培养基(Medium)是供微生物、植物组织和动物组织生长和维持用的人工配制的养料,一般都含有碳水化合物、含氮物质、无机盐(包括微量元素)以及维生素和水等。不同培养基可根据实际需要,添加一些自身无法合成的化合物,即生长因子。培养基的制备程序不同类型培养基制备的程序也不尽相同。
培养基配置原则:
1.选择适宜的营养物质
总体而言,所有微生物生长繁殖均需要培养基含有碳源、氮源、无机盐、生长因子、水及能源,但由于微生物营养类型复杂,不同微生物对营养物质的需求是不一样的,因此首先要根据不同微生物的营养需求配制针对性强的培养基。自养型微生物能从简单的无机物合成自身需要的糖类、脂类、蛋白质、核酸、维生素等复杂的有机物,因此培养自养型微生物的培养基完全可以(或应该)由简单的无机物组成。
就微生物主要类型而言,有细菌、放线菌、酵母菌、霉菌、原生动物、藻类及病毒之分,培养它们所需的培养基各不相同。在实验室中常用牛肉膏蛋白胨培养基(或简称普通肉汤培养基)培养细菌,用高氏I号合成培养基培养放线菌,培养酵母菌一般用麦芽汁培养基,培养霉菌则一般用查氏合成培养基。
2.营养物质浓度及配比合适
培养基中营养物质浓度合适时微生物才能生长良好,营养物质浓度过低时不能满足微生物正常生长所需,浓度过高时则可能对微生物生长起抑制作用,例如高浓度糖类物质、无机盐、重金属离子等不仅不能维持和促进微生物的生长,反而起到抑菌或杀菌作用。
另外,培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微生物的生长繁殖和(或)代谢产物的形成和积累,其中碳氮比(C/N)的影响较大。严格地讲,碳氮比指培养基中碳元素与氮元素的物质的量比值,有时也指培养基中还原糖与粗蛋白之比。
3.控制pH条件
培养基的pH必须控制在一定的范围内,以满足不同类型微生物的生长繁殖或产生代谢产物。各类微生物生长繁殖或产生代谢产物的最适pH条件各不相同,一般来讲,细菌与放线菌适于在pH7-7.5范围内生长,酵母菌和霉菌通常在pH4.5-6范围内生长。
4.控制氧化还原电位(redox potential)
不同类型微生物生长对氧化还原电位(F)的要求不一样,一般好氧性微生物在F值为+0.1V以上时可正常生长,一般以+0.3一+0.4V为宜,厌氧性微生物只能在F值低于+0.1V条件下生长,兼性厌氧微生物在F值为+0.1V以上时进行好氧呼吸,在+0.1V以下时进行发酵。F值与氧分压和pH有关,也受某些微生物代谢产物的影响。在pH相对稳定的条件下,可通过增加通气量(如振荡培养、搅拌)提高培养基的氧分压,或加入氧化剂,从而增加F值;在培养基中加入抗坏血酸、硫化氢、半胱氨酸、谷胱甘肽、二硫苏糖醇等还原性物质可降低F值。
5.原料来源的选择
在配制培养基时应尽量利用廉价且易于获得的原料作为培养基成分,特别是在发酵工业中,培养基用量很大,利用低成本的原料更体现出其经济价值。
6.灭菌处理
要获得微生物纯培养,必须避免杂菌污染,因此对所用器材及工作场所进行消毒与灭菌。对培养基而言,更是要进行严格的灭菌。对培养基一般采取高压蒸汽灭菌,一般培养基用1.05kg/cm2,121.3℃条件下维持15-30min可达到灭菌目的。
培养基配置的一般可分为:配料、溶化、矫正pH、澄清过滤、分装、灭菌及检定等8个步骤。
1,配料:按培养基处方准确称取各种成分,先在三角烧瓶中加入少量蒸馏水,再加入各种成分,以防蛋白胨等粘附于瓶底,然后再以剩余的水冲洗瓶壁。
2,溶化:将各种成分混匀于水中,以流通蒸气溶化半小时,如在电炉上溶化应随时搅拌,如有琼脂成分时geng应注意防止外溢。溶化完毕,补足失去的水分。
3,矫正pH:pH测定,取与标准管同口径的试管(通常用华氏试管)3支,于第1、3管各加入欲测定pH的的培养基5ml,并于第1管中加入0.2g/L的酚红0.25ml作为测定管,混匀医学|教育网搜集整理;于第2管加入蒸馏水5ml,第4管为pH标准比色管。 pH的校正,若测定管过酸或过碱可用0.1mol/L氢氧-化钠或0.1mol/L盐酸溶液矫正,直至颜色与标准管相同为止,加碱或加酸时要精-确缓慢,每加1滴后要充分混匀,比色后再加第2滴(有时仅加半滴)准确记录加入的量。 计算,设5ml培养基矫正pH至7.4时需0.1mol/L氢氧-化钠0.15ml,现有培养基4990ml,需加氢氧-化钠的量可按下列方法计算:5∶4990=0.15∶X X=0.15×4990/5=149.7(ml),如将此0.1mol/L的氢氧-化钠改用1mol/L的氢氧-化钠时,则需14.9ml即可。
4,过滤澄清:培养基配制后一般都有沉渣或混浊出现,需过滤成清晰透明后方可使用,常用的过滤方法如下:
液体培养基必须清晰,以便观察细菌的生长情况,常用滤纸过滤,亦可在加热前加入用水稀释的鸡蛋白(1000ml培养基用1个鸡蛋白)在100℃加热后保持60~70℃40~60分钟,使其不溶性物质附于凝固的蛋白上而沉淀,然后再用虹吸法吸出上清液或以滤纸过滤。固体培养基如系琼脂培养基,于加热融化后需趁热以绒布或两层纱布中夹脱脂棉过滤;亦可用自然沉淀法,即将琼脂培养基盛人铝锅或广口搪瓷容器内,以高压(103.43kPa)蒸汽融化15分钟后,静置高压锅内过夜,次日将琼脂倾出,用刀将底部沉渣切去,再融化即可收清晰的琼脂培养基。
5,分装:根据需要将培养基分装于不同容量的三角烧瓶、试管中。分装的量不宜超过容器的2/3以免灭菌时外溢。琼脂斜面分装量为试管容量的1/5,灭菌后须趁热放置成斜面,斜面长约为试管长的2/3。半固体培养基分装量约为试管长的1/3,灭菌后直立凝固待用。高层琼脂分装量约为试管的1/3,灭菌后趁热直立,待冷后凝固待用。液体培养基分装于试管中,约是试管长度的1/3。琼脂平板:将灭菌(或加热融化)后的培养基冷至50℃左右,以无菌手续倾人灭菌平皿内,内径9cm的平皿倾注培养基约13~15ml,轻摇平皿底医学|教育网搜集整理,使培养基平铺于平皿底部,待凝固后即成,倾注时,切勿将皿盖全部启开,以免空气中尘埃及细菌落入。新制成的平板培养基(简称平板),表面水分较多,不利于细菌的分离,通常应将平皿倒扣搁置于37℃培养箱内约30分钟待平板平面干燥后使用。
6,灭菌:不同成分、性质的培养基,可采用不同的灭菌方法。高压蒸汽灭菌法:高压灭菌的温度与时间随种类及数量的不同有所差别,一般少量分装时高压(103.43kPa)灭菌15分钟即可,分装量较大时,可高压(103.43kPa)灭菌30分钟,含糖的培养基高压(55.16kPa)灭菌15分钟。以免糖类被破坏。
7,检定:每批制成后须经检定方可使用,检定时将培养基放37℃温箱内培养24小时后,证明无菌,同时用已知菌种检查在此培养基上生长繁殖及生化反应情况,符合要求者方可使用。
8,保存:制好的培养基,不宜保存过久,以少量勤做为宜。每批应注明名称,分装量,制作日期等,放在4℃冰箱内备用。