科学计数法方法

科学计数法方法（精选14篇）

科学计数法方法 篇1

鲁教版

六年级数学

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第一章第二节

科学计数法

科学计数法（第一课时）

主备人：

使用人：

使用时间：

一、教学目标

知识与能力目标：借助学生所熟悉的事物进一步体会大数，并会用科学计数法表示大数． 过程与方法目标：通过收集数据、整理数据、分析数据的活动,培养学生应用数学的意识和能力；培养学生与人合作，并能与人交流思维的意识。

情感态度与价值观要求：培养学生观察、分析、归纳及运算能力

二、教学重点难点

重点是会用科学计数法表示大数．难点是收集数据、整理数据、分析数据，培养学生应用数学的意识和能力

三、教学方法 讲授法、合作探究法

四、教学准备

多媒体课件、“学乐师生”APP

五、教学过程

一、导课

1.我们伟大的祖国具有悠久的文明史，作为一个中国人，我们应为她而骄傲。

2.课前，同学们已经对有关我国的人口、资源等做了一系列的调查，同学们查到了什么资料呢？谁愿意起来展示一下你的调查成果？

3.第六次人口普查时，中国人口约为1370 000 000人 4.太阳的半径约为696 000 000米 5.光的速度为300000000米/秒

二、新授

（一）创设情境，激发兴趣

1.什么叫乘方？说出10，（—10）的底数、指数、幂。2.计算：10，10，10，10，10，10，1012

510 3。

在日常生活中，我们经常遇到许多与现实生活息息相关的数据，如全世界人口大约是6 100 000 000，光速大约是300 000 000米/秒，中国的国土面积大约是960万平方千米等等，我们如何能简单明了表示它们呢？

使用‘学乐师生’拍照、录像，收集学生典型成果，在‘授课’系统中展示。

设计说明：此情景符合学生的年龄特点，故事能调动学生的学习积极性，既是对乘方知识的复习，又让学生初步感受到了大数，让学生读读、看看这些数，引起学生强烈的认知上的冲突，形成一种心理上的想读、想写的求知欲望。

（二）引出问题、探索新知

在上面的例子中，我们遇到了几个很大的数，看起来、读起来、写起来都不方便，有没有简单的表示法呢？ 鲁教版

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科学计数法

分以下步骤完成。

1.回忆100，1000，10000，能写成1030000=3×10000=3×10（）

（）

2.300=3×100=3×10

（）

3000=3×1000=3×10

（）

103.再由学生完成上面4个例子中的数的表示。（学生对160 000 000 000这个数可能表示为、16×10，教师要利用学生这种错误，强调a的范围）

4.科学记数法的的定义：我们把大于10的数记成a×10的形式，其中a是整数数位只有一位的数（即1≤a<10）,n是正整数。这种记数法叫做科学记数法。

设计说明：通过层层递进的探究设计，启发学生成功地发现“科学记数法”的表示方法，同时又通过学生示错，让学生记住a的范围，体现了以学生为主的探究式教学。

（三）、感受应用、领悟新知

1、将下列大数用科学记数法表示

（1）地球表面积约为510 000 000 000 000平方米，地球上陆地的面积大约为149000000平方米；（2）2002年，中国有劳动力约为720000000人，失业下岗人员约为14000000人；每年新增劳动力10000000人，进城找工的农民约120000000人。

2、下列用科学记数法表示的数，原来各是什么数：

（1）2003年10月15日，中国首次进行载人航天飞行，神舟五号飞船绕地球飞行了14圈，行程约为6×10千米；

（2）一套《辞海》大约有1.7×10个字。

（3）1972年3月发射的“先驱者十号”是人类发往太阳系外的第一艘人造太空探测器，至2003年2 月人们最后一次收到它发回的信号时，它离地球1.22×10千米。

以上内容由学生先自己完成，然后互相纠错。②教师提问：大家都已学会了用科学记数法表示一个数，现在请大家观察一下原数整数的位数与指数n之间的关系，有没有什么发现？总结规律：原数整数的位数减去1就是n.设计说明：本环节设计了正反两个方面，不仅是及时巩固了科学记数法，同时为学生提供了n与整数位个数之间的关系“窍门”，加快了表示的速度,培养了学生归纳总结的能力。

（四）巩固提高、体验成功

1.据测量你每分钟脉搏的次数，并计算出你从出生到现在约跳了多少次脉？

2.如果平均每人每天节约用水0.5kg，那么全国每天大约可节约用水多少kg？1 年呢？（全国人口约1.3×10人，用科学记数法表示）

设计说明：这两题的设计一方面继续巩固科学记数法表示大数，另一方面也初步涉及了用科学记数法表示的数的运算。第2题由于运算有一定的复杂性,同时要牵涉到取近似值,在此处教师应做必要的讲解与说明。

（五）课后调查、应用数学 9

5n 鲁教版

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科学计数法

1.神舟六号已于2005年成功地完成了它的科研任务，同学们可以通过网络或其它方法，查查它总共在太空中飞行了多少千米及相关数据。

2.记录你家一周内产生垃圾袋的数字，计算一年的数字，如果本地有100万户家庭，一年内大约产生多少个垃圾袋？（以上用科学记数法表示）

设计说明：课后调查是本节课的延伸，学生通过调查生活中的热点问题，可以感受到生活处处有数学，用数学知识可以解决实际问题，进一步通过亲身实践去体会数学在日常生活中的应用,同时增加民族自豪感与环保意识。

六、练习

随堂练习：P64 1、2

七、课堂小结

1.强调什么是科学记数法，以及为什么学习科学记数法。

2.突出科学记数法中字母a的规定及10的幂指数与原数整数数位数的关系。

八、作业

必做题：习题2.15 1、2

选做题 3

九、教后反思

科学计数法方法 篇2

1. 问:什么是科学记数法

答:科学计数法, 就是指把一个正数N表示成a×10n的形式, 即N=a×10n, 其中1≤a<10, n为整数. 如0. 000 000 68用科学计数法表示为6.8×10-7, 而表示成0.68×10-6或68×10-8都不对.

2. 问:如何确定a×10n中的n

答:关于n的确定, 可分为两种情况.

(1) 当N ≥10时, 我们以36 000 000为例.

方法一: (看小数点移动位数) 小数点从最后一个0后面移到3后面, 总共向左移动了7位, 所以n=7;

方法二: (看整数位数) n等于整数位数减1;

方法三: (利用乘方意义) 36 000 000=3.6×10 000 000=3.6×107.

(2) 当0< N <1时, 我们以0.000 63为例.

方法一:由0.000 63到6.3小数点向右移动了4位, 因此n取-4;

方法二:因为第一个非0数字6前面有4个0 (包括小数点前面的那个0) , 所以n=-4;

方法三:

3. 问:怎样判定a×10n的精确度

答: (1) 将a×10n还原成原数; (2) a的末位数字在原形中处于什么位, a×10n就精确到什么位.

科学计数法方法 篇3

1. 问：什么是科学记数法

答：科学计数法，就是指把一个正数N表示成a×10n的形式，即N=a×10n，其中1≤a<10，n为整数. 如0. 000 000 68用科学计数法表示为6.8×10-7，而表示成0.68×10-6或68×10-8都不对.

2. 问：如何确定a×10n中的n

答：关于n的确定，可分为两种情况.

（1） 当N≥10时，我们以36 000 000为例.

方法一：（看小数点移动位数）小数点从最后一个0后面移到3后面，总共向左移动了7位，所以n=7；

方法二：（看整数位数）n等于整数位数减1；

方法三：（利用乘方意义）36 000 000=3.6×10 000 000=3.6×107.

（2） 当0

方法一：由0.000 63到6.3小数点向右移动了4位，因此n取-4；

方法二：因为第一个非0数字6前面有4个0（包括小数点前面的那个0），所以n=-4；

方法三：0.000 63=6.3×=6.3×10-4.

3. 问：怎样判定a×10n的精确度

答：（1） 将a×10n还原成原数；（2） a的末位数字在原形中处于什么位，a×10n就精确到什么位.

如2.80×106=2 800 000，由于8后面的那个0在万位，所以2.80×106精确到万位.

（作者单位：江苏省江阴市长泾第二中学）

科学计数法(渗透法制教育) 篇4

二、教与学目标：

1、借助学生所熟悉的事物进一步体会 大数，并会用科学计数法表示较大数．

2、通过收集数据、整理数据、分析数据的活动,培养学生应用数学的意识和能力；培 养学生与人合作，并能与人交流思维的意识。

三、教与学重难点：

负整数指数幂的理解与科学计数法。

四、教与学方法：

自主探究、合作交流。

五、教与学过程：

（一）情境导入：

教师:我们伟大的祖国具有悠久的文明史,作为一个中国人,我们应为她而骄傲.课前,同学们已对有关我国的人口、资源等做了一系列的调查，同学们查到了什么资料？谁愿意起了展示一下你的成果？

学生1：（提示）我到图书馆里查到了解到了我国第五次人口普查时，我国人口约为1300000000人。

学生2：（提示）我从资料上查到了我国现有耕地面积约为1900000000亩。学生3：（提示）……

教师:通过几个同学的回答,你发现了什么? 学生A:我发现我国人口众多,地域辽阔……

教师:请同学们算一下我国的人均耕地面积（同时告诉学生目前美国的人均耕地面积），教师引导学生通过计算、比较，提问：从我国在人口、土地方面与美国的差距，今后在这些方面我们应注意什么问题？（借机简单介绍《中华人民共和国人口与计划生育法》《中华人民共和国土地管理法》，让学生明白控制人口增长、合理利用土地资源是我国实现可持续发展的基本保证。）

学生B：我妻现这些数据太大，书写和读都较麻烦。教师：那有没有更简明的记法呢？

（二）探究新知：

1、小组合作交流 教师伺机点拨。

2、择优反馈，提升理论

学生1：对于较大的数，我认为可以用单位百、千、万、亿等合写来表示，例如：***可写成13亿。

学生2：我在资源共享料上发现，可以用10的几次方来形式来表示，例如 ：1300000000可写成1.3x109

学生3:…...教师(归纳)一个大于10的数可写成ax10n的形式,其中a大于等于1小于等于10,n表示正整数,这种记数法叫科学记数法。

板书：科学记数法

3、应用练习

用科学记数法表示下列各数：696000000、300000000。

4、拓展创新

一个用科学记数法表示的数如何将其还原？（1）、北京故宫的占地面积为7.2x105平方米、（2）、人体中约有2.5x1013个红细胞。

5、课堂小结：

这节课同学们学到了什么？谁起来给大家总结一下？

科学计数法方法 篇5

教学目标：

1.介绍表示大数的一种重要方法：科学记数法．

2.突出产生方法的需要； 教学的重点:初步体验事情发生的确定性和不确定性.教学的难点:确定事件发生的可能性大小.教学过程：

一、引入：

上节课我们学习了100万有多大,同学们都有感受了,在生活中还经常遇到比１00万更大的数.上面这些数都很大,你该怎样表示它们呢?

二、讲授新课

1．试一试：

1、回顾有理数的乘方运算，算一算：

10＝ 10＝ 10＝ 10＝ 讨论：102124810表示什么？指数与运算结果中的0的个数有什么关系？与运算结果的数位有什么关系？

一般地，10的n次幂，在1的后面有 个0。

(通过这个问题的设置，让学生对幂的意义进行回忆，弄清指数与其结果中零的个数的关系，经此帮助学生对科学记数的理解)

2、课堂练习：把下列各数写成10的幂的形式：

100000＝ 10000000＝

1000000000＝(通过这个题的学习，让学生进一步体会用幂的形式表示数的简便性从而导出用科学记数法表示大数)

3.我们可以借助10的幂的形式来表示大数。比如：1300000000＝1.3×10

9，69600000000＝6.96×10

10，300000000＝

98000000＝，10100000000＝，61000000＝。下面请同学们用这种方法表示我们开始问题中的大数。（可以用计算器进行计算）

3、科学记数法：一个大于10的数可以表示成 的形式，其中1≤a＜10，n是正整数，这种记数方法叫做科学记数法（scientific notation）。

(通过前面问题的探讨，要求学生思考、交流,在教师的引导下，得出科学记数法的概念。)

三、应用举例，巩固概念

1.强强从图书馆查了一些资料，请你把其中的数据用科学记数法表示出来。

（1）人的大脑约有10,000,000,000个细胞；（2）全世界人口约为61亿；（3）光的速度为300,000,000米/秒；（4）中国森林面积约为128，630,000公顷；

(5)2002年赴韩国观看世界杯足球赛的中国球迷超过了1.5万人。

2.二十一世纪，纳米技术将被广泛应用。纳米是长度计量单位。1米＝10纳米，则55米可以用科学记数法表示为多少纳米呢？ 3.《国际新闻》节目中报道了这样一则消息：

联合国劳工组织预计受2001年“9.11”恐怖事件的影响，全球旅游业可能有9×10人失业，美国保险公司安邦集团认为此次恐怖事件对全球经济造成的损失将高达1×10美元，其中仅美国市场的损失预计超过1×10美元。

这则消息中的数据是用科学记数法表示出来的，请你把它们所代表的原来的数表示出来。小明想知道计算器是怎样表示数的大数的,于是他输入1 000,连续地进行平方运算,两次平方后,发现计算器上出现了下图这样的显示,你知道它表示什么数吗?

111265同学们能否自己尝试探索出表示大数的简单方法,发挥你的聪明才智,试试看怎么样? 4.随堂练习：

⑴．用科学记数法表示：１００００，１００００００和１００００００００．

⑵．一个正常人的平均心跳速率约为每分７０次，一年大约跳多少次？用科学记数法表示这个结果，一个正常人一生心跳次数能达到１亿次吗？ 5.做一做：

（１）天安门广场大约可以容纳多少位受检阅的官兵？

（２）如果１亿名群众排成一个方阵，那么所占用的场地相当于几个天安门广场？ 6.小结：

本节课你有什么收获？ ⑴．什么叫做科学记数法？

⑵．灵活运用科学记数法，注意解题技巧，总结解题规律，用科学记数法 ⑶.表示大数应注意以下几点： ① １≤a＜10．

《科学记数法》教学反思 篇6

开学近一个月了，但由于班上的学生较多，加上学校没有分发每个学生小升初的毕业成绩，所以老师们对班上的每一个学生的具体情况，都还是在摸索阶段，也导致了课堂进度落后的情况。以前的这个时候，我们的科学记数法早就上完了，但今年啊，直到昨天才上科学记数法，当老师讲完科学记数法的一般形式，并板书a*10的n次方后，进行了课堂练习：把10000，8000,760300写成科学记数法的形式.

随机让三位同学到黑板上计算，余生一起练习.结果黑板上的三位同学的就多确实这样的：10000=1.0000，8000=8.0，760300=7.603的三次方，其他学生看到结果哄堂大笑……，这三同学，还不知道为什么……

为此，我认真的和全班同学一起，详细地评讲了出现的这些情况，总结了出现的问题，在哪里？进一步让同学们明确科学记数法的一般形式.我想同学们应该记住了这节课的内容.课后，我在想，如果我了解班上的每一个学生的分班成绩，说不定，我不会去“关心”这些同学的学习情况，而是让他们“纯天然”的学习，今天进行了升入初中后的第一次月考，我希望这部分同学，在老师的一视同仁的教学状态下，取得好成绩，以此鼓励自己，也增强老师我教好你的信心！

基于凹点搜寻的棒材计数方法研究 篇7

随着钢铁产业的发展, 棒材的计数问题日益被重视。传统的靠人工进行计数的方法工程量大, 容易产生较大误差。采用数字图像处理技术对棒材图像进行计数, 由于棒材图像中经常有棒材黏连现象, 使得统计的棒材数目产生较大的误差。近年来, 一些学者在棒材计数方面做了大量工作, 周群、胡光锐针对成捆的棒材端面摄取的图像存在严重的黏连现象的问题提出了模板覆盖法[1], 显著提高了计数精度。该方法利用模板与棒材边缘单色图进行匹配, 可以避免截面图像有狭小黏连形成的像点对数目统计产生的影响, 通过引入几何思想能够有效地处理棒材形状不规则的问题;但是, 模板移动方向比较单一, 如果沿着各个方向移动的话就会增加难度, 降低计算速度。邓凯使用面积法[2]计算每个连通区域的棒材数目, 然后累加出棒材总数。面积法对于有良好二值图像的棒材分析处理十分有效, 以二值图像像素点的个数来代表棒材的面积, 有效地避免了误差, 提高了棒材自动计数的准确率, 没有方向性限制, 且计算速度较快;但是, 计数所依据的二值图像易受光照等环境的影响, 如色差偏差太大、棒材磨损容易造成计数不准确等。宋强、徐科、孙浩等人用图像距离法[3], 通过计算并比较棒材区域各像素点的图像距离识别边缘点和中心点。该方法主要是利用几何学图形中心的概念, 以图形内部到边缘距离最大的点作为中心点, 对处理圆形棒材效果很明显, 并通过大小2个阈值有效地处理了孔洞或者黏连现象;不过因为中心点是逐步确定的, 计算量大、速度慢, 而且阈值的确定易受现场环境的影响。罗三定肖飞针对类圆形目标图像识别法的不足, 提出了不规则类圆形团块目标模式识别方法, 并设计了边缘检测、中心增强和重心聚合等系列算法[4], 该方法主要依据边缘点及其梯度方向, 把边缘点都向中心位置聚集, 再通过聚类的方法区分各个中心位置, 它不会太依赖于二值图的质量, 速度快、容错性强, 排除了棒材边缘遮挡、挤压等不利因素的影响;但聚类方法的准确性易受边缘模糊、残缺的影响, 也易受噪声点的影响。

针对上述方法存在的问题, 笔者提出了一种基于凹点搜寻的棒材计数方法。该方法通过搜寻黏连棒材图像中的凹点, 然后基于凹点进行黏连图像的分割, 并根据棒材图像的实际情况提示相应的解决方案, 从而达到准确计数的目的。

1 凹点匹配方法介绍

在数字图像识别中, 物体边缘曲线的凹凸信息不仅可以描述物体的大小形状, 而且也可以作为图像识别的一个重要依据。许多黏连物体图像的分割算法都要用到物体的凹点信息。求取黏连物体边缘凹点的方法目前已有多种[5,6,7], 其一般步骤如图1所示。

而对于成捆棒材的图像, 由于棒材的边缘比较粗糙, 容易出现非棒材重叠的虚凹点, 进而影响正确识别出分割凹点的过程;而棒材重叠程度过高的情况下, 易出现环形边缘的情况, 这会影响凹点的匹配。本文对这2个问题分别提出了相应的解决方法, 如2.3.2和2.3.3所述。

2 方法步骤和实验结果

2.1 图像预处理

首先对现场拍摄的成捆棒材图像进行一定阈值的缩小, 这样可以有效提高计算速度。由于在RGB色彩模式下难以直接对图像进行边缘扫描以及凹点扫描, 所以将图像转换至灰度色彩模式, 然后通过一定的阈值进行二值化处理, 此时图像中还是有不少噪声点的存在, 可先对图像进行腐蚀, 再进行膨胀操作, 如公式 (1) 所示:

式 (1) 即为A被B的形态学开运算公式, A被B腐蚀后, 再用B来膨胀腐蚀结果。通过开运算操作, 大大降低了噪声的影响。最后, 利用Canny边缘检测[8]检测出棒材的边缘信息。图像预处理过程如图2所示。

2.2 凹点搜寻

通过八连通扫描 (若2个点互为八连通, 则此两点属于同一个连通区域) 对图2 (d) 图像进行连通区域的分离, 然后统计各个连通区域的面积, 对于大于第5个 (防止有噪声点的影响, 噪声区域的面积是最最小面积的1.5倍的连通区域, 分别以顺时针方向保存每个连通区域的边缘点的坐标信息, 而对于小于第5个最小面积的0.4倍的连通区域进行舍弃处理。本文采用的方法与智能分割算法的搜寻凹点小) 的方法[9]类似, 通过计算检测边缘点与其等距的前继点 (当前点的前面相隔一定距离扫描的点) 和后续点连线所成的夹角, 根据夹角的大小来判断此点是否为凹点。关于夹角的选择如图3所示, P点为当前点, M点和N点分别为其前继和后续等间隔为step的2个点, α取向量PM到向量PN顺时针方向的夹角, 设定夹角阈值为θ, 则α小于或者等于θ, 则点P即为此连通区域的一个凹点。依照此方法遍历每个连通区域的边缘信息点, 可以搜寻出所有的可能凹点, 然后再通过凹点匹配方法, 找出最佳的凹点匹配对。

2.3 凹点匹配

2.3.1 局部最优凹点的选定

由于在棒材黏连处会成对形成凹区域, 针对这一特点, 如果能在凹区域中找寻到凹点 (即凹区域中的最低点) , 然后再以成对的凹点作凹点分离, 这样就可以合理地分离黏连棒材图像。关于此情况, 本文采用了下面的方法来解决:对通过夹角判断确定的凹点进行进一步分析, 若相邻的几个凹点均被选中, 那么在这些凹点中选择角度最小的那一点作为此凹区域的凹点, 而将其余点舍弃。经过此操作, 可以有效地减少搜寻到的凹点。实验表明, 此方法效果良好。

2.3.2 非黏连区域的凹点剔除

由于棒材边缘凹凸不平, 即使通过前面的处理, 也仍会出现个别棒材本身的凹凸现象, 如图4 (a) 中有1、2、3、4、5五个候选凹点。

针对此现象, 如图4 (b) 所示作出了凹点1、2、3的分析图, 其中P1、P2、P3为候选匹配凹点1、2、3, M1、M2、M3和N1、N2、N3分别为各自的等距前继点和后续点, 顺时针夹角分别为θ1、θ2、θ3。因为棒材是类对称的, 而形成的黏连区域凹点也是近似对称的, 分析可知, 如果匹配成功的凹点对, 其凹点连线近似为各自凹点夹角的平分线, 而且凹点对的距离是局部最小的, 一般不会超过棒材直径的一半。依照此法则, P2、P3匹配成功, P1点舍去。由此可以有效地剔除虚凹点1。

2.3.3 环形边缘凹点的匹配

如果棒材黏连根数过多, 在图像预处理阶段, 若设定阈值发生变化, 易出现图5 (a) 所示的情况。

如图5 (b) 所示, 首先判定a、b、c和d所在边缘轮廓1是否在A、B、C、D和E所在边缘轮廓2的内部, 如果是, 则分别找出边缘轮廓1、2各自的凹点;之后根据凹点夹角平分线法则及最短距离法实现凹点匹配。实验实现了A和a、B和b、C和c、D和d、E和e的成功匹配。

2.4 分割计数结果

利用本文提出的方法, 在Matlab7.1环境下对成捆棒材图像 (图2 (a) ) 进行预处理、凹点搜寻、凹点匹配、黏连区域的分割, 然后统计出棒材的数目。对匹配成功的凹点数据在图2 (c) 中进行对应的凹点分割, 分割结果如图6所示。

图6中已把分割线加粗以便分离识别, 计数结果为57根棒材, 与实际情况相符, 计数成功。

3 结语

提出了一种新的棒材计数方法, 该方法首先对原始图像进行一定阈值的缩小, 以第5个区域最小面积来代替一个标准棒材的截面面积, 从而使棒材尺寸的影响大为降低, 进而通过面积法排除了单个棒材以及噪声的影响, 只计算连通区域的棒材, 从而减少了数据的计算量, 有效地提高了运算速度;再搜寻棒材黏连处的凹点, 对其进行凹点匹配, 并针对一些特殊情况, 如非黏连区域的凹点的剔除和环形边缘凹点的匹配, 提出了新的更有效的解决方案;然后以匹配成功的凹点对的连线作为分割线来分离黏连棒材, 通过统计分割后的图像的连通区域个数达到计数的目的。对于图2 (a) (像素为1 280×960) 充满棒材的图片, 在Matlab7.1、2 G内存的双核PC机上整个处理过程为3 000~4 000 ms, 当图像缩小为原来尺寸的一半时, 处理时间小于1 000 ms。通过对钢铁厂现场拍摄的相同大小的100张棒材图像用上述方法进行计数, 实验结果表明, 该方法对于黏连棒材的分割特别准确, 分割后的图像边缘与成捆棒材的实际边缘很贴近, 在无互相遮挡的情况下, 直径为12 mm以上的钢筋的分割准确率达到99.99%以上, 直径为10~12 mm的钢筋的分割准确率在99.80%以上, 达到了企业认可的标准。

参考文献

[1]周群, 胡光锐.基于模板覆盖法的钢筋在线计数方法[J].上海交通大学学报, 1999, 33 (11) :1462-1464.

[2]邓凯.针对钢筋计数系统的图像处理方法研究[D].南京:东南大学, 2006.

[3]宋强, 徐科, 孙浩, 等.基于图象处理的棒材自动计数技术[J].钢铁, 2004, 39 (5) :34-37.

[4]罗三定, 肖飞.不规则类圆形团块目标图像识别的新方法[J].中南大学学报:自然科学版, 2004, 35 (4) :632-637.

[5]傅蓉, 申洪, 李本富.一种快速简易的细胞凹点搜寻算法[J].南方医科大学学报, 2007, 27 (11) :1781-1783.

[6]刘泉, 傅祖芸.一种植物染色体图像核型分析系统[J].计算机工程与应用, 2000, 36 (3) :71-74.

[7]韦冬冬, 赵豫红.基于凹点匹配的重叠图像分割算法[J].计算机与应用化学, 2010, 27 (1) :99-102.

[8]GONZALEZ R C.数字图像处理 (MATLAB版) [M].2版.阮秋琦, 阮宇智, 译.北京:电子工业出版社, 2005:293-295.

酸奶中乳酸菌计数方法的探讨 篇8

关键词：大豆蛋白酶解产物 生物活性肽 轻度酶解 苦味肽 功能特性

近年来，由于人们生活水平和健康意识的提高，酸奶已成为一种深受广大消费者喜爱的乳制品之一，但其在生产制作或运输过程中如储存不当，会使当中乳酸菌的数量减少，而酸奶营养价值主要来源于其中乳酸菌的数量多少，故酸奶中活性乳酸菌的数量减少直接影响酸奶的质量[1]。确计数活性乳酸菌制品中的乳酸菌，卫生部于2010年发布了修订版《食品微生物检验 乳酸菌检验》GB 4789.35-2010[2]，与2008版相比修订版中修改了乳酸菌总数、乳杆、双岐杆菌、嗜热链球菌的计数方法。但该标准中仅规定了一种平板涂布法作为检测样品中乳酸菌数量的方法，且要求操作者从样品稀释到平板涂布在15分钟内必须完成。笔者以多年从事乳酸菌数量检测工作经验认为，对于少量样品的检测，按照国标来操作是完全可以实现的，但在实际工作中，往往由于种种原因的限制，对于大样本大样本量（n>20），仍采用国际来进行检测，具有非常大的实际困难。因此，本文从市面上随机选取6种品牌的酸奶，通过比较平板涂布法与倾注培养法之间的差异，以及不同稀释液结果比较，以保证真实反映酸奶中乳酸菌数量可供进一步修改国标的参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 随机选择6份不同商品名的含活性乳酸菌含量较高、均匀性较好的酸奶制品。

1.1.2 稀释液：（1）生理盐水、（2）PBS缓冲液、（3）CYS缓冲液（L-半胱氨酸磷酸盐缓冲液：L-半胱氨酸盐酸盐0.20g，磷酸氢二钠2.40g，磷酸二氢钾1.80g，吐温800.24g，于400mL纯化水中，搅拌使其充分溶解；以NaOH溶液调pH为6.8～7.0，灭菌条件121℃、15min）。

1.2方法

1.2.1 平板法：将上述样品根据待检样品活菌数估计，选择2～3个连续的适宜稀释度，每个稀释度吸取0.1mL样品匀液分别置于2个MRS琼脂平板，使用L形玻璃棒进行表面均匀涂布，每个稀释度更换一个L形玻璃棒。同时做空白对照。

1.2.2 倾注法：将上述样品根据待检样品活菌数估计，选择2～3个连续的适宜稀释度，每个稀释度吸取1mL样品匀液分别置于2个空培养皿中，倾入50℃左右的MRS琼脂约20mL，轻轻振摇混匀，待凝固后翻转平皿。

1.2.3 统计分析：采用 SPSS11.5统计软件，用数据表示，采用“两独立样本t检验”以P<0.05表示统计学差异。

2 结果：

2.1涂布法和倾注法对乳酸菌计数结果的影响

样品稀释过程按照GB 4789.35-2010食品微生物学检验乳酸菌检验操作，分别进行平板涂布和常规倾注进行培养。分别采用涂布法和倾注法，以稀释时间为立即，对六份样品中乳酸菌总数检测结果见表1。

6份样品分别用倾注法和涂布法所得的乳酸菌数结果从统计学意义上均无差别。

2.2 三种稀释液中乳酸菌计数结果比较

6份样品经不同稀释液稀释后分别采用涂布法对乳酸菌测定的结果见表2。

3. 讨论：

本实验采用成组设计的两样本均数检验（Independent Sample t Test）分析方法，对6种市售酸奶制品分别采用涂布法和倾注法来计数酸奶中乳酸菌菌落数，结果表明，该两种方法测得的结果之间的差异无统计学意义。根据研究结果显示，涂布法和倾注法对乳酸菌计数无影响是一致的。涂布法培养后乳酸菌生长在琼脂表面，便于挑取菌种做验证试验和保存菌种等，但缺点是其样品稀释液用L形棒涂布必须均匀否则乳酸菌生长不均对结果造成影响[4]倾注法为常规检测方法即样品加样后再倾注培养基混匀进行培养，技术操作简便，样品混匀后能均匀生长，然而培养后菌落大多生长在琼脂内部，如需鉴定试验时会带来一定的困难。另外，通过优化方法不同稀释液中结果比较，6份样品在CYS缓冲液中结果较高。由于生理盐水没有缓冲能力，会导致某些样品不能够溶解和分散充分，影响最终的计数结果。PBS和CYS中磷酸盐可提供缓冲能力，而CYS中L半胱氨酸能够为乳酸菌的生长提供还原性的环境，吐温80能够使菌体分散更充分，为乳酸菌生长提供有利环境。

综上所述，若在一批检测样本数量较多的情况下，仅要求对乳酸菌进行计数的条件下，笔者建议可采用倾注法培养。因为实验表明倾注法与国标推荐的涂布法对乳酸菌计数结果无统计学差异，且倾注法在操作技术上优于涂布法，可大大缩短操作时间，提高实验结果的准确性。另外将CYS作为稀释液更适用于益生菌食品中乳酸菌检验，建议在国标修订时可考虑更换稀释液。

参考文献：

[1]周凌华，王豪，王荫榆，等. 功能性益生乳酸菌的研究进展[J].天然产物研究与开发，2012（7）： 990-995.

[2]GB 4789.35-2010 食品安全国家标准 食品微生物学检验 乳酸菌检验[S].北京：中国标准出版社，2010.

[3]朱宝玉，张秀丽，廖兴，等. 活性乳酸菌制品中乳酸菌计数条件的优化研究 [J].中国卫生检验杂志，2004，14（5）：561-563.

[4]俞漪，曲勤凤，胡雪莲.食品中乳酸菌含量倾注法与涂布法结果差异性研究[J].农产品加工·学刊2012.8（8）：137-139

1.5.2科学记数法 篇9

第 一 单元课题 1.5.2 科学记数法

设计人：左安仲第四周【学习目标】1.借助身边熟悉的事物进一步感受大数；

2.会用科学记数法表示大数；

3.会解决与科学记数法有关的实际问题.【重点】掌握科学记数法表示大数.【难点】探索归纳出科学记数法中指数与整数位之间的关系 【相关知识】

一、自主学习（P 11-13）

请同学们阅读课本第44页图1.5-1中的数据信息,想一想,这些数据用原来的计数是不是很麻烦,我们能不能找到比较简捷的表示方法呢?通过这节课的学习,我们就可以用一种简单的方法来表示这些读和写都比较困难的大数,那就是科学记数法.（通过彩色图片的引入,可以激发学生的学习兴趣。）

1、问题.你知道102,103,104,105分别等于多少吗？10n的意义和规律是什么？

①102=,103=,104=, 105 =②10n=(在1的后面有个0), 如课本第44页图片中的大数就能这样表示,有什么规律？

696 000=读作：300 000 000=读作：

2、把一个大于10的数表示成a×10n的形式(其中a是整数位只有一位的数,n是正整数且比整数位数小1),使用这种表示数的方法就是科学记数法。对于小于-10的数也可以类似表示。例如：-567 000 000=-5.67×1083、例5用科学记数法表示下列各数:000 000,57 000 000,-123 000 000 000.同学们分小组讨论这些式子中,等号左边整数的位数与右边10的指数有什么关系？

4、思考：一个大数用科学记数表示同学们会表示了,反过来,已知一个用科学记数表示的数,你能知道它的原数是多少吗？

用科学记数法表示的数5.24×1010,原数是什么样的数?请你写出来。

二、合作交流

（一）我的问题

（二）我的想法

三、展示提升

（一）我们组的想法

（二）我们组的问题：

四、课后巩固

（一）我会做

1.用科学记数法记出下列各数：

(1)7 000 000；(2)92 000；(3)63 000 000；(4)304 000；

(5)8 700 000；(6)500 900 000；(7)3742；(8)70005.2.补充题:下列科学记数法表示的数原数是什么？（1）3.2×105,（2）－6×108.（二）我能做

1.做课本第45页小练习第1,2题.2.下列用科学记数法记出的数，原来各是什么数?

(1)2×106；(2)9.6×105；(3)7.85×107；(4)4.31×105；

科学记数法练习题 篇10

一、选择题

1、57000用科学记数法表示为（    ）

A、57×103     B、5.7×104      C、5.7×105      D、0.57×105 2、3400=3.4×10n，则n等于（    ）

A、2         B、3         C、4          D、5 3、－72010000000= ，则的值为（    ）

A、7201        B、－7.201        C、－7.2          D、7.201

4、若一个数等于5.8×1021，则这个数的整数位数是（    ）

A、20         B、21         C、22          D、23

5、我国最长的河流长江全长约为6300千米，用科学记数法表示为（    ） A、63×102千米         B、6.3×102千米   C、6.3×103千米        D、6.3×104千米

6、今年第一季度我国增值税、消费税比上年同期增收3.07×1010元,也就是说增收了(   )

A、30.7亿元       B、307亿元        C、3.07亿元       D、3070亿元

二、填空题

1、3.65×10175是        位数，0.12×1010是        位数； 2、把3900000用科学记数法表示为          ，把1020000用科学记数法表示为          ；

3、用科学记数法记出的数5.16×104的原数是          ，

2.236×108的原数是          ；

4、比较大小：

3.01×104      9.5×103；3.01×104      3.10×104；

5、地球的赤道半径是6371千米，用科学记数法记为       千米

6、18克水里含有水分子的个数约为，用科学记数法表示为       ；

7、我国建造的`长江三峡水电站，估计总装机容量达16780000千瓦，则用科学记数法表示的总装机容量为        ；

8、实施西部大开发战略是党中央的重大决策，我国国土面积约为960万平方千米，而我国西部地区占我国国土面积的，用科学记数法表示我国西部地区的面积约为          ；

三、解答题

1、用科学记数法表示下列各数

（1）900200      （2）300      （3）10000000     （4）－510000

2、已知下列用科学记数法表示的数，写出原来的数

（1）2.01×104      （2）6.070×105      （3）6×105      （4）104

3、用科学记数法表示下列各小题中的量

（1）光的速度是300000000米/秒；

（2）银河系中的恒星约有160000000000个；

（3）地球离太阳大约有一亿五千万千米；

（4）月球质量约为734 万吨

探究创新乐园

1、用科学记数法表示1502

2、请写出用科学记数法表示的数5.0301×103

3、2月12日,科学家首次公布了人类基因组“基本信息”,经过初步测定和分析,人类基因共有32亿个碱基对,包含了大约3万到4万个蛋白质编码基因,请用科学记数法表示32亿个碱基对.

科学计数法方法 篇11

苏茂君等[4]提出了基于脉冲耦合神经网络 (PCNN) 自动波特征的血细胞图像分割和计数方法, 实现了对血细胞图像的准确计数和特定细胞的单独分割, 但对于2个相邻重叠的血细胞计数不太准确, 而且不适用于相邻联系紧密、形状特殊的植物细胞图像。武宗茜等[5]提出基于活动轮廓模型的重叠藻细胞自动计数方法, 不直接分割重叠细胞, 消除了重叠细胞直接分割带来的误差, 计数准确率高于90%。任亚恒等[6]提出一种基于改进的Ostu法对大鼠精子图像进行分割, 可以实现精子图像的快速准确分割, 并自动统计精子个数, 但受精子粘连的影响较大。

由于细胞结构形态的复杂性[7], 不同的方法适用于特定细胞图像的分割。采集细胞显微图像时, 通常将焦点对准细胞, 而背景处于离焦状态。本研究通过对显微图像的清晰度进行研究, 提出一种基于清晰度的细胞显微图像分割和计数方法, 其中清晰度指影像上各细部影纹及其边界的清晰程度。该方法利用图像经过离散余弦变换 (discrete cosine transform, DCT) [8,9,10]后低频信号部分表示图像轮廓, 高频部分表示细节的特性, 截断DCT高频信号, 即去除图像的细节信息, 然后与原图做差分, 得到图像的细节信息, 结合细胞图像局部聚合度较高的特征, 利用区域生长方法提取完整的目标, 最后进行分析和计数, 从而达到对细胞显微图像的准确分割和计数, 实验结果表明该算法非常有效。

1方法

DCT是Ahmed等[11]于1974年提出的正交变换方法, DCT变换后信号有明确的频率特性, 能量更加集中。经过DCT变换的图像高频部分表示细节, 低频部分表示轮廓。通过截断DCT的高频信号部分分析图像的清晰度[12], 细胞显微图像分割[13]和计数方法实现的思路是:1将图像灰度化并用中值滤波方法去噪[14] (图1A) 。2将去噪图像进行DCT变换 (图1B) 。3将低频信号值的一半作为阈值, 截断高频信号, 然后进行反DCT变换到灰度空间 (图1C) 。4将反DCT变换后的图像与原灰度图像求差并灰度化 (图1D) 。5用自适应阈值法[15]将步骤4中灰度化后的差值图像二值化, 并用3×3的模板进行开闭运算去噪, 消除离散噪声点, 从而得到图像的清晰区域 (图1E) 。6利用目标在局部聚合度比较好的特性, 将图像清晰区域作为初始生长区域, 进行区域生长, 在原始灰度图像上标记邻域灰度相似的点, 如果其邻域满足公式 (1) , 则被标记为前景点, 并从该点继续生长;否则, 找到下一个没有标记的生长点进行生长, 直到全部标记完成, 得到完整目标 (图1F) 。

|y1 (i, j) – y1 (i', j') | < threshold (1)

其中, 点 (i, j) 为当前生长点, (i', j') 为 (i, j) 的八连通邻域, threshold为阈值。通常, 细胞内部灰度变化较小, 与背景之间存在较明显的边缘, 并且当阈值取值过大时, 容易造成过生长现象, 因此, threshold一般设置为较小的值, 通过试验, 本文threshold设置为6。⑦提取的细胞内部可能存在很多空洞, 同时还有一些小的孤立的噪声点, 因此利用空洞填充算法[16]去除空洞及噪声点 (图1G) 。⑧进行连通区域标记, 同时记录连通区域外接矩形坐标和连通区域面积, 通过聚类的方法将细胞按面积聚成3类, 其中面积远小于另外两类者被当成噪声去除 (图1H) 。

⑨取步骤⑧剩余的两类中面积较小的一类进行排序, 将面积中值作为单个细胞面积, 估计其他连通区域包含的细胞个数, 最终得到总体的细胞个数。

分别运用分水岭[17,18]分割方法和本文方法进行实验, 其中对分水岭方法分割后的细胞进行连通区域提取, 通过分割线把粘连的细胞分开, 从而对细胞计数。本文算法在计算机上采用Visual Studio 2010和OpenCV 2.4.8编程实现。

A为去噪后的灰度图, B为离散余弦变换, C为DCT反变换后的灰度图, D为灰度化后的差值图, E为清晰区域, F为分割结果, G为去噪并进行空洞填充, H为去除大噪声

2结果

2.1分割结果分析公式 (1) 中, 阈值的选取对分割结果的影响较大, 阈值选取过小, 容易出现漏标记前景的情况;反之阈值选取过大, 则会出现过生长, 即错标记背景为细胞, 见图2。

用Photoshop软件对实验图像进行手工分割, 得到符合人视觉习惯的分割作为对照, 使用p=tp/ (tp+fn) 表示分割的准确率, 其中tp表示正确分割的细胞像素, fn表示错误标记为背景的细胞像素, 从而得到阈值和准确率的关系 (图3) 。由图3可见, 区域生长的阈值>6之后, 准确率几乎没有变化, 但是阈值加大会造成过生长, 提高错误率, 因此选取6作为生长阈值。

过生长 (A) 和欠生长 (B) 的分割结果

2.2计数结果分析分水岭分割方法存在过分割和欠分割, 导致计数结果与实际计数存在一定的误差, 图4A中红线表示分割线。本文方法不直接分割粘连细胞, 而是通过分析细胞连通区域面积进行计数, 图4B中不同颜色表明本文方法对细胞的不同计数。

分水岭分割方法 (A) 与本文方法 (B) 计数结果比较

另外对4种不同浓度下的细胞显微图像进行计数实验, 分别采用分水岭分割计数方法和本文方法进行实验, 计数结果与实际计数结果比较, 误差见图5。由图5可以看出, 随着细胞浓度的增大, 计数结果的误差增大, 主要原因在于随着细胞浓度增大, 细胞之间的重叠越发明显, 给分割造成更多的困难, 导致算法误差加大。而本文方法误差低于分水岭分割方法。由于本文方法未直接对重叠细胞进行分割, 因此消除了由于分割方法引入的误差, 受细胞浓度提高造成的重叠情况影响较小, 从而提高了计数准确率, 使计数准确率>90%, 见表1。

试验平台 为DELL Precision M6600, 处理器为IntelCore™ i7-2960XM@2.70 GHz (8CPUs) , Windows XP操作系统, 试验图像分辨率为500×316像素, 因为使用快速离散余弦变换方法, 并且不直接分割粘连细胞图像, 故在一定程度上提高了算法速度, 对一帧图像进行分割、计数的平均速度为87.47 ms。对粘连图像进行分水岭分割之前, 需要进行距离变换, 将二值图像转换为距离灰度图像, 并且当图像中细胞越多, 分割算法的效率越慢, 对一帧图像进行分割的平均速度为114.38 ms, 见表1。

3讨论

由于细胞结构形态的复杂性, 目前细胞图像的分割方法受细胞粘连影响较大, 无法快速、准确地分割细胞并计数。通过分水岭的方法可以分割粘连细胞, 但受噪声影响较大, 容易产生过分割和欠分割现象, 尚无法完善解决。本文在全局范围内用清晰度区分细胞和背景, 在局部用灰度信息进行区域生长提取完整细胞区域, 既利用了图像局部颜色一致性的特征, 又基于拍照时将焦点聚焦在细胞区域的前提, 在全局通过清晰度区分细胞和背景, 在一定程度上减少了误分割, 结合细胞在局部聚合度较好的特性, 利用局部灰度特征进行区域生长, 从而达到细胞显微图像分割的目的, 提高了分割准确率。在计数过程中, 通过分析各个连通区域的面积, 避免了粘连细胞直接分割带来的误差, 并提高了算法的速度。

快速、准确地对细胞图像进行分割并得到细胞计数的方法在临床细胞计数、密度分析等方面发挥越来越重要的作用, 对实际的诊断工作具有重要的辅助意义。

传统的分水岭分割方法对重叠细胞进行分割时, 存在过分割和欠分割现象, 计数误差较大, 且随着细胞浓度增加, 误差明显增大。本文应用细胞面积聚类方法对细胞重叠情况进行分类判断, 实现细胞自动计数, 准确率 >90%。该计数方法不直接分割重叠细胞, 而是基于细胞面积的统计信息对细胞个数进行分析和判定, 消除了对重叠细胞进行分割产生的误差, 提高技术准确度, 同时受细胞浓度的影响较小。实验结果表明, 在不同浓度细胞情况下, 该算法技术准确率都高于分水岭分割方法。

科学计数法方法 篇12

教学目标 1．知识与技能

借助身边熟悉的事物体会大数和小数，并会用科学记数法表示大数和小数． 2．过程与方法

通过学生回顾10的n次幂的意义和规律，以帮助理解科学记数法． 3．情感态度与价值观

培养学生自主探索交流、尝试出表示大数和较小的数的简单方法．

重、难点与关键

1．重点：会用科学记数法表示较大的数． 2．难点：用科学记数法表示较小的数． 3．关键：理解乘方意义和负指数的概率．

教学过程

一、复习提问

1．乘方的意义，a表示什么意义？底数是什么？指数是什么？ 2．计算：

（1）10；（2）10；（3）10；（4）10；（5）（0.1）；（6）（0.1）；（7）（0.1）．

二、新授

现实中，我们常常遇到比100万更大的数．

• •例如第五次人口普查时，••中国人口约为1300000000•人，••太阳半径约为696000000，光的速度约为300000000米/秒．读、写这样大的数有一定困难，那么有简单的表示方法吗？

让我们先观察10的乘方有什么特点？ 10=100，10=1000，10=10000，„ 23442

523n个0n 10=1000

即10的n次幂等于10„0（在1的后面有n个0），所以可以利用10的乘方表示一些大数，例如567000000=5.67×100000000=5.67×10 读作：“5.67乘10的8次方（幂）”．

这样不仅可以使书写简短，同时还便于读数．

像上面这样，把一个大于10的数表示成a×10的形式，其中a•是整数数位只有一位的数（1≤a<10），n是正整数，这种记数方法叫科学记数法．

例如用科学记数法表示中国人口约为1.3×10人，太阳半径约为6.96×10米，光的速度约为3×10米/秒．

例5：用科学记数法表示下列各数． 1000000，57000000，123000000000．

解：1000000=10（这里a=1省略不写）

57000000=5.7×10000000=5.7×10

123000000000=1.23×100000000000=1.23×10

观察上面的式子，等号左边整数的位数与右边10的指数有什么关系？

1000000是7位整数，而10的指数是6，57000000是8位整数，而10的指数为7．

即等号右边10的指数比左边整数的位数小1．

问：如果一个数是6位整数，用科学记数法表示时，10的指数是多少？•如果一个数有8位整数呢？

用科学记数法表示一个n位整数，其中10的指数是n－1．

注意：“n位整数”是指这个数的整数部分的位数．

例如：831.5的整数部分是3位，用科学记数法表示为8.315×10．

另外，用科学记数法表示一个数时，规定a必须是大于或等于1且小于10．

练习（课本第45页）

解：1．10000=10，800000=8×10，45

1768

98n8 56000000=5.6×10，7400000=7.4×10．

2.1×10=10000000，4×10=4000，8.5×10=8500000，7.04×10=704000，3.96×10=39600．

（原数的整数部分的位数比10的指数大1）

在生活中，我们还常常遇到一些较小的数据．例如存在于生物体内在某种细胞的直径约为百万分之一米，•即1•微米，••本次中特等奖的概率只有百万分之一，••即0．000001，它们也能用科学记数法表示吗？

三、巩固练习

1．课本第47页习题1．5第1、2题．

2．下列用科学记数法表示的数，原数各是什么数？

（1）北京故宫的占地面积约为7.2×10米．

（2）人体中约有2.5×10个红细胞．

（3）全班每年大约有5.77×10米的水从海洋和陆地转化为大气中的水汽．

（4）10米又称1微米．

四、课堂小结

用科学记数法表示较大的数时，注意a×10中a的范围是1≤a<10，n是正整数，n与原数的整数部分的位数m的关系是m－1=n，•反过来由用科学记数法表示的数写出原数时，原数的整数部分的数位m比10的指数大1．（即m=n+1）

另外，对于绝对值较大的负数，如－729000，它可表示为－7.29×10，它的意义是7.29×10的相反数，这里的a仍然是1≤a<10．

对于较小的数，如0.00012，因为0.00012=1.2÷10000=1.2÷10=1.2×－

55n－6

3676

1=1.2×10410．

五、作业布置

样方法计数原则 篇13

1.方格内细胞的计数顺序为左上到右上到右下到左下。

2.压在方格线上的`细胞只记左线和上线(或右线和下线)。

3.细胞若有粘连，要数出团块中的每一个细胞。

4.出芽的芽体若超过细胞体积的1/2，则算孤立个体。

5.技术总数不少于300个细胞。

6.死亡细胞不计。

计数方法

科学计数法方法 篇14

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验材料

大肠杆菌(Escherichia coli ATCC 25922);金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus ATCC 25923);铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa ATCC BAA-427);化脓链球菌(Streptococcus pyogenes ATCC 19615);肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae ATCC 6305);淋病奈瑟氏菌(Neisseria gonorrhoeae ATCC 43069);脆弱拟杆菌(Bacteroides fragilis ATCC 25285);痤疮丙酸杆菌(Propionibacterium acnes ATCC 6919),均购自ATCC。

1.1.2 试剂

氯化钠(AR)、NAD(BR)和维生素K1(USP),国药集团化学试剂有限公司;氯化高铁血红素(BR),上海沪宇生物有限公司;无菌脱纤维羊血(BR),南京便诊试剂有限公司。

1.1.3 仪器

UV-9600 紫外-可见光分光光度计,北京瑞利分析仪器公司;BC-J80S二氧化碳培养箱,上海博讯实业有限公司;SPX-250BS电热恒温培养箱和YQX-Ⅱ厌氧培养箱,上海新苗医疗器械制造有限公司;V企业版菌落计数仪,杭州迅数科技有限公司。

1.1.4 培养基

胰蛋白胨大豆琼脂、哥伦比亚血琼脂基础和脑心浸液琼脂,杭州微生物试剂有限公司。

1.2 方法

1.2.1 菌株预培养和菌悬液制备

将-70℃保存的菌种接种到合适培养基上,于合适条件下培养18～24h(表1)。挑取纯培养物于适量稀释液(0.90%NaCl,pH 7.2)中,充分振荡混匀后制成一定浓度的细菌悬液(约108CFU/mL,OD625nm=0.1),取100μl加入900μl稀释液中,依次10倍梯度稀释,获得107～102 CFU/mL系列菌液,备用。

1.2.2 微量点样法的菌落培养特征

每种细菌选用两块培养基平板,均等分成4区。在一块平板上,分别点加10μl 105～102 CFU/mL 4个浓度悬液,每区重复3次。按照10、20、30和40μl点样量,将103 CFU/mL细菌悬液依次点在另一块平板的4个区域内。所有接种平板于合适条件下培养(表1),培养结束后观察细菌浓度和点样量对菌落形态的影响。

1.2.3 微量点样法与平板涂布法测定结果的比较

按照1.2.1分别制备8种病原菌的4个浓度悬液(105、104、103和102CFU/mL)。(1)微量点样法:取各浓度悬液按照1.2.2中10μl点样法接种到合适培养基上,并于合适条件下培养(表1)。培养结束后计数各点样区的菌落数,菌落数在3～30CFU有效。按照公式“活菌数(CFU/mL)= 平均菌落数CFU × 100 × 稀释度”,计算活菌量。(2)平板涂布法:取各浓度悬液100μl,分别接种到合适培养基上,涂布均匀,每浓度重复3个平行,并于合适条件下培养(表1)。培养结束后计数各平板的菌落数,菌落数在30～300CFU有效。按照公式“活菌量(CFU/mL)= 平均菌落数CFU × 10 × 稀释度”,计算活菌量。测试结果进行方差分析。

1.2.4 微量点样法与平板涂布法测定结果的相关性分析

选择E.coli、P.aeruginosa、S.pneumoniae和B.fragilis作为代表菌,按1.2.1制备一定浓度的细菌悬液(约108CFU/mL),再按倍数(10倍内)稀释成5个浓度,充分振荡混匀后,依次10倍梯度稀释至10-6,取后4个连续梯度,按照1.2.3分别进行微量点样法和平板涂布法计数活菌数。测试结果进行线性关系分析。

2 结果与分析

2.1 微量点样法的菌落培养特征

不同测试菌株4个连续梯度菌液(105～102CFU/mL)微量点样后,低浓度点样区,菌落特征明显、粘连较少;随着细胞浓度的增加,单位面积的菌落数增加、粘连程度较高,但这种变化不受测试菌种和培养基的不同而有影响(图1A-D);10、20、30和40μl点样量(103CFU/mL)的平板菌落数生长情况如图1E-H,结果显示在细菌浓度一定的条件下,菌落生长区随着点样量增加而扩大,点样量大小不影响平板上菌落的计数。

2.2 微量点样法和平板涂布法测定结果的比较

对8株病原菌的细菌悬液(约108CFU/mL),同时采用10μl点接样法和平板涂布法计数,结果如表2所示。数据经方差分析P>0.05(表3),表明两种方法测定结果的差异不显著。

注:*3个平行样品的平均值。Note:* Mean of three replications.

A:E.coli, 1.27×108CFU/mL; B:P.aeruginosa, 2.34×108CFU/mL; C:S.pneumoniae 1.85×107CFU/mL; D:B.fragilis 3.59×109CFU/mL.

2.3 微量点样法与平板涂布法测定结果的相关性分析

分别用微量点样法和平板涂布法对4种病原菌(E.coli、P.aeruginosa、S.pneumoniae和B.fragilis)5种浓度的细菌悬液进行计数,测定结果如图2所示。以平板涂布法计数结果为横坐标(x),对应的微量点样法计数结果为纵坐标(y),4种细菌活菌数的回归方程分别为y=1.0740x-0.4144 (R2=0.9881),y=0.8100x+1.4789 (R2=0.9977),y=1.1194x-0.7373 (R2 =0.9806),y=0.9107x+0.772 (R2 =0.9812),两者具有极显著的直线回归关系(P<0.01,n=5),如图3。

3 讨论

平板涂布法是微生物活细胞计数的最为广泛的方法,但是用于处理大量样本时,需要很多的培养皿和培养基,而且操作过程繁琐很容易出错。为此,本研究引进并拓展了一种简单的活菌计数法——微量点样法。实验中选用了8种常见病原菌,包括需氧菌、兼性厌氧菌和厌氧菌,培养基包括普通琼脂、血琼脂、巧克力琼脂和厌氧血琼脂,点样量范围涉及10～40μl,结果显示微量点样法受菌种种类、培养基类型和点样量的影响较小;活菌计数结果与平板涂布法比较,对8种细菌均没有显著性差异(P>0.05),对4种不同类型细菌均具有极显著的直线回归关系(P<0.01,n=5),这表明微量点样法具有广泛的菌株适用性。

微量点样法的最大优点在于不仅保持了活菌计数的这一特性,而且可以在一块平板上实现多梯度的多次接种,所需平板数为平板涂布法的1/12,甚至1/18,大大简化了操作过程和减少了实验耗材。目前,微量点样法也被应用于食品医药等领域对微生物含量较高样品的定量分析[4,5,6]。当然,细菌的定量分析方法还有显微镜、比浊法、荧光法、电导率法及PCR等分子生物方法,这些方法有的需要昂贵的检测设备,有的则依赖熟练的操作者,而且检测的灵敏度还值得商榷[7,8,9,10]。值得提出的是螺旋接种法,与微量点样法一样,适用于各种类型琼脂平板的样本接种,用一块平板可以完成菌含量30～4×105 CFU/mL的样品的定量分析,而且还能减少样品检测所需的系列稀释,已经得到广泛的认可[11,12],同样由于设备昂贵不能为大多数实验室所具备。

综上所述,在处理大量微生物样本时,微量点样法是一种有效、简单、快速和相对经济的活菌计数方法。

参考文献

[1]Hoben HJ,Somasegaran P.Comparison of the pour,spread,and dropplate methods for enumeration of Rhizobium spp.In inoculants made frompresterilized peat[J].Applied and Environmental Microbiology,1982,44(5):1246-1247.

[2]Herigstad B,Hamlton M,Heersnk J.How to optimize the drop platemethod for enumerating bacteria[J].Journal Microbiology Method,2001,44(2):1212-1291.

[3]李颖,王德培,王勇,等.一种简单准确的酵母微量活菌计数方法[J].中国酿造,2008,18:75-77.

[4]Sieuwerts S,de Bok FAM,Mols E,et al.A simple and fast method fordetermining colony forming units[J].Letter Applied Microbiology,2008,47(4):275-278.

[5]Munsch-Alatossava P,Rita H and Alatossava T.A faster and more e-conomical alternative to the standard plate count(SPC)method for microbi-ological analyses of raw milks[C]//Méndez-Vilas A ed.Communicatingcurrent research and education topics and trends in appliedmicrobiology.Singapore:World scientific publishing Co.Pte.Ltd,2007:495-499.

[6]Beck NK,Callahan K,Nappier SP,et al.Development of a sport-ti-ter culture assay for quantifying bacteria and viral indicators[J].Journalof Rapid Methods and Automation in Microbiology,2009,17(4):1745-4581.

[7]Seo EY,Ahn TS and Zo YG.Agreement,precision,and accuracy ofepifluorescence microscopy methods for enumeration of total bacterial num-bers[J].Applied and Environmental Microbiology,2010,76(6):1981-1991.

[8]London R,Schwedock J,Sage A,et al.An automated system for rapidnon-destructive enumeration of growing microbes[J].PLos One,2010,5(1):e8609.

[9]宁初光,杨洋,吴小勇.电导率法快速检测食品细菌总数的研究[J].现代食品科技,2012,28(2):237-240.

[10]Dinu LD,Bach S.Detection of viable but non-culturable Escherichiacoli O157:H7 from vegetable samples using quantitative PCR with propidi-um monoazide and immunological assays[J].Food Control,2013,31(2):268-273.

[11]Gilchrist JE,Campbell JE,Donnelly CB,et al.Spiral plate methodfor bacterial determination[J].Appl Microbiology,1973,25(2):244-252.