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技术文章

浅谈微生物的生化培养方法
     微生物的细胞是极其微小的，但是，它与一切其他细胞和个体(病毒例外)一样，也有一个自小到大的生长过程。在整个生长过程中，微小的细胞内同样发生着阶段性的极其复杂的生物化学变化和细胞学变化。可是，要研究某一细胞的这类变化，在技术上是极为困难的。目前能使用的方法，一是用电子显微镜观察细胞的超薄切片，二是使用同步培养技术。生化培养箱就是体现同步培养技术的一种。
    生化培养箱具有生化功能的高精度恒温设备，生化培养箱的温度控制是采用集成电路，LED显示温度，调整方便，指示直观。
    微生物在适宜的环境条件下，不断吸收营养物质，按其自身方式进行新陈代谢。如果同化（合成）作用的速度超过了异化（分解）作用，则其原生质的总量(重量、体积、大小)就不断增加，于是出现了个体细胞的生长；如果这是一种平衡生长，即各种细胞组分是按恰当比例增长时，则达到一定程度后就会引起个体���目的增加，对单细胞的微生物来说，这就是繁殖，不久，原有的个体就发展成为一个群体。随着群体中各个个体的进一步生长、繁殖，就引起了这一群体的生长。群体的生长可用其重量、体积、个体浓度或密度等作指标来测定。所以个体和群体间有以下关系：
   个体生长 → 个体繁殖 → 群体生长
    群体生长 ＝ 个体生长 ＋ 个体繁殖
   除了特定的目的以外，在微生物的研究和应用中，只有群体的生长才有意义，因此，在微生物学中，凡提到“生长”时，一般均指群体生长，这一点与研究大型生物时有所不同。
    那么怎么样进行生化培养呢？
   一个良好的微生物培养装置的基本条件是：按微生物的生长规律进行科学的设计，能在提供丰富而均匀营养物质的基础上，保证微生物获得适宜的温度和良好的通气条件(***除外)，此外，还要为微生物提供一个适宜的物理化学条件，并严防杂菌污染等。
从历史发展的角度(纵向)来看，微生物培养技术发展的轨迹有以下特点：⑴从少量培养到大规模培养；⑵从浅层培养发展到厚层（固体制曲）或深层（液体搅拌）培养；⑶从以固体培养技术为主到以液体培养技术为主；⑷从静止式液体培养发展到通气搅拌式的液体培养；⑸从分批培养发展到连续培养以至多级连续培养；⑹从利用分散的微生物细胞发展到利用固定化细胞；⑺从单纯利用微生物细胞到利用动物、植物细胞进行大规模培养；⑻从利用野生型菌株发展到利用变异株直至遗传工程菌株；⑼从单菌发酵发展到混菌发酵；⑽从低密度培养发展到高密度培养；⑾从人工控制的发酵罐到多传感器、计算机在线控制的自动化发酵罐；等等。
以下就实验室实践中两种较有代表性的微生物培养法作一简要介绍。

   一、实验室的微生物培养法

   （一）好氧培养法
    1. 固体培养法
    实验室中将微生物菌种接种在固体培养基的表面，使之获得充足的氧气生长。因所用器皿不同而分为试管斜面、培养皿琼脂平板、较大型的克氏扁瓶及茄子瓶斜面等平板培养方法。
    2. 液体培养法
    液体培养就是将微生物菌种接种到液体培养基中进行培养。实验室进行好氧菌液体培养的方法主要有四种:试管液体培养、浅层液体培养、摇瓶培养和台式发酵罐培养。
  （1）试管液体培养装液量可多可少。此法的通气效果一般较差，仅适合培养兼性***。常用于微生物的各种生理生化试验等。
  （2）浅层液体培养在三角瓶中装入浅层培养液，其通气量与装液量、棉塞通气程度密切相关。此法一般仅适用于兼性***的培养。
  （3）摇瓶培养将装有较少量液体培养基的三角瓶（摇瓶），用8～12层纱布或疏松的棉塞封口以利于通气并阻止空气中杂菌或杂质进入，将摇瓶放置在旋转式或往复式摇床上进行振荡培养。为使菌体获得充足的氧，一般装液量为三角瓶容积的10％左右，如250ml三角瓶装10～20ml培养液。摇瓶培养在实验室里被广泛用于微生物的生理生化试验、发酵和菌种筛选等，也常在发酵工业中用于种子培养。
  （4）台式发酵罐实验室用的发酵罐体积一般为几升到几十升。商品发酵罐的种类很多，一般都有多种自动控制和记录装置。如配置有pH、溶解氧、温度和泡沫检测电极，有加热或冷却装置，有补料、消泡和pH调节用的酸或碱贮罐及其自动记录装置，大多由计算机控制。因为它的结构与生产用的大型发酵罐接近，所以，它是实验室模拟生产实践的重要试验工具。
    （二）厌氧培养法
  1. 固体培养法
实验室中生化培养***除了需要特殊的培养装置或器皿外，首先应配制特殊的培养基。此类培养基中，除保证提供6种营养要素外，还须加入适当的还原剂，必要时，还要加入刃天青等氧化还原势指示剂。早期主要采用高层琼脂柱法、厌氧培养皿法，现在主要采用厌氧罐技术、厌氧手套箱技术和亨盖特滚管技术。

 2. 液体培养法
实验室中***的液体培养同固体培养一样，都需要特殊的培养装置以及加有还原剂和氧化还原指示剂的培养基。
若在厌氧罐或厌氧手套箱中对***进行液体培养，通常不必提供额外的培养措施；若单独放在有氧环境下培养，则在培养基中必须加入巯基乙酸、半胱氨酸、维生素C或庖肉(牛肉小颗粒)等有机还原剂，或加入铁丝等能显著降低氧化还原电位的无机还原剂，在此基础上，再用深层培养或同时在液面上封一层石蜡油或凡士林-石蜡油，则可保证专性***的生长。



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