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厭氧微生物培養技術的目的和原理介紹

對簡單,可用于那些對厭氧要求相對較低的一般厭氧菌的培養,如堿性焦性沒食子酸法、厭氧罐培養法、庖肉培養基法等。本實驗將主要介紹這三種,它們都屬于**基本也是**常用的厭氧微生物培養技術。其中有些厭氧微生物要求高的培養研究,對實驗儀器也有較高的要求,如主要用于嚴格厭氧菌分離和培養的亨蓋特技術、厭氧培養箱(手套箱)法等。厭氧培養箱已逐漸普及,本實驗也作簡要介紹。 
1.堿性焦性沒食子酸法 
焦性沒食子酸與堿溶液(NaOH、Na2CO3或NaHCO3)作用后形成易被氧化的堿性沒食子鹽,能通過氧化作用而形成黑、褐色的焦性沒食子橙從而除掉密封容器中的氧。這種方法的優點是無需特殊及昂貴的設備,操作簡單,適用于任何可密封的容器,可迅速建立厭氧環境,適用于前期實驗性探索研究;而其缺點是在氧化過程中會產生少量的一氧化碳,對某些厭氧菌的生長有抑制作用,同時,NaOH的存在會吸收掉密閉容器中的二氧化碳,對某些厭氧菌的生長不利。用NaHCO3。代替NaOH,可部分克服二氧化碳被吸收問題,但卻又會導致吸氧速率的降低。當然,大批量厭氧培養需消耗大量實驗藥品,并產生大量廢液,可能引起環境污染。 
2.厭氧罐培養法 
利用一定方法在密閉的厭氧罐中生成一定量的氫氣,而經過處理的鈀或鉑可作為催化劑催化氫與氧化合形成水,從而除掉罐中的氧而造成厭氧環境。由于適量的CO2(2%~10%)對大多數的厭氧菌的生長有促進作用,在進行厭氧菌的分離時可提高檢Ⅲ率,所以一般在供氫的同時還向罐內供給一定的CO2。厭氧罐中H2及CO2的生成可采用鋼瓶灌注的外源法,但更方便的是利用各種化學反應在罐中自行生成的內源法,例如,鎂與氯化鋅遇水后發生反應產生氫氣,碳酸氫鈉加檸檬酸水后產生CO2: 
Mg+ZnCl2+2H2O→MgCl2+Zn(OH)2+H2↑ C6H8O7+3NaHCO3→Na3(C6H5O7)+3H2O+3CO2↑
厭氧罐中使用的厭氧度指示劑一般都是根據亞甲藍(methylene blue)在氧化態時呈藍色而在還原態時呈無色的原理設計的。目前,厭氧罐技術早已商業化,有多種品牌的厭氧罐產品(厭氧罐罐體,催化劑、氣體發生袋、厭氧指示劑)可供選擇。它實際上已經同厭氧培養箱類似,但因為體積小、攜帶方便,使用起來十分方便。圖3—13顯示了一般常用的厭氧罐的基本結構。
3.庖肉培養基法 
堿性焦性沒食子酸法和厭氧罐培養法都主要用于厭氧菌的斜面及平板等固體培養,而庖肉培養基法則在對厭氧菌進行液體培養時**常采用。該方法基本原理是,將精瘦牛肉或豬肉經剁切、煮干、密閉保存處理后配成庖肉培養基,其中既含有易被氧化的不飽和脂肪酸能吸收氧,又含有谷胱甘肽(GSH)等還原性物質可形成負氧化還原電勢差,再加上將培養基煮沸驅氧及用石蠟凡士林封閉液面,可用于培養厭氧菌。這種方法是保藏厭氧菌,特別是厭氧的芽孢菌的一種簡單可行的方法。若操作適宜,比如額外添加100μg/ml。的新霉素,嚴格厭氧菌都可獲得生長。 
4.厭氧培養箱(手套箱)法 
同以上三種方法相比,厭氧培養箱(圖3一14)的厭氧環境**高,非常適用于培養**厭氧微生物。該方法的優點是提供一個大的厭氧培養空間,保證高度無氧環境,由于系統的高度集成,無需上述方法的復雜操作過程,無大量化學廢物產生。該方法的工作原理是注入氫氣H2透過鈀[鈀催化劑片或鈀桶(帶熱量)]催化氫氧化合作用把腔內的氧氣化成水,除去氧O2 

因此氧濃度很低。產生的水蒸氣通過系統的干燥管進行干燥。從而達到手套箱內干燥的效果,也同時減少系統操作臺內的氧氣的含量。上述化學反應中的熱量和催化劑鈀是系統構造中的加熱器來完成的,如圖3一14所示。 
氣閥的作用是在使用前,充進惰性氣體的人口,常充進的惰性氣體有氮氣(85%)、氫氣(10%)和二氧化碳(5%),通過真空泵的往復抽吸置換,達到了痕量氧的環境。 
注意:混合氣體的成分根據需要而定。其中二氧化碳的主要功能是提供厭氧培養需要的氣源,氫氣用于除氧,氨氣用于保持厭氧培養箱的無氧氛圍。 

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