CN103243022A - 一种用于收集细菌挥发性气体的简易装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于收集细菌产生的挥发性气体的装置及其方法。该气体收集装置主要由空气泵、细菌以及集气装置等组成。空气泵作为供气装置，不仅可以将培养产气系统中细菌所产生的挥发性气体最大限度地排至集气管，并与其中装填的吸附材料活性炭充分接触进行高效吸附富集，还可以为细菌提供足够的氧气，使细菌保持较高的代谢活性，进一步促进挥发性气体的产生。该装置结构简单、可靠，不仅可以避免气体转移的污染，而且操作安全、简便，成本低廉，有效实现了细菌产生的挥发性气体的高效实时富集，便于分析微生物在代谢过程中产生的挥发性物质种类。本发明解决了细菌挥发性代谢气体在容器中不能有效的富集、及转移集气易受污染等问题。

Description

一种用于收集细菌挥发性气体的简易装置及其方法
技术领域
本发明设计了一种高效收集细菌挥发性气体的简易装置及其方法，提高了细菌产生挥发性气体的富集效率，属于生物技术领域。
背景技术
半个世纪以来，化学农药防治植物病害对农业生产起了重要的作用，但长期不合理的使用化学农药产生了诸多问题。化学农药的高毒、高残留不仅对人、畜的健康造成危害，而且对土壤、水体、大气造成严重污染，破坏生态平衡。同时，由于病菌和害虫抗药性的不断增强，农药的使用量和使用频度不断加大，出现了用药量与病害相互递增的恶性循环，对人畜安全构成极大的威胁。一系列问题促使人们探寻一种对人类和环境友好并具良好防治效果的新的植物病虫害防治策略。近年来，利用拮抗微生物来防治植物病害成为了生物防治的一个主要内容，并且随着全球范围内研制开发高效低毒生防制剂的兴起，开发微生物制剂来控制有害生物，已经成为替代化学农药的新型环保防治措施，受到世界各国学者和企业的重视。生防微生物通过成功定殖至植物根际、体表或体内，与病原菌竞争植物周围的营养，分泌抗菌物质以抑制病原菌生长，同时诱导植物防御系统抵御病原菌入侵，从而达到生防的目的。
微生物在生长代谢过程中能够产生不同的抑菌物质，不仅包括常见的脂肽类抑菌物质，还包括挥发性抑菌物质。目前的研究表明，细菌所产生的一系列挥发性物质（VCs），主要包括醇类、醛类、酸类、酯类和酮类等化合物，都能够在不同程度上抑制植物病原真菌的生长。因此，明确生防微生物在其生防过程中产生的各种抑菌物质种类，对于解析生防机理和提高生防效果等有重要意义。而资料调研表明，目前尚没有类似的简易装置可以高效收集细菌代谢所产生的挥发性气体。
发明内容
    本发明的目的在于设计专门用于细菌培养过程中挥发性气体收集的简易装置，有效地解决痕量气体在密闭容器中不能高浓度富集的难题，并且通过空气泵吹取和活性炭吸附联用，建立起一种简单、易操作、低成本的挥发性气体富集方法，以便对微生物代谢所产生的挥发性气体组分进行化学分析。
为实现上述目的，本发明的装置技术方案如下：
一种用于收集细菌挥发性气体的简易装置，包括空气泵、无菌过滤装置、细菌培养系统和收集装置，细菌培养系统通过进气管与空气泵连接，进气管中放置无菌过滤装置，所述空气泵上设有气流速率控制开关；所述细菌培养系统通过出气管与收集装置连接；所述收集装置与出气管的连接处设置具标塞，所述收集装置的底部设有调节活塞。
所述进气管由橡皮软管和玻璃管组成，无菌过滤装置设置在橡皮软管和玻璃管之间的位置，无菌过滤装置为0.22 μm油膜，油膜直径为26 mm，可保证通入无菌空气，避免污染。
本发明的实施方法包括下述步骤：
步骤1，将活化好的菌株接种到含有约100 ml矿物盐培养基的细菌培养系统中，二次培养12 h后，用带有进气管与出气管的橡皮活塞密封，控制挥发性气体的收集及避免气体的流失；使用前橡皮活塞、进气管及出气管需121℃灭菌；进气管由橡皮软管和玻璃管组成，总长度为8 cm，出气管的长度为8 cm；
步骤2，将进气管连接到空气泵，并在橡皮软管与玻璃管之间以0.22 μm油膜连接；将出气管连接到收集装置，在收集装置中装入300~500 mg活性炭，活性炭需干燥箱内100℃干燥24 h，避免暴漏室外的活性炭吸附达到饱和；
步骤3，打开调节活塞及空气泵，通过调节气流速率控制开关，使得最大进气量为16 L/min，开始收集挥发性气体，收集时间为30 min，每隔6 h收集一次，共收集三次；
步骤4，收集完毕后，取1~2 ml二氯甲烷,充分浸泡活性炭30 min，并重复洗脱三次，将带有活性组分的二氯甲烷洗脱液进行GC-MS检测，分析气体组分。
细菌培养系统配有空气泵可以保证培养基供给足够的无菌氧气的同时可以将系统中产生的挥发性气体排至挥发性气体收集装置。
本发明的优选方案为，细菌培养系统中的进气管比出气管长5 cm，便于将挥发性气体完全排出，管径0.6 cm，均为玻璃材质，便于灭菌处理。挥发性气体收集装置采用收集管长10 cm，口径为2.5 cm，底部设有调节活塞，可灭菌，具标塞长5 cm。
本发明具有以下有益效果：一、本装置能够实时收集较多的细菌挥发性气体，能够满足今后对挥发性气体的检测。二、本装置收集的细菌挥发性气体纯度高，避免气体转移时污染。三、本装置空气泵作为通气系统，能促进挥发性气体与活性炭充分接触，同时为细菌进行新陈代谢提供充足的氧气。四、本装置制造工艺简单，成本低，操作简单，实用性强。本发明装置结构简单、可靠，不仅可以避免气体转移的污染，而且操作安全、简便，成本低廉，能有效的实时富集细菌产生的挥发性气体。该装置在生物技术领域具有一定先进性及应用性。
附图说明
图1是本发明细菌挥发性气体的收集装置结构图，其中，1、空气泵；2、气流速率控制开关；3、进气管；4、橡皮软管； 5、无菌过滤膜；6、出气管；7、橡皮软管；8、具标塞；9、收集管；10、调节活塞；11、细菌培养系统；12、橡皮活塞。
具体实施方式
本实施例的细菌培养系统11为250 ml广口锥形瓶，矿物盐培养基约100 ml，以2%的接菌量接种细菌，30℃培养，锥形瓶口连接带有进气管3和出气管6的橡皮活塞12。挥发性气体收集装置包括带有具标塞8的收集管9，底端带有调节活塞10，收集管9内部装有400 mg活性炭，收集气体时打开活塞，便于气体可以与活性炭接触，进而尽可能的吸附挥发性气体。收集挥发性气体时使用二氯甲烷浸泡活性炭30 min后，重复三次进行萃取。然后将二氯甲烷洗脱液经过0.22 μm油膜过滤，即可进行GC-MS分析。
本发明所述细菌代谢过程中挥发性气体的收集方法，在细菌培养过程中收集挥发性气体并进行GC-MS检测气体组分：
1．将保存在甘油管中细菌划线于LB平板上，30℃过夜培养。
2．用牙签挑取活化好的单菌落，接种于约100 ml 矿物盐培养基中，30℃、180 rpm培养24 h。
3．取步骤2中菌液2 ml，即以2%的接菌量接种到含有约100 ml矿物盐培养基的 250 ml锥形瓶，同步骤2继续培养12 h。
4．将步骤3中培养基以图1中所示的带进气管3与出气管6的橡皮活塞10密封，使用前活塞、进气管3及出气管6需121℃灭菌；橡皮活塞12的外部，进气管3长度为8 cm，出气管6长度8 cm，位于锥形瓶内部的进气管3长度比出气管6长5 cm，均为玻璃材质，管径为0.6 cm。
5．将进气管3连接无菌过滤膜5及空气泵1，出气管6连接收集管9，活性炭需干燥箱内100℃干燥24 h。
6．打开调节活塞10及空气泵气流速率控制开关2，开始收集挥发性气体，收集时间为30 min，每隔6 h收集一次，共收集三次。
7. 收集完毕后，取1~2 ml二氯甲烷（光谱纯）充分浸泡活性炭30 min，并重复洗脱三次，将带有活性组分的二氯甲烷洗脱液进行GC-MS检测，分析气体组分。

Claims (5)

1.一种用于收集细菌挥发性气体的简易装置，其特征在于，该装置包括空气泵（1）、无菌过滤装置（5）、细菌培养系统（11）和收集装置（9），细菌培养系统（11）通过进气管（3）与空气泵（1）连接，进气管（3）中放置无菌过滤装置（5），所述空气泵（1）上设有气流速率控制开关（2）；所述细菌培养系统（11）通过出气管（6）与收集装置（9）连接；所述收集装置（9）与出气管（6）的连接处设置具标塞（8），所述收集装置（9）的底部设有调节活塞（10）。
2. 根据权利要求1所述的一种用于收集细菌挥发性气体的简易装置，其特征在于，所述进气管（3）由橡皮软管（4）和玻璃管组成，所述无菌过滤装置（5）设置在橡皮软管（4）和玻璃管之间的位置。
3. 根据权利要求1或2所述的一种用于收集细菌挥发性气体的简易装置，其特征在于，所述无菌过滤装置（5）为0.22 μm油膜，油膜直径为26 mm。
4. 利用如权利要求1所述一种用于收集细菌挥发性气体的简易装置的方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤1，将活化好的菌株接种到含有约100 ml矿物盐培养基的细菌培养系统（11）中，二次培养12 h后，用带有进气管（3）与出气管（6）的橡皮活塞（12）密封，控制挥发性气体的收集及避免气体的流失；使用前橡皮活塞（12）、进气管（3）及出气管（6）需121℃灭菌；进气管（3）由橡皮软管（4）和玻璃管组成，总长度为8 cm，出气管（6）的长度为8 cm；
步骤2，将进气管（3）连接到空气泵（1），并在橡皮软管（4）与玻璃管之间以0.22μm油膜（5）连接；将出气管（6）连接到收集装置（9），在收集装置（9）中装入300~500 mg活性炭，活性炭需干燥箱内100℃干燥24 h；
步骤3，打开调节活塞（10）及空气泵（1），通过调节气流速率控制开关（2），使得最大进气量为16 L/min，开始收集挥发性气体，收集时间为30 min，每隔6 h收集一次，共收集三次；
步骤4，收集完毕后，取1~2 ml二氯甲烷，充分浸泡活性炭30 min，并重复洗脱三次，将带有活性组分的二氯甲烷洗脱液进行GC-MS检测，分析气体组分。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，收集装置（9）采用收集管，其长10 cm，内径2.5 cm，具标塞（8）长5 cm。
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