
最近在某書上,總刷到實(shí)驗(yàn)員們關(guān)于厭氧菌培養(yǎng)的“血淚帖":要么是培養(yǎng)罐漏氣了,一周的實(shí)驗(yàn)白費(fèi);要么是手套箱成本太高,被老板念叨;養(yǎng)的菌狀態(tài)時好時壞,數(shù)據(jù)總不穩(wěn)定……
別急!這篇超詳細(xì)的厭氧培養(yǎng)技術(shù)大盤點(diǎn),就是來為你排憂解難的。我們將拋開廠商濾鏡,公正剖析從經(jīng)典到前沿的幾種主流方法,幫你搞清楚它們的優(yōu)缺點(diǎn),找到適合你課題的那一條“捷徑"。
(1)傳統(tǒng)培養(yǎng)技術(shù)大盤點(diǎn)
厭氧菌的培養(yǎng)方法有許多:
物理方法包括遮斷空氣法、煮沸法、真空法、空氣置換法、氣體噴射法或轉(zhuǎn)管法等;
化學(xué)方法包括焦性沒食子酸法、鐵絲絨法、保險粉法等;
生物學(xué)方法包括與需氧菌共生好氧法等;
混合法包括厭氧罐(袋)法、厭氧手套箱法或厭氧室法、空氣置換鐵絲絨法、空氣置換鈀粒法等。
以下,我們將對幾個常用方法展開詳細(xì)介紹。
一、Gas-pak法

Gas-pak法的核心原理是通過化學(xué)反應(yīng)消耗密閉容器中的氧氣,并生成二氧化碳,從而營造適合厭氧菌生長的無氧環(huán)境,是“專用厭氧罐 + 配套產(chǎn)氣袋 + 內(nèi)置催化劑"的標(biāo)準(zhǔn)化成套方案 。

優(yōu)點(diǎn):
1. 操作相對簡便,無需復(fù)雜設(shè)備,將準(zhǔn)備好的材料放入?yún)捬豕藜纯桑?/span>
2. 適合中小規(guī)模實(shí)驗(yàn)需求。
缺點(diǎn):
1. Gas-pak法的氣體發(fā)生袋是一次性的,使用后就需要更換,長期使用下來成本較高;
2. 觸媒在使用一定次數(shù)后催化效果會下降,也需要定期更換;
3. 在操作過程中若有疏忽(比如氣體發(fā)生袋剪開后未及時放入?yún)捬豕蕖⒓铀鬀]有迅速緊閉罐蓋等),都可能導(dǎo)致厭氧環(huán)境營造失敗。
二、焦沒食子酸法

焦沒食子酸法利用的是化學(xué)反應(yīng)來營造厭氧環(huán)境。它與堿反應(yīng)時,會消耗氧氣,從而在相對密閉的空間內(nèi)形成厭氧環(huán)境。

優(yōu)點(diǎn):成本較低,操作也相對簡單,不需要復(fù)雜的設(shè)備,在早期的厭氧菌培養(yǎng)研究中應(yīng)用較為廣泛。
缺點(diǎn):
1. 反應(yīng)過程中可能會產(chǎn)生的NO等雜質(zhì),不利于一些細(xì)菌生長;
2. 在吸收氧氣的同時,它也會吸收二氧化碳,而二氧化碳對于某些厭氧菌的生長是必需的,這就可能導(dǎo)致某些厭氧菌無法良好生長;
3. 對反應(yīng)的溫度、濕度等實(shí)驗(yàn)條件的控制要求較高,若條件控制不當(dāng),會影響除氧效果;
4. 指示劑不夠靈敏,難以準(zhǔn)確判斷厭氧環(huán)境是否達(dá)到要求。
三、厭氧產(chǎn)氣袋法
(三菱瓦斯化學(xué)株式會社AnaeroPack系列)

厭氧產(chǎn)氣袋法的原理是將產(chǎn)氣袋與平板一同放入密封空間,產(chǎn)氣袋中的化學(xué)成分遇水反應(yīng)生成氫氣和二氧化碳,鈀催化劑促使氫氣與殘余氧氣結(jié)合生成水,將罐內(nèi)氧濃度降至1%以下,營造無氧環(huán)境供厭氧菌生長。

優(yōu)點(diǎn):
1. 操作簡便,無需復(fù)雜設(shè)備,僅需“產(chǎn)氣袋 + 靈活密封空間" 的簡易搭配;
2. 快速除氧:通常30-60分鐘內(nèi)氧氣就能被吸收,有利于厭氧菌快速進(jìn)入生長狀態(tài)。

缺點(diǎn):
1. 產(chǎn)氣袋屬于一次性消耗品,單次使用成本較高,對于大規(guī)模的厭氧培養(yǎng)需求,用量較大,成本會顯著增加;
2. 密封要求高,厭氧罐蓋若未擰緊或密封圈老化,易漏氧導(dǎo)致培養(yǎng)失敗;
3. 無法實(shí)時調(diào)節(jié)氣體成分,若厭氧菌對二氧化碳濃度有特殊要求,難以精準(zhǔn)適配。
四、厭氧手套箱法

厭氧手套箱法是通過向密封箱體內(nèi)充入混合氣體,并利用鈀催化劑持續(xù)催化氫氣與氧氣反應(yīng)生成水,從而主動、持續(xù)地維持箱內(nèi)穩(wěn)定的無氧環(huán)境。主要通過以下三個部分協(xié)同工作:
1.循環(huán)除氧系統(tǒng)(核心)
系統(tǒng)向箱內(nèi)通入混合氣體(含N?、H?、CO?按比例組成)。H?與箱內(nèi)氣體中殘留的O?,在鈀催化劑的表面反應(yīng)生成H2O,從而消耗掉氧氣。
這個循環(huán)除氧的過程會持續(xù)進(jìn)行,確保任何通過傳遞艙或手套操作縫隙微量滲入的氧氣被立刻清除。
2.氣體置換艙(傳遞艙)
這是物品進(jìn)出箱體的“氣鎖"。它是一個帶有內(nèi)外兩道門的密封小艙室。
放入物品流程:
1. 打開外門,放入物品,關(guān)閉外門。
2. 啟動“置換"程序,艙內(nèi)會進(jìn)行多次抽真空→充入混合氣體的循環(huán),以排除艙內(nèi)所有的空氣(氧氣)。
3. 當(dāng)艙內(nèi)氣體與箱體內(nèi)氣體一致后,才能打開內(nèi)門,將物品移入主工作箱體。
3.密封箱體與手套接口
人員通過箱體上固定的密封手套進(jìn)行操作,在隔絕外界空氣的前提下,處理箱內(nèi)的樣品和實(shí)驗(yàn)。

優(yōu)點(diǎn):
1. 能提供非常穩(wěn)定的厭氧條件,氧氣濃度可降到極低水平;
2. 可在箱內(nèi)進(jìn)行多種實(shí)驗(yàn)操作,兼顧固液培養(yǎng)形式,適合大規(guī)模培養(yǎng)厭氧菌的研究;
3. 無需頻繁打開箱門,有效避免外界空氣的干擾和污染;
4. 部分手套箱內(nèi)置培養(yǎng)箱/溫控系統(tǒng),可進(jìn)行精確溫度控制,方便進(jìn)行長時間培養(yǎng)和實(shí)時觀察。
缺點(diǎn):
1.設(shè)備價格昂貴,維護(hù)和保養(yǎng)也需較高的費(fèi)用;
2. 設(shè)備長期運(yùn)行,氣體消耗量大,運(yùn)行成本高;
3. 占用空間大,需要專門的場地放置
4. 操作步驟復(fù)雜,需要隨時隨地觀察設(shè)備運(yùn)行情況,否則易出現(xiàn)操作失誤,影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
五、抽氣換氣厭氧培養(yǎng)法

抽氣換氣厭氧培養(yǎng)法是通過人工操作真空泵抽取密閉容器內(nèi)空氣,再手動注入氮?dú)狻⒍趸嫉葻o氧混合氣體,重復(fù)2-3次抽換流程排盡氧氣,最終形成厭氧環(huán)境。

優(yōu)點(diǎn):
1. 氣體置換效率高,能快速將氧濃度降至較低水平;
2. 可調(diào)控氣體成分比例,適配不同厭氧菌需求;
3. 無化學(xué)試劑反應(yīng)產(chǎn)物,避免對菌株生長產(chǎn)生額外抑制。
缺點(diǎn):
1. 需單獨(dú)配備真空泵、高壓氣體鋼瓶、減壓閥等成套設(shè)備,初期投入成本高,占用實(shí)驗(yàn)空間;
2. 全程依賴人工操作,抽氣/注氣的壓力、時間全憑經(jīng)驗(yàn)把控,氣體比例精準(zhǔn)度差,易因操作差異導(dǎo)致培養(yǎng)結(jié)果波動;
3. 缺乏實(shí)時監(jiān)控功能,無法直觀判斷罐內(nèi)氧濃度、氣體比例是否達(dá)標(biāo),需額外通過生物指示劑驗(yàn)證,耗時且繁瑣。
傳統(tǒng)厭氧菌培養(yǎng)中普遍存在的“操作繁瑣“、"氣體消耗大“、“環(huán)境難控"等核心痛點(diǎn),正是華端生物HD-AN系列智能厭氧/微需氧培養(yǎng)系統(tǒng)旨在破解的關(guān)鍵。該系統(tǒng)以傳統(tǒng)抽氣換氣法的氣體抽排置換原理換為基礎(chǔ),優(yōu)化了操作流程與控制精度,能夠針對性解決這些長期困擾實(shí)驗(yàn)室的難題。
(2)華端生物HD-AN系列智能厭氧/微需氧培養(yǎng)系統(tǒng)的“超能力"

HD-AN系列 智能厭氧/微需氧培養(yǎng)系統(tǒng)
一、操作簡單,一鍵厭氧

HD-AN系列智能厭氧微需氧系統(tǒng)搭載高精度傳感器與自動控氧系統(tǒng),可根據(jù)不同菌種需求,預(yù)設(shè)厭氧、微需氧、彎曲菌等多種核心培養(yǎng)模式。
一鍵生成,無需人工干預(yù);
快速生成培養(yǎng)環(huán)境,大幅縮短等待時間:
最快達(dá)到微需氧條件<70秒
最快達(dá)到厭氧環(huán)境<150秒

二、成本低廉,多重適配

1. 設(shè)備隨開隨用,無其他耗材;
2. 氣體消耗量極低:
達(dá)到厭氧環(huán)境氣體消耗≤7L/12平皿
達(dá)到微需氧環(huán)境氣體消耗≤2L/12平皿
3. 有豐富的培養(yǎng)罐選擇,實(shí)現(xiàn)對各類培養(yǎng)載體的全面適配——提供8種培養(yǎng)罐可選:
適合放置 6 個、12 個、24 個、36 個、60個常規(guī)培養(yǎng)皿的型號
彎曲菌專用雙孔培養(yǎng)皿的適配罐
可放置酶標(biāo)板、96 孔板等微生物鑒定專用載體的培養(yǎng)罐
可放置 10 只培養(yǎng)袋的志賀氏菌專用培養(yǎng)罐

4. 配備注射針模式,是針對小型密封容器(如試管、西林瓶、增菌管等)設(shè)計(jì)的專屬厭氧環(huán)境生成功能,專門解決傳統(tǒng)方法處理小容量樣本時 “密封難、除氧差、操作繁"的痛點(diǎn)。
三、實(shí)時監(jiān)控,過程保障

系統(tǒng)配置無線氧濃度實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng),用于厭氧和微氧微生物、細(xì)胞等培養(yǎng)時的氧濃度、二氧化碳濃度、溫度、濕度等的實(shí)時監(jiān)測,確保培養(yǎng)環(huán)境符合實(shí)驗(yàn)要求。
超出濃度范圍機(jī)器自動報(bào)警提醒,幫助實(shí)驗(yàn)人員及時察覺設(shè)備狀態(tài)變化,避免因操作失誤或故障未及時處理導(dǎo)致的培養(yǎng)風(fēng)險,使整個培養(yǎng)過程全程得到保障。

HD-AO系列 無線氧濃度實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)
郵箱:chenfeichen@huaduanbio.com
地址:浙江省杭州市余杭區(qū)良渚街道金家渡南路4號2號樓4樓K16室

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