CN106479885B - 一种含油固体培养基的自动制备装置 - Google Patents

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Abstract

本发明创造提供了一种含油固体培养基的自动制备装置，是针对于石油降解微生物的含油平板培养基设计的，将制备好的培养基液体及油类物质分别通过两支高压喷枪喷射出来，当其形成喷雾并相互混合后，落在培养皿内，并在半导体循环制冷系统的作用下迅速冷凝成薄薄的一层，利用自动定位转盘带动培养皿水平旋转，制备油品均匀分散在培养基中的含油平板培养基，克服了传统方法中培养基表面不均匀、不平整，且倒置平板时油品滴落污染等缺点，所配制的培养基具有成分均匀、微生物培养效果好等优点，方便微生物的培养与鉴定，减少因实验失误造成的资源浪费，能够自动完成关键性实验操作，节省了时间，同时也为微生物培养实验提供了更好的技术支撑。

Description

一种含油固体培养基的自动制备装置
技术领域
本发明创造涉及微生物培养实验过程中培养基的制备的实验技术领域，尤其是涉及一种含油固体培养基的自动制备装置及方法。
背景技术
在微生物的培养实验中，往往会涉及到特殊功能培养基的制备，如，在制备石油降解微生物固体培养基时，需要加入原油、柴油等与固体培养基不相溶的物质。传统的含油平板培养培养基的制备：将灭过菌的盛有含油培养基的锥形瓶和培养皿放在超净工作台上，点燃酒精灯，拔下锥形瓶棉塞，将瓶口在酒精灯上稍加灼烧，打开培养皿盖，迅速将培养基倒入培养皿中，每皿倒入约10毫升，以铺满皿底为度。铺放培养基后放置15分钟左右，待培养基凝固后，再将5个培养皿叠放在一起，倒置放在恒温培养器里。
这类方法存在的缺陷是：原油漂浮在培养基表面，使得后续接种时的石油降解菌不能与培养基很好地接触，而且培养皿冷却倒置后原油会向下流动，沾在培养皿壁面和皿盖上，这些都不利于微生物的生长与繁殖。
近年来人们在上述方法上做了一些改进，即：先将制备好的培养基加入锥形瓶中，然后加入1％体积的原油，用玻璃杯均匀搅拌后再一起高温灭菌，之后进行倒平板、接种等操作。这种方法较传统方法虽然有些进步，但仍然存在以下不足：例如，由于人为操作存在误差，在倾倒平板时，可能会使培养基表面不均匀。这样，在接下来的接种、划平板过程中，培养基表面容易被划破，一旦划破，就会有些菌种接种到培养基内部去，导致培养基表面和培养基内部不同的生长条件。同时，这也会造成划线不均匀，难以达到分离单菌落的目的，而且存留在划破处的单个细胞无法形成规矩的菌落，菌落会沿着划破处生长，形成一个条状的菌落，不利于后续的菌种鉴定操作。
据此，本发明提出了一种含油平板培养基的制备方法，将制备好的培养基液体及油类物质分别通过两支高压喷枪喷射出来，当其形成喷雾并相互混合后，落在培养皿内，并在半导体循环制冷装置的作用下迅速冷凝成薄薄的一层，自动定位转盘带动培养皿水平旋转，配置油品均匀分散在培养基中的含油平板培养基，克服倒置平板时油品滴落污染等缺点。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种含油固体培养基的自动制备装置，以解决现有技术存在的问题。该装置方便实验人员在制备含油固体培养基时，能够得到均匀、有效的培养基，弥补了传统方法的弊端，方便微生物的培养与鉴定，也为微生物培养实验提供了更好的技术支撑。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种含油固体培养基的自动制备装置，包括储料保温系统、管路输送系统、含油平板培养基制备系统和数据采集系统；所述储料保温系统包括分别设置的培养基储料保温系统和油品储料保温系统，两组储料保温系统的配置相同，均包括一组储料容器和设置于所述储料容器外部的一组保温加热装置，所述储料容器中设有温度传感器；
所述管路输送系统包括分别与两组储料保温系统相对应设置的培养基输送管路和油品输送管路，两组输送管路配置相同，均包括采样管和设置于采样管上的蠕动泵和电子流量控制计以及固设于采样管一端的喷枪；
所述含油平板培养基制备系统包括自动定位转盘、固设于所述自动定位转盘上的半导体循环制冷设备、设置于半导体循环制冷设备中的温度传感器和培养皿；
所述数据采集系统包括计算机和与所述计算机相连的数据采集卡，所述数据采集卡通过导线分别与所述含油固体培养基的自动制备装置中的蠕动泵、电子流量控制计、温度传感器、保温加热装置、半导体循环制冷设备及自动定位转盘相连接。
进一步的，所述含油平板培养基制备系统中的所述自动定位转盘包括转盘底座和圆形转盘台面板，圆形转盘台面板上设置有自动定位锁定装置，所述半导体循环制冷设备固定安装在所述圆形转盘台面板上，所述培养皿通过培养皿固定支架固设于所述半导体循环制冷设备中。
进一步的，所述装置适用于实验室中含油固体培养基的制备，其中所述储料容器为具塞锥形瓶，所述采样管为聚四氟乙烯管，所述喷枪为小孔径高压喷枪。
进一步的，所述配制装置设置在无菌环境下。
进一步的，所述喷枪通过不锈钢固定支架固定，喷枪枪头与竖直方向的夹角为13°～18°。
进一步的，所述喷枪出口处距培养皿1～3cm。
本发明还包括一种含油固体培养基的配制方法，包括如下步骤：
(1)分别配制实验所需配方量的培养基和原油，灭菌后保温储存，温度维持在60℃以上；
(2)采用所述管路输送系统分别抽取原油和培养基并通过喷枪分10次喷射在培养皿上，每次喷射均在培养皿转动36°后静止喷射，每次喷射后冷却30～50s，最后得到所述含油固体培养基。
进一步的，所述步骤(2)中喷射时喷枪枪头与竖直方向的夹角为13°～18°；喷枪喷嘴距培养皿1～3cm。
相对于现有技术，本发明创造所述的含油固体培养基的自动制备装置具有以下优势：
本发明创造是针对于石油降解微生物的含油平板培养基设计的，适用于固液不相容的两种物料混合培养基的配制，且采用本发明创造的设备将制备好的培养基液体及油类物质分别通过两支高压喷枪喷射出来，当其形成喷雾并相互混合后，落在培养皿内，并在半导体循环制冷系统的作用下迅速冷凝成薄薄的一层，利用自动定位转盘带动培养皿水平旋转，制备油品均匀分散在培养基中的含油平板培养基，克服了传统方法中培养基表面不均匀、不平整，且倒置平板时油品滴落污染等缺点，所配制的培养基具有成分均匀、微生物培养效果好等优点，方便微生物的培养与鉴定，减少因实验失误造成的资源浪费，能够自动完成关键性实验操作，节省了时间，同时也为微生物培养实验提供了更好的技术支撑。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造实施例1所述的含油固体培养基的自动制备装置的结构示意图；
图2为采用本发明创造实施例1所述的自动制备装置和配制方法制得所述的含油固体培养基的成品效果图；
图3为采用传统涂布方法制备的含油固体培养基的成品效果图。
附图标记说明：
1-保温加热装置；2-温度传感器；3-具塞玻璃容器；4-采样管；5-蠕动泵；6-电子流量控制计；7-高压喷枪；8-夹子；9-不锈钢固定支架；10-培养皿固定支架；11-半导体循环制冷装置；12-自动定位转盘；13-圆形转盘台面板；14-转盘底座；15-中心轴；16-自动定位锁定装置；17-计算机；18-计算机控制接口；19-导线。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
实施例1
一种含油固体培养基的自动制备装置，包括储料保温系统、管路输送系统、含油平板培养基制备系统和数据采集系统。
具体的是，储料保温系统包括分别设置的培养基储料保温系统和油品储料保温系统，两组储料保温系统的配置相同均包括一组储料容器和设置于所述储料容器外部的一组保温加热装置1(1-1、1-2)，所述储料容器中设有温度传感器2(2-1、2-2)，储料容器为具塞玻璃容器(是指带有橡胶塞或木塞的玻璃容器)3(3-1、3-2)，两组玻璃容器均选择容量为250ml的锥形瓶；
如图1所示，本实施例中一组玻璃容器(本实施例中为锥形瓶)3-1中装有培养基，另一组玻璃容器3-2中装有油品，玻璃容器3-1放置在保温加热装置1-1上，瓶塞带两个孔，通过两个小孔分别将温度传感器2-1和采样管4-1一端插入到玻璃容器3-1中，另一组玻璃容器3-2放置在保温加热装置1-2上，同样的，通过小孔将温度传感器2-2和采样管4-2一端插入到锥形瓶3-2中，温度传感器2(2-1、2-2)和保温加热装置1(1-1、1-2)分别通过导线20(20-1、20-7、20-2、20-6)与计算机控制接口19相连，计算机17通过LabVIEW软件实现对系统的温度控制，当温度值不满设定温度时自动加热，满足设定温度时停止加热。
管路输送系统包括分别与两组储料保温系统相对应设置的两组输送管路：分别为培养基输送管路和油品输送管路，两组输送管路配置相同均包括采样管4(4-1、4-2)和设置于采样管4(4-1、4-2)上的蠕动泵5(5-1、5-2)和电子流量控制计6(6-1、6-2)以及固设于采样管4(4-1、4-2)另一端的高压喷枪7(7-1、7-2)，其中采样管4采用有弹性的塑料管，本实施例中优选聚四氟乙烯塑料管，高压喷枪7(7-1、7-2)通过夹子8与采样管和位于高压喷枪下方的不锈钢固定支架9固定连接。
具体的，本实施例中液态培养基输送管路的高压喷枪7-1选用耐100℃高温、喷嘴口径分别为0.8mm的金属小孔径喷枪，采样管4-1采用管径为4～8mm聚四氟乙烯塑料管；油品输送管路的高压喷枪7-2选用耐100℃高温、喷嘴口径分别为0.3mm的金属小孔径喷枪，采样管4-2采用管径为1～2mm聚四氟乙烯塑料管；电子流量控制计6(6-1、6-2)均选用小体积、耐高温、测量液体粘度比较大、不锈钢材质的流量计，测量范围可选用0～100ml/min。
采样管4-1与蠕动泵5-1相连，蠕动泵5-1每次抽取1.5ml的液态培养基输送到电子流量控制计6-1，电子流量控制计6-1控制培养基液体以一定的流速经高压喷枪7-1喷出，电子流量控制计6-1的出口经采样管4-1与高压喷枪7-1的入口相连，高压喷枪7-1通过夹子8固定在不锈钢固定支架9上，高压喷枪7-1与竖直线成15°夹角，喷嘴距离菌体培养皿的竖直距离为2cm，以防止喷雾溅落在培养皿之外；采样管4-2与蠕动泵5-2相连，蠕动泵5-2每次抽取一定量的油品输送到电子流量控制计6-2，电子流量控制计6-2控制油品以一定的流速经高压喷枪7-2喷出，电子流量控制计6-2的出口经采样管4-2与高压喷枪7-2的入口相连，高压喷枪7-2通过夹子8固定在垂直的不锈钢钢固定支架9上，高压喷枪7-2与竖直线成15°夹角，喷嘴距离菌体培养皿的竖直距离为2cm。管路输送系统中的蠕动泵、高压喷枪及电子流量控制计均通过导线分别与计算机控制接口18连接，计算机通过LabVIEW软件控制各器件的状态。
管路输送系统中与培养基和油品有接触的管路采用能够高压灭菌材料。
含油平板培养基制备系统是由半导体循环制冷装置11、温度传感器2-3、培养皿固定支架10、自动定位转盘12组成。培养皿规格采用90mm、高20mm的玻璃材质，将培养皿通过培养皿固定支架10固定在半导体循环制冷装置11上，形成一个紧密的整体，半导体循环制冷装置11上设有温度传感器2-3，半导体循环制冷装置11连同培养皿一起铆接固定在自动定位转盘12上，利用自动定位转盘12的转动带动玻璃培养皿按照一定的角度水平旋转。
半导体循环制冷装置11、自动定位转盘12和温度传感器2-3分别通过导线19-3、19-4、19-5与计算机控制接口18连接，计算机通过LabVIEW软件半导体循环制冷装置11和自动定位转盘12的工作状态。
其中，自动定位转盘12包括圆形转盘台面板13和通过中心轴15与圆形转盘台面板13连接的转盘底座14，圆形转盘台面板13上设置有自动定位锁定装置16，自动定位锁定装置16能将圆形转盘台面板13锁定在板面轨道的一定位置处。
数据采集系统包括计算机17和计算机控制接口18，储料保温系统、管路输送系统、含油平板培养基制备系统中的蠕动泵、电子流量控制计、温度传感器、保温加热装置、半导体循环制冷设备及自动定位转盘的串口分别通过导线19与计算机控制接口18相连，计算机17内安装有LabVIEW控制软件，利用LabVIEW控制软件完成相关信息的采集、处理和存储，以及对蠕动泵5、电子流量计6、半导体循环制冷装置11、自动定位转盘12等的控制。
上述装置中的所有容器及管路均能够高温灭菌。
一种采用上述实施例所述含油固体培养基的自动制备装置配制含油固体培养基的方法，步骤如下(所有操作需在无菌操作间内进行)：
1)将所有的具塞玻璃容器3、采样管4、电子流量控制计6、夹子8、高压喷枪7、不锈钢钢固定支架9、培养皿、培养皿固定支撑架10等灭菌处理后备用。制备250mL，pH7.0的无油基础液态培养基，将培养基和原油120℃高温灭菌30min。
2)按以下连接方式连接好整套装置。
储料保温系统中，将已灭菌的培养基(温度为80℃左右)装入锥形瓶3-1中，取已灭菌适量原油(温度为80℃左右)放入锥形瓶3-2中，然后分别放在保温加热装置1-1、1-2上，保温加热装置温度设为60℃，通过锥形瓶具塞上的小孔将温度传感器2-1和采样管4-1插入到锥形瓶3-1中，将温度传感器2-2和采样管4-2插入到锥形瓶3-2中；
温度传感器2-1、2-2和保温加热装置1-1、1-2分别通过导线19-1、19-7、19-2、19-6与计算机控制接口18相连，计算机17通过LabVIEW软件控制各器件的状态。设定保温加热装置1-1、1-2的加热温度范围为60℃～80℃，通过温度传感器2-1、2-2分别监测储料保温系统中的培养基储罐、油品储罐的温度，使其内部温度始终保持在60℃以上，不满此温度时保温加热装置1-1、1-2自动加热，满足此温度时停止加热。
管道输送系统中的液态培养基采样管4-1连接在蠕动泵5-1上，利用计算机控制蠕动泵5-1每次抽取1.5ml的液态培养基，培养基输送管路在电子流量控制计6-1控制下使管道中的液体培养基以1.5ml/min的速度经高压喷枪7-1喷出，高压喷枪7-1通过夹子8固定在不锈钢固定支架9上，高压喷枪7-1与竖直方向成15°夹角，喷嘴距离培养皿的竖直距离为2cm。
原油采样管4-2与蠕动泵5-2相连，蠕动泵5-2每次抽取0.015ml的原油输送到电子流量控制计6-2，电子流量控制计6-2控制原油以0.015ml/min的流速经高压喷枪7-2喷出，高压喷枪7-2通过夹子8固定在垂直的不锈钢固定支架9上，高压喷枪7-2与竖直线成15°夹角，喷嘴距离菌体培养皿的竖直距离为2cm。蠕动泵5-1、5-2和电子流量控制计6-1、6-2分别通过导线19-11、19-8、19-10、19-7分别与计算机控制接口18连接，计算机17通过LabVIEW软件控制各器件的状态。
含油平板培养基制备系统中，将培养皿通过培养皿固定支架10固定在半导体循环制冷装置11上，形成紧密的整体，半导体循环制冷装置11连接温度传感器2-3，半导体循环制冷装置11连同培养皿一起铆接固定在自动定位转盘12上，利用自动定位转盘12的转动带动玻璃培养皿按照一定的角度水平旋转。半导体循环制冷装置11、自动定位转盘12和温度传感器2-3分别通过导线19-3、19-4、19-5与计算机控制接口18连接，计算机17通过LabVIEW软件半导体循环制冷装置11和自动定位转盘12的工作状态。设定半导体循环制冷装置11的温度为-5℃，通过温度传感器2-3监测其温度，高于此温度时半导体循环制冷装置11自动制冷，满足此温度时停止制冷。
3)利用计算机LabVIEW软件，控制实验操作时间为约20min，培养基和原油分别喷射15ml、0.15ml，培养皿转动一圈，分10次完成喷射和转动操作：具体的，控制蠕动泵5-1每次抽取1.5ml培养基，蠕动泵5-2每次抽取0.015ml原油，电子流量控制计6-1控制培养基以1.5ml/min的流速经高压喷枪7-1喷出，电子流量控制计6-2控制培养基以0.015ml/min的流速经高压喷枪7-2喷出，当高压喷枪7-1、7-2同时喷完一次后立即停止喷射，此时，落在培养皿内的喷雾在半导体循环制冷装置11的作用下开始冷却，冷却30s后，自动定位转盘12解锁，带动培养皿转动，转动角度为36°，然后自动定位转盘12锁死。此时，高压喷枪7-1、7-2再分别以上述流速喷射培养基和原油，喷完一次后停止喷射，在半导体循环制冷装置11的作用下冷却30s时间，自动定位转盘12解锁，带动培养皿转动，转动36°后锁死。重复以上操作10次，培养皿转动360°，然后停止操作。
4)在步骤3)进行的同时，利用计算机LabVIEW软件进行数据采集、处理和存储信号，根据所有温度传感器2、电子流量控制计6、自动定位转盘12等数据，控制加热装置1、半导体循环制冷装置11、蠕动泵5、高压喷枪7等的数值。
实验完成后，LabVIEW软件控制其他各系统停止操作。然后，操作者可从培养皿固定支架10上取下培养皿，并立即盖上培养皿的皿盖，将其倒置。这样就可以得到表面均匀、油品与培养基混合均匀的固体培养基了(效果对比图见图2、图3)。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种含油固体培养基的自动制备装置，其特征在于：包括储料保温系统、管路输送系统、含油平板培养基制备系统和数据采集系统；所述储料保温系统包括分别设置的培养基储料保温系统和油品储料保温系统，两组储料保温系统的配置相同，均包括一组储料容器和设置于所述储料容器外部的一组保温加热装置，所述储料容器中设有温度传感器；
所述管路输送系统包括分别与两组储料保温系统相对应设置的培养基输送管路和油品输送管路，两组输送管路配置相同，均包括采样管和设置于采样管上的蠕动泵和电子流量控制计以及固设于采样管一端的喷枪；
所述含油平板培养基制备系统包括自动定位转盘、固设于所述自动定位转盘上的半导体循环制冷设备、设置于半导体循环制冷设备中的温度传感器和培养皿；
所述数据采集系统包括计算机和与所述计算机相连的数据采集卡，所述数据采集卡通过导线分别与所述含油固体培养基的自动制备装置中的蠕动泵、电子流量控制计、温度传感器、保温加热装置、半导体循环制冷设备及自动定位转盘相连接。
2.根据权利要求1所述的含油固体培养基的自动制备装置，其特征在于：所述含油平板培养基制备系统中的所述自动定位转盘包括转盘底座和圆形转盘台面板，圆形转盘台面板上设置有自动定位锁定装置，所述半导体循环制冷设备固定安装在所述圆形转盘台面板上，所述培养皿通过培养皿固定支架固设于所述半导体循环制冷设备中。
3.根据权利要求1或2所述的含油固体培养基的自动制备装置，其特征在于：所述装置适用于实验室中含油固体培养基的配制，其中所述储料容器为具塞锥形瓶，所述采样管为聚四氟乙烯管，所述喷枪为小孔径高压喷枪。
4.根据权利要求1或2所述的含油固体培养基的自动制备装置，其特征在于：所述自动制备装置设置在无菌环境下。
5.根据权利要求1或2所述的含油固体培养基的自动制备装置，其特征在于：所述喷枪通过不锈钢固定支架固定，喷枪枪头与竖直方向的夹角为13°～18°。
6.根据权利要求5所述的含油固体培养基的自动制备装置，其特征在于：所述喷枪喷嘴距培养皿1～3cm。
7.一种含油固体培养基的配制方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)分别配制实验所需配方量的培养基和油品，灭菌后保温储存，温度维持在60℃以上；
(2)采用自动或手动方式分别抽取油品和培养基并通过喷枪分10次喷射在培养皿上，每次喷射均在培养皿转动36°后静止喷射，每次喷射后冷却30～50s，最后得到所述含油固体培养基。
8.根据权利要求7所述的含油固体培养基的配制方法，其特征在于：所述步骤(2)中喷射时喷枪枪头与竖直方向的夹角为13°～18°；喷枪喷嘴距培养皿1～3cm。
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