產品展望：①在染色架的擋水板的相對面上分別安裝一個捷便性的手柄，方便清洗染色架;②在漏斗底部加裝一個隔網，防止玻片掉落，在漏斗底部加隔網可節省用料又能達到一樣的效果;③可以在置片桿上焊玻片固定點，防止玻片在染色過程中滑落和更好地倒出多余的水滴;④可以構思把新型漏斗型染色架上半部的四方體與下半部的漏斗弄成自由伸縮的狀態，節省空間;⑤發展更多不同材質不同規格的染色架，更好迎合市場的實際需求;⑥設計染色架與廢液收集桶一體化系列產品。

參考文獻：

[1]鄧振山，趙瑞華，賀曉龍，劉月芹.提高大學生科學探究實踐的案例設計與分析——《以革蘭氏染色方法及機理》為例[J].延安大學學報（自然科學版），2019，38（3）：77-79.

[2]安濟山，廖秋萍，周艷清，等.血液涂片染色架的研制與創新[J].畜牧與飼料科學，2017，38（7）：22-23.

責任編輯何麗華