附录：获奖案例
附录：获奖案例
口香糖对口腔的清洁作用与咀嚼时间关系的探究
李璞真 赵捷鑫 指导教师：吴小兰
（注：青少年创新大赛甘肃省一等奖）
摘要：口腔卫生与人的健康密切相关，本文通过对咀嚼口香糖后不同时间段内口腔微生物的培养研究，发现在10分钟内，咀嚼口香糖对口腔具清洁作用，超出10分钟后咀嚼口香糖反而污染口腔环境。通过实验，我们为人们科学、健康地食用口香糖提出了合理建议。
关键词：口香糖 清洁口腔 咀嚼时间 微生物
选题目的：口香糖因其芳香、清甜、耐咀嚼的特点，及清新口气、活动面部肌肉、舒缓紧张的作用，成为一种大众化的消费品。生活中我们发现很多人尤其是青少年咀嚼口香糖时间偏长。口香糖是否可以起到清洁口腔的作用？如果能，其清洁作用与咀嚼时间的关系如何？我们在咀嚼口香糖的不同时间段，对口腔微生物进行测定，对上述问题进行了初步的探究，以倡导科学、健康地使用口香糖。
1.实验设计
1.1 假设
口香糖可以清洁口腔，我小组成员对其清洁效果提出两种假设：
①随着咀嚼时间的上升，口腔微生物菌落数持续下降。
②在咀嚼某一时段，口腔微生物的菌落数达到最低值，之后出现反弹。
1.2 口腔菌群种类
通过查阅资料得知口腔中主要正常菌群为细菌、放线菌，从而确定培养对象——放线菌、细菌，根据这两个菌群的菌落多少反映口腔微生物的变化。
1.3 培养基
针对细菌培养的牛肉膏蛋白胨培养基；针对放线菌培养的高氏培养基。
1.4 采样时间划分
每隔5 min采一次样，分别测0 min（口腔原始环境）、5 min、10 min、15 min、20 min、25 min、30 min、35 min对应时间点的菌样。
1.5 实验仪器设备
手提式压力灭菌器（YXQ.SG 46.280），101A-2干燥箱，电热恒温水温箱（DR-HW-1），生化培养箱（LRH-250A），医用型洁净工作台（SW-CJ-IF），海尔冰箱（BCD-216F），电子天平（岛津AE200），pH酸度计（PHS-3C），菌落计数器（TYJ-2A），电子万用炉，放大镜（ø900×3倍直柄），刻度比色管（200 mL），锥形瓶（250 mL，1000 mL），移液管数支（1 mL，10 mL），搪瓷缸（1000 mL），培养皿，酒精灯，无菌棉签。
1.6 实验试剂
0.9%生理盐水，高氏培养基，牛肉膏蛋白胨培养基，箭牌口香糖。
2.实验操作
2.1 操作实验所用仪器和试剂均要在手提式压力灭菌器里消毒30 min，压力控制在0.11 MPa，移液管、培养皿、刻度比色管等均要在105±1℃的101A-2干燥箱里干燥2 min，取出后和其他消毒过的仪器和试剂放在装有紫外灯杀菌的医用型洁净工作台里消毒30 min，两种培养基取出放在45±1℃的电热恒温水温箱里恒温，并用紫外灯消毒30 min后，将紫外灯关闭继续恒温待用。
2.2 将牛肉膏蛋白胨培养基和高氏培养基分别倒入各自的培养皿中并轻轻摇动，使培养基与菌液均匀混合后静止，使其冷却凝固。
2.3 采样配制菌液
取一无菌棉签，在口腔内上、下、左、右位置及舌中线处用棉签蘸取取样，用移液管移取0.9%的生理盐水10 mL，将棉签在20 mL的比色管里涮洗，再移取10 mL生理盐水对棉签进行涮洗，所得菌液用吸耳球吹10下使之充分混匀待用。每个时间段采样配制以此类推。
2.4 每次用1 mL移液管移取1 mL菌液，分别加入10个培养皿中（每一个时间点做5个平行样），用酒精灯对管底加热，使残留液体全部加入培养皿中。每个时间段所取的菌液样品操作以此类推。
注：所有操作均要在无菌实验室里进行。
2.5 微生物培养
将培养皿逐个放入生化培养箱中进行培养。温度：36.5～37.0℃（口腔正常温度）。时间：60 h。
2.6 计数与计算
在菌落计数器上通过放大镜将肉眼可以看到的菌落逐一点数，如此将每一时间每一种培养基所设置的五组平行样的菌落数出，并计算出平均值。将5组平行样所得的平均值乘以20即得测试点所制得20 mL菌悬液中的整体菌数。
3.实验结果
放线菌数据表
*注：变化率为取样时点菌落数相对于口腔原环境的变化。
*注：变化率为取样时点菌落数相对于口腔原环境的变化。
4.讨论分析
4.1 口香糖对口腔具有清洁作用，且清洁作用在咀嚼口香糖10 min时效果最明显。
数据分析：实验结果显示口腔中的微生物呈现以下特点：
在前10 min内放线菌与细菌菌落均呈下降趋势，平均降幅为（相对于原始环境）：
5 min：细菌：-1.03% 放线菌：-12.84%
10 min：细菌：-12.25% 放线菌：-21.05%
在10 min时，菌落数达到前35 min内的最低分析值，而15 min的菌落激增 相对于10 min时样本的涨幅为：细菌：50.73% 放线菌：52.49% 相对于原始环境样本的涨幅为：细菌：31.88% 放线菌：20.73%
原因分析：在咀嚼口香糖0～10 min时，口香糖刺激口腔黏膜、舌面，从而使腮腺、舌腺、下颚下腺等腺体分泌较多唾液，即咀嚼口香糖可以促进口腔的唾液分泌。有实验表明在咀嚼口香糖后唾液分泌量明显地比不咀嚼时多出2～3倍，唾液对牙齿和口腔是一个机械冲刷，可以起到冲洗口腔的作用。另外唾液里还有很多的抗菌成分和一些免疫物质，它可以杀灭一些有害菌，增加口腔黏膜和牙齿对这些有害菌的抵抗能力。此外，唾液中还有一些酶和缓冲剂，中和口腔中的酸性物质，这些对牙齿和口腔黏膜都有非常好的保护作用。因此0～10 min时口腔中微生物的数量下降。
4.2 口香糖对口腔的清洁作用有限，长时间咀嚼不但无法起到清洁口腔的作用，反而污染了口腔环境。
数据分析：在15～35 min的时段中，细菌与放线菌的菌落数相对原始环境在较高水平上波动。
原因分析：嚼口香糖可以促进口腔内唾液的分泌，并通过唾液“稀释”吃过食物后人口腔内残留的酸，故能短暂地抑制细菌等的增长；而大部分口香糖都是以蔗糖为甜味剂，咀嚼口香糖时，口香糖本身的糖分以及黏附在口香糖上的食物残渣会长时间在口腔内停留，为口腔中的微生物提供了丰富的营养物质，在口腔中适宜的温度、湿度的条件下，微生物快速分裂，数量增长。此外，口香糖中含有糖精、色素、香料、抗氧化剂等，这些物质在细菌的作用下能够形成一种高黏性、不溶于水的多糖物质，黏附于牙齿表面，成为菌类繁衍生长的据点，因此15～35 min时微生物的数量上升。
5.建议
5.1 通过实验结果分析和查阅资料可知，一定时间内咀嚼口香糖，能起到清洁口腔的作用：首先，咀嚼能使咀嚼肌得到充分锻炼，促进青少年的颌骨发育。现在的食物多是精加工，可以很容易地咀嚼并吞咽，导致咀嚼肌相对萎缩，嚼嚼口香糖刚好弥补了这一点。其次，口香糖还能去除黏附在牙齿表面的牙菌斑，特别是含有木糖醇的口香糖对口腔有一定的清洁作用。木糖醇能够抑制口腔中细菌的生长，抑制牙菌斑的形成过程，影响细菌对蔗糖的转运，减小细菌产酸的能力，对龋齿有明显的抑制作用。
5.2 通过实验结果分析和查阅资料可知，长时间咀嚼口香糖对健康有害，表现为：
5.2.1形成龋齿。不少口香糖都以蔗糖为甜味剂，咀嚼时糖分会长时间在口腔内停留，会使口腔内的微生物数量增多且有利于口腔中的致龋菌产生酸性物质，诱发龋齿。从我们的实验结果可看出，嚼口香糖无法全部带走口腔内的细菌，只能起到暂时地减少即抑制细菌的作用，因此不提倡以咀嚼口香糖代替刷牙。
5.2.2 中毒。口香糖除了含有糖精、色素、香料、抗氧化剂等成分外，还含有聚醋酸L-烯树脂及增塑剂。在咀嚼过程中，增塑剂与糖在口腔中溶解进入人体，如果儿童每天吃4～8块口香糖就接近人体中毒的剂量了。在生产过程中，为了使口香糖变得柔软，经得起反复咀嚼，又必须添加石蜡（其他食品中都不允许加石蜡）。石蜡是石油产品，经过反复咀嚼，人们必然会把一部分石蜡咽下，这对健康是无益的。最近瑞士科学家的一项研究发现，使用含汞材料补过牙的人最好不要嚼口香糖，常嚼口香糖会损坏口腔中用于补牙的物质，使其中的汞合金释放出来，造成血液、尿液中的水银含量超标，从而对大脑、中枢神经和肾脏造成危害甚至引起死亡。
5.2.3 影响健康。长时间嚼口香糖，咀嚼肌始终处于紧张状态，有可能养成睡梦中磨牙的习惯，从而影响睡眠质量。曾经有人开玩笑说，美国人睡觉时磨牙的习惯“都是源自口香糖”。如果过多地嚼口香糖，对年轻人来说可能引起热量的摄入过多，对中老年人来说可能会引发一些心脑血管疾病，而对于患糖尿病的人更有可能引起血糖的升高。另外还有专家建议，患胃病者不宜过多嚼口香糖，因为长时间咀嚼口香糖，会反射性地分泌大量胃酸，特别是在空腹状态下，不仅会出现恶心、食欲不振、泛酸水等症状，长期下去还可能加重胃病。
5.2.4 影响发育。青少年在身体发育期如果长时间嚼口香糖，可能使咬肌过度锻炼，刺激下颌角的肌肉和骨骼发育，最终外观呈现“方形国字脸”，影响面型。咀嚼口香糖会使舌的运动增加，在咀嚼、吹泡泡的过程中不断吐舌、伸舌，并用某一侧牙齿咀嚼，可影响颌面部发育不匀，造成牙颌畸形。如果是整天嚼口香糖，害处则更为明显。美国著名口腔科医生调查研究表明，口香糖对人的生理功能及口腔器官均有影响，连续咀嚼4小时，舌头表面的微细管可能发生破裂，牙齿珐琅质磨损的增加可达30%左右。最突出的现象是牙床间的齿龈和牙根出现萎缩，这种萎缩的程度与咀嚼口香糖的时间成正比。
5.2.5 不卫生。许多孩子喜欢在咀嚼口香糖的间隙，从嘴里拿出来放在手里捏几下，然后又放到嘴里，这样就会把手里的脏东西吃进肚子，使孩子感染蛔虫、鞭虫等寄生虫，也可引发病毒性肝炎、痢疾、伤寒、结核等传染病。若吐在地上、地毯上和黏在衣物上就会沾染灰尘和细菌，并且很难清除掉。
5.2.6 意外事故。因为儿童自制能力差，整天把口香糖含在嘴里，有可能吞食或者误入气管，危及生命。
5.2.7 夸大作用。一些口香糖生产厂家为了增加自己的产品销售量，更是在大力宣传“口香糖可以治疗口臭”上下功夫。事实上，口臭的病因是很复杂的，药品本身都无法根治口臭，更何况是口香糖呢？
通过实验和资料，我们明确提出：不主张将嚼口香糖作为一种时尚来倡导，从清洁口腔的角度来讲，长时间咀嚼不但无法起到清洁口腔的作用，反而破坏了口腔中的生态平衡。故我们对口香糖发烧友们建议的最佳咀嚼时间为10 min，此时可以最大限度地达到清洁口腔的效果，并避免了超时咀嚼带来的口腔微生物激增，影响健康等问题。
6.参考资料
[1]李仲兴.临床细菌学[M].北京：人民卫生出版社，1986.
[2]北京师范大学生物系生物教研组.怎样观察与培养微生物[M].北京：北京师范大学出版社，1982.
[3]卜德艳.经常嚼口香糖有什么危害吗？[J]中医健康养生，2018，4（12）：56.
家用消毒柜臭氧室内霉菌的发现培养及杀灭的研究
赵烜 罗睿 指导教师：吴小兰
（注：青少年创新大赛全国三等奖）
摘要：本文探讨了消毒柜臭氧室内发现的霉菌的杀灭方法。
关键词：消毒柜 臭氧 霉菌 杀灭
选题目的：消毒柜作为餐具的消毒设备已被众多现代家庭使用。消毒柜分臭氧消毒和远红外线消毒。臭氧消毒的原理是臭氧发生管在电场的作用下，形成高纯臭氧，依靠臭氧强大的氧化作用来杀菌。臭氧在短时间内又能分解还原成氧气，餐具消毒后不会残留有害物质，对环境也无污染，这是臭氧杀菌的优点之一。由于木制、焦木、塑料等餐具等不耐高温，因此臭氧消毒适用于木制、塑料餐具。然而消毒柜臭氧消毒室的温度相对较低，餐具上的水分较多，所以臭氧消毒室的湿度较大，利于分解纤维素、半纤维素、木质素等有机物的真菌生长。本研究是在肯定臭氧有良好杀菌效果的基础上，对消毒柜臭氧消毒室内发现的霉菌（Mold）进行培养，从而找出杀灭的方法，使消毒柜臭氧室的消毒更加完善。
1.培养基和试剂
马铃薯葡萄糖培养基：去皮马铃薯100 g，切成小块，加水500 mL，煮沸20 min用纱布过滤，加10 g琼脂，10 g葡萄糖，再加热使其融化，最后体积为500 mL。
灭菌条件：温度121℃，压强0.11 MPa，时间20 min。
其他试剂：无菌蒸馏水，食品用干燥剂。
2.设备和材料
无菌烧杯（500 mL），平皿（9 cm），高压蒸汽灭菌锅，恒温培养箱，希贵牌家用餐具消毒柜（ZTP1000），格兰仕微波炉（WD700S-1），无菌接种箱，酒精灯，放大镜，接种环，载玻片，盖玻片，显微镜，纱布，无菌刀，电炉，天平。
3.方法和程序
3.1 取样
取无菌水10 mL，将消毒柜臭氧消毒后将霉菌滋生的木筷、焦木铲上的霉菌用无菌刀刮下，投入无菌水中，振荡，使其分布均匀。
3.2 分离
将无菌的琼脂培养基融化后注入无菌平皿，待其冷却凝固后，即成琼脂平板。用接种环蘸少许待分离样品溶液，在无菌操作条件下，连续在平板表面划线，使样品溶液中的微生物得以分散。
3.3 培养
在30℃的恒温箱中培养。菌落呈蓝绿色，表面绒状或絮状，如图一。
挑取少量培养好的霉菌，在显微镜下观察，菌丝呈管状，为有隔膜菌丝。气生菌丝分化来的分生孢子梗呈扫帚状，如图二。
图一
图二
3.4 杀灭
将培养分离提纯的霉菌接种在无菌平板上，如图三所示，分成五组（A、B、C、D、E），每组六个，进行不同的实验处理。
A组放在消毒柜臭氧室中处理，分别灭菌20 min、30 min、40 min。
B组放在消毒柜臭氧室加干燥剂处理（干燥剂平铺在镜头纸上，将其夹在平皿之间）。时间同A组。
C组放在紫外线灭菌箱中处理（玻璃对紫外线有阻挡作用，用紫外线消毒时，将平皿盖打开），时间同A组。
D组放在微波炉中处理，火力100%，时间分别为15 s、20 s、22 s。
E组为空白对照。
处理后，取出平皿，在30℃恒温箱培养48 h，观察霉菌菌落生长状况，记录结果。上述实验重复3次。
4.实验结果
5.讨论分析
5.1 臭氧杀菌、紫外线杀菌后霉菌依然存活
臭氧是靠极强的氧化能力使细菌、真菌等菌体的蛋白质外壳氧化变性，从而杀灭细菌的芽孢、病毒、真菌等。但因霉菌的孢子壁较厚，臭氧无法穿透，加之培养基中有孢子萌发所需的有机质、水分；消毒柜臭氧室富含氧气，在一定温度条件下孢子仍可萌发，故臭氧处理后霉菌依然存活并有发展。紫外线对杆菌杀灭能力最强，对球菌较弱，对霉菌酵母菌更弱。紫外线辐照能量低，穿透力弱，仅能杀灭直接照射到的微生物，其杀菌能力有限。因此，紫外线处理霉菌后，霉菌仍可存活。
图三
图四
图五
图六
图七
图八
5.2 臭氧杀菌后伴随干燥剂的使用能有效抑制霉菌
霉菌生长繁殖主要的条件之一是必须保持一定的水分，物品中真正能被微生物利用的那部分水分称为水分活性（Water activity，缩写为Aw），Aw越接近于0.98～1时，微生物最易生长繁殖；当Aw降为0.93以下时，微生物繁殖受到抑制，但霉菌仍能生长；当Aw在0.7以下时，则霉菌的繁殖受到抑制，可以阻止产毒的霉菌繁殖。干燥剂能吸收空气中的水分，使臭氧消毒室内物品的水分活性或Aw在0.7以下，使霉菌和霉菌孢子失去生长萌发所需的水分，臭氧杀菌后伴随干燥剂的使用能有效抑制霉菌。
5.3 微波杀灭效果理想
微波是一种高频电磁波，微波杀菌是利用电磁场的热效应和非热生物效应共同作用的结果。微波对细菌的热效应是指微波能在微生物体内转化热能，使其本身温度升高，从而使其体内蛋白质变性凝固，使微生物失去营养和生存条件，最终丧失繁殖的能力而死亡。微波对微生物的非热生物效应是指微波电场可改变细胞膜断面的电位分布，影响细胞膜周围电子和离子浓度，从而改变细胞膜的通透性能，使微生物由此丧失营养，结构功能变得紊乱，无法进行正常的新陈代谢，生长发育受到抑制而死亡。此外，决定微生物正常生长和稳定遗传繁殖的核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA），是由若干氢键紧密连接而成的双螺旋大分子，足够强的微波可以导致氢键松弛、断裂和重组，从而诱发遗传基因突变或染色体畸变，甚至断裂，使其丧失繁殖功能。霉菌的细胞质内含有水分子及其他极性物质溶液，在适量微波作用下，也会产生高温而使霉菌细胞内活性物质变性而死亡，所以微波处理后霉菌死亡。再者微波能穿透空气、玻璃、陶瓷、塑料及纸质介质，不被介质吸收，具有可透射性，且以直线方式传播，故微波杀灭效果理想。
6.建议
6.1 把消毒柜既用于消毒又做储藏餐具的工具时，为防止霉菌的生长，将食品用干燥剂（25～50 g，包成小袋），放入臭氧消毒室，能有效抑制霉菌的发生，即控制臭氧消毒室内的湿度，能抑制霉菌的生长繁殖。
6.2 生产厂商对臭氧消毒改进为臭氧加微波消毒。温度对霉菌的繁殖及产毒均有重要的影响，不同种类的霉菌其最适温度是不一样的，大多数霉菌繁殖最适宜的温度为25～30℃，在0℃以下或30℃以上，不能产毒或产毒力减弱。从实验结果看，微波杀菌具有温度高、灭菌广、时间短、耗能少的优点。特别是对含有水分的木筷、塑料、焦木等器皿的消毒效果要好于臭氧。我们对臭氧和微波作了对比，如下表。
7.参考文献
[1]北京师范大学生物系微生物教研组.怎样观察和培养微生物[M].北京：北京师范大学出版社，1982.
[2]武汉大学、复旦大学生物系微生物学教研室.微生物学[M].北京：高等教育出版社，1979.
[3]曹保义.初中生物[M].北京：科学技术文献出版社，1999.
[4]赵勇，朱慧.家用微波炉烹调的汤类食品易腐蚀程度的研究[J].扬州大学烹饪学报，2002（2）：44-46.
常见家养观赏植物对公共场所室内空气净化作用初探
梁烨 杨帆 指导教师：吴小兰
（注：青少年创新大赛甘肃省二等奖）
选题目的：人们的生活离不开空气，空气质量的好坏直接关系到人类的身体健康。影响空气质量的有化学污染、物理污染和生物污染等。其中生物污染主要指微生物污染。空气细菌含量与疾病的发生、流行密切相关。在公共场所诸如学校、医院、商场等地，人们常用化学药品杀菌。我们在进行“路边小吃你敢吃吗？”这一科技活动时，发现校园植物园处的细菌数明显比其他地方少，说明植物对空气中的细菌有杀灭作用。但面对各种各样的植物，到底哪些植物杀菌能力较强？我们选择了“常见家养观赏植物对公共场所室内空气净化作用初探”这一课题，一方面向同学们宣传爱护花草树木的重要性；另一方面为公共场所室内选择有利于净化空气的观赏植物提供实验依据。
1.材料和设备
1.1 设备
平皿（6 cm），高压蒸汽灭菌锅，恒温培养箱，天平，纱布，电炉，研钵，剪刀，pH试纸等。
1.2 材料
牛肉膏，蛋白胨，氯化钠，琼脂，蒸馏水，各种家养观赏植物的叶片。
2. 实验过程
2.1 制备培养基
培养基：牛肉膏2.5 g，蛋白胨5 g，氯化钠2.5 g，琼脂10 g，蒸馏水500 mL，加热溶解后过滤，用0.1 g/mL NaOH将pH调整至7.4～7.6。
2.2 制备植物浸出液
2.2.1 选择常见家养观赏植物：君子兰、芦荟、橡胶树、金橘、南洋杉、圆柏、美人蕉、金边吊兰、万年青、扶桑、八叶木、大叶伞、龟背竹、天竺葵、鹅掌木、伞竹、银杏、广东菊、蟹爪兰、月季、仙客来、蝴蝶兰、玫瑰。
2.2.2 将要研究的每一种植物的嫩叶10 g，放入研钵内，加水10 mL捣烂，用纱布过滤，得到滤液，加水把滤液稀释到20 mL，分装于贴好标签的内径6 cm的培养皿内，4个培养皿不加浸出液作为对照组。
2.3 装皿和灭菌
将制好冷却后的培养基，分装于有植物浸出液的培养皿内，每个培养皿内加入10 mL，一边加培养基，一边用玻璃棒与已加入的植物叶浸出液进行搅拌，使两者混合。凝固后放入高压灭菌锅内灭菌（温度121℃，压力0.1l MPa，时间30 min），将灭菌后的平皿放入28℃恒温箱内培养24 h，检查灭菌是否彻底。
2.4 取样
利用自然沉降法取样，每种植物叶浸出液均有16块平板，打开皿盖，暴露于学校高二四班教室、医院内科诊断室、西固某商场、实验者的家中各30 min，然后置于28℃的恒温箱中培养。
2.5 记数
在恒温箱内培养48 h后，统计每个培养皿内的菌落数，取4块平板的平均菌落数。
2.6 重复上述实验
3.实验结果分析
3.1 加入植物浸出液的培养皿中的细菌菌落数均比对照组的少，说明植物体内确有某些杀菌物质存在。这些物质很有可能是各种有机酸，有机酸抑制细菌繁殖。
3.2 不同植物浸出液对细菌杀灭力不一样，从23种植物叶浸出液的比较看，美人蕉、南洋杉、圆柏、银杏、金橘、天竺葵、菊花、月季最强，它们应该为公共场所室内首选植物。此外，它们还具有成活率高、易栽培、常绿、花形优美、花色艳丽、花期较长的优点。
3.3 被子植物叶中具强烈气味的植物杀菌力较强，如天竺葵、金橘。
3.4 具有丰富肉质的叶片，抑菌效果不佳，可能与其含有的丰富养料有关。
3.5 商场、教室内空气细菌含量较高，这与上述场所人员密集，室内空气流通差有关，也与室内栽培植物数量少有关。
4.实验扩展建议
通过实验我们发现，医院的含菌量较少，这与医院的化学消毒措施得力有关。而教室和商场的空气中含菌量最多，其次是家居，这引起我们的注意。我们将向学校和商场的有关负责人就室内空气质量和室内观赏植物的选择提出建议和意见，就居民如何选择具有净化室内空气作用的观赏植物进行大力宣传。
5.参考文献
[1]曹保义.初中生物[M].北京：科学技术文献出版社，1999.
[2]北京师范大学生物系微生物教研组.怎样观察和培养微生物[M].北京：北京师范大学出版社，1982.
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