微生物培养系统

1．分批培养（batchculture）将微生物置于一定容积的培养基中，经培养，最后一次收获，谓分批培养。在分批培养中，培养基一次加入，不予补充，不再更换。由于营养消耗，代谢产物积累，对数生长期不能长期维持。2．连续培养（continuous culture）在培养器中不断补充新鲜营养物质，并不断排出部分培养物（包括菌体和代谢产物），以保持长时间生长状态的一种培养方式。主要有恒浊连续培养和恒化连续培养两类。恒浊连续培养通过不断调节流速，使培养液浊度保持恒定，因而可不断提供具有一定生理状态的细胞，并可得到以最高生长速率进行生长的培养物。恒化连续培养通过控制恒定的流速使营养物浓度基本恒定，从而使微生物保持恒定的生长速率。用不同浓度的限制性营养物进行恒化培养，可得到不同生长速率的培养物。3．半连续培养（semi－continuous culture）在发酵罐中的一部分发酵液保留下来作为菌种液，放出其余部分进入提练加工工序，在剩余的培养液中加满新的未接种的培养液，继续培养，如此反复，谓之半连续培养。4．补料分批培养（fed－batch culture）补料分批培养又称半分批培养，是指在分批培养过程中，间歇或连续地补加新鲜培养液，但不取出培养物。待培养到适当时期，将其从反应器中放出，从中提取目的生成物（菌体或代谢产物）。若放出大部分培养物后，继续进行补料培养，如此反复进行，则称为重复补料分批培养（repeated fed－batch culture）。与传统分批发酵相比，补料分批发酵的优点在于使发酵系统中的基质浓度维持在低水平，这有以下优点：①可除去快速利用碳源的阻遏效应，并维持适当的菌体浓度，以减轻供氧矛盾；②避免有毒代谢物的抑菌作用；③大为减少了无菌操作要求十分严格的接种的次数。与连续发酵相比，补料分批培养不会产生菌种老化和变异等问题。故其应用范围十分广泛。5．同步培养 能使培养的微生物处于较一致的，生长发育在同一阶段上的培养方法叫同步培养法。利用同步培养法控制细胞的生长，使它们处于同一生长阶段，所有细胞都能同时分裂，这种生长方式叫同步生长（图3—4）。用同步培养法得到的培养物叫同步培养物（synchronous culture）。这样，群体和个体行为一致，即可用研究群体的方法来研究个体水平上的问题。由于同步群体的个体差异，同步生长往往最多维持2个～3个世代，然后又逐步变为随机生长。

微生物培养的污染因素及预防方法随着现代生物学研究的发展，微生物培养成为了重要的实验手段之一。然而，在进行微生物培养过程中，存在着许多污染因素，这些污染因素可能会对实验结果产生影响或者导致实验结果不准确。下面将介绍一些常见的微生物培养的污染因素以及相应的预防方法。1、风速与风向培养箱内的风速和风向对于保持温度的均一性以及避免污染都非常重要。一般来说，适当的风速和风向可以帮助培养箱内的温度保持均一，有利于微生物的正常生长。然而，当风速过大时，可能会导致培养基干裂，从而影响培养结果的准确性。另外，药典要求培养皿倒置培养，这是因为经过多次验证发现，当培养箱运行时的风向与培养皿盖的朝向不一致时，容易引入空气中的灰尘、杂菌等，从而污染培养物。因此，在使用培养箱的过程中，需要注意风速和风向的控制，并尽量与培养皿盖的朝向一致。2、培养皿的密闭性培养皿由平底和盖组成，一些微生物实验室常用的培养皿直径为90mm，采用顶盖封装。然而，由于不同厂家制造的培养皿的成型工艺和参数不同，平底和盖之间的间隙也存在差异。这些间隙虽然能够满足需氧型微生物对氧气的需求，但也增加了污染的可能性。经过实验证实，在同样的培养条件下，间隙大的培养皿比间隙小的培养皿更容易受到污染。此外，间隙的大小不同还会导致培养皿内培养基的水分蒸发不一致，从而影响培养结果数据的一致性。因此，在使用培养皿的过程中，需要选择质量可靠的培养皿，并注意平底和盖之间的间隙情况。3、培养箱内的湿度微生物生长需要一定的湿度条件。湿度对微生物生长的影响是通过影响微生物细胞内水分活度进而影响其新陈代谢来实现的。不同微生物的生长对湿度有一定的要求，一般来说，细菌最为敏感，酵母和霉菌次之。降低湿度会使微生物的水分活度降低，从而减慢其生长速度。因此，在微生物培养的过程中，需要保持适宜的温度和湿度，以有利于微生物的生长。培养箱内湿度的来源主要有培养基的水分散失、湿度自动调控系统以及培养箱所在的环境。因此，在使用培养箱的过程中，需要控制湿度，保持适宜的生长环境。4、培养物溢洒培养物溢洒是指含有生物危险物质的液体或固体物质意外与包装材料分离的过程。一旦发生生物危害物品的溢出，尤其是含有病原微生物的培养物的溢出时，会导致微生物的生长和繁殖，从而引起培养箱的污染。为了预防交叉污染，当发生培养物溢洒时，需要及时清理和消毒培养箱。应该使用有效的消毒剂对培养箱的内壁以及接触溢出物品的材料进行消毒或高压灭菌。此外，如果溢洒物中含有破碎的玻璃等材料，不得直接用手取走或弃置，应该使用硬纸板和镊子等工具处理，并将处理物放置在安全的废弃物容器中。最后，对清洁工具也需要进行消毒处理，以确保卫生安全。5、自然环境污染培养箱需要放置在洁净、干燥、通风良好的自然环境中。如果环境中空气洁净度不够高，容易滋生细菌、真菌和病毒等微生物，并通过平底和盖之间的间隙污染培养基，从而影响培养结果数据的准确性。因此，在使用培养箱的过程中，需要注意放置环境的卫生和通风状况，尽量避免自然环境的污染。综上所述，微生物培养过程中存在着多种污染因素，这些因素可能会对实验结果产生影响或导致实验结果不准确。为了保证实验结果的准确性，需要在使用培养箱进行微生物培养时，注意控制风速和风向、选择合适的培养皿、控制湿度、避免培养物溢洒以及注意自然环境的卫生状况。只有这样，我们才能够获得可靠且准确的微生物培养结果。

在自然条件下，微生物常常在各种生态系统中群居杂聚。为了研究某种微生物的特性，或者大量培养和利用某一种微生物，必须事先从有关的生态环境中分离出所需的菌株，获得纯培养。获得纯培养的方法，称为微生物的纯种分离法，这一过程称为微生物的分离和纯化。欲从含有多种微生物的样品中直接辨认出，并且取得某种所需微生物的个体，进行纯培养，那是困难的。由于微生物可以形成菌落，而每个单一菌落常常很可能是由一种个体繁殖而成。不同微生物的菌落是可以识别和加以鉴定的。因些将样品中不同微生物个体在特定的培养基上培养出不同的单一菌落，再从选定的某一所需菌落中取样，移植到新的培养基中去，就可以达到分离纯种的目的。这也就是常用纯种分离法的原理。在微生物的分离和纯培养过程中，必须使用无菌操作技术。所谓无菌操作，就是在分离、接种、移植等各个操作环节中，必须保证在操作过程中杜绝外界环境中的杂菌进入培养的容器或系统内，从而污染培养物。具体操作方法见本实验有关部分和教师作示范。获得微生物纯培养的常用方法有稀释平板分离法和平板划线分离法等。有条件的单位也可用显微操纵器单细胞分离法。针对不同的分离材料和条件，可以采用不同的分离方法。一、目的要求1. 初步掌握微生物的分离、培养和菌种保藏的基本方法。2. 练习微生物接种、移植和培养的基本技术，掌握无菌操作技术。二、实验材料样品：新鲜土壤。培养基：灭菌的牛肉膏蛋白胨琼脂培养基、淀粉琼脂培养基、马铃薯蔗糖培养基（10mL装）。无菌水：带有玻璃珠装有45mL无菌水三角瓶、装有9 mL无菌水的试管。其它：无菌培养皿、无菌吸管、无菌三角玻棒、台天平、记号笔、接种环、酒精灯、火柴、标签纸、胶水、水泡锅。试剂：5000U/mL链霉素液0.5％重铅酸钾液。