CN106834102B - 切胶式管状厌氧微生物分离培养装置及利用该装置的厌氧微生物培养方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的切胶式管状厌氧微生物分离培养装置及利用该装置的厌氧微生物培养方法,包括内部形成有管状的培养腔的主体:对厌氧微生物进行培养时,培养基被封闭在培养腔内;培养完成后,培养基从培养腔一端被全部地或者部分地挤出。本发明方案针对厌氧培养袋和血清瓶等常规厌氧培养器具在操作、环境控制精度、可观察性等方面的不足,从而使得厌氧微生物在菌种培养、分离、培养环境控制等方面的可控性更为优秀,使得厌氧微生物的培养更为高效便利,同时具有更好的成功率和成本控制性。
Description
技术领域
本发明涉及一种厌氧微生物培养装置及应用该装置的厌氧微生物培养方法,特别是切胶式管状厌氧微生物分离培养装置及利用该装置的厌氧微生物培养方法。
背景技术
人类生活的环境和人体本身就生存有种类众多的厌氧微生物,它们与人类的关系密切。然而由于厌氧微生物的分离和纯种培养的困难,研究厌氧微生物的技术和方法进展又相当缓慢,致使人类对厌氧微生物的认识和利用远远落后于对好氧和兼性厌氧微生物的研究工作。直到近二十多年随着厌氧操作技术的不断完善,厌氧微生物研究方法的不断改进,尤其近十多年来许多新技术和方法的应用,致使厌氧微生物学取得很大的进展,获得了丰硕的成果。发现了众多种类的厌氧微生物,它们在自然界不仅生存于一般的常温的无氧和少氧环境中,最近尚发现有生存于高温环境最适生长温度为100-103℃甚至有高达105℃的超嗜热专性厌氧细菌,亦发现有能生长在南极的嗜冷厌氧菌,尚发现有能在22-25%盐浓度中生长的专性厌氧发酵的嗜盐菌。
在现有技术中,厌氧微生物的培养通常是采用厌氧袋、厌氧罐、厌氧箱等,均是通过物理的或者化学的方法形成培养需要的厌氧环境。采用厌氧袋、厌氧罐培养厌氧菌,其工作繁琐复杂、条件苛刻,培养成功率低,很难达到需要的标准。而采用培养箱,虽然在一定程度上提高了培养的成功率,降低了操作复杂性,但是其本身造价高、费用昂贵,限制了在厌氧微生物培育活动中的应用。
另外,上述现有技术,在某些特殊菌种,如甲烷菌的培养时,因其苛刻的生长成活条件:甲烷细菌都是专性严格厌氧菌,对氧非常敏感,遇氧后会立即受到抑制,不能生长、繁殖,甚至死亡;甲烷细菌生长很缓慢,在人工培养条件下需经过十几天甚至几十天才能长出菌落,据麦卡蒂(McCarty)介绍,有的甲烷细菌需要培养七八十天才能长出菌落,在自然条件下甚至更长。从而在该该类菌体培养的时候,需要保持严格的无氧环境并且需要具有良好的环境稳定性,这又无形中增加了利用厌氧袋、厌氧罐、厌氧箱等设备培养的难度。
发明内容
为解决上述问题,本发明公开了切胶式管状厌氧微生物分离培养装置及利用该装置的培养方法,其技术方案针对厌氧培养袋和血清瓶等常规厌氧培养器具在操作、环境控制精度、可观察性等方面的不足,从而使得厌氧微生物在菌种培养、分离、培养环境控制等方面的可控性更为优秀,使得厌氧微生物的培养更为高效便利,同时具有更好的成功率和成本控制性。
本发明方案中未限定的技术方案可以采用本领域常规技术,而不影响本发明方案的实施。
本发明公开的切胶式管状厌氧微生物分离培养装置,包括,内部形成有管状的培养腔的主体:对厌氧微生物进行培养时,培养基被封闭在培养腔内;培养完成后,培养基从培养腔一端被全部地或者部分地挤出。本方案设置的管式培养腔,在培养厌氧微生物时,在培养腔内以培养基(如琼脂培养基)填充(填充时可以略微地满溢,从而充分排出腔体内的氧气),从而在培养时形成严格的厌氧环境,从而低成本且简单高效地即可实现符合要求的无氧环境。同时,通过采用将培养后的培养基以逐渐挤出切片的方式,从而可以在需要时进行适当大小尺寸的切割,而不影响其余培养基中无氧环境的保持,而提高了培养分离的效率以及使用的便利性。
本发明公开的切胶式管状厌氧微生物分离培养装置的一种改进,主体上管状的培养腔的内径相同或者培养腔的距离出口端近处的内径大于距离出口端远的内径。本方案便于在使用过程中,将凝固的培养基推出,而便于进行切割切片操作,特别是等内径的情况下还利于无氧环境的维持;变径的情况下则利于微生物的大量培养和分离,从而提高分离培养的效率。
本发明公开的切胶式管状厌氧微生物分离培养装置的一种改进,主体上一端或者两端具有开口以及用于密闭培养腔的封闭结构(开口与封闭结构匹配设置,以保持气密性)。这里的封闭结构可以为与开口相配合的盖或者塞;该盖或者塞可以具有螺纹。
本发明公开的切胶式管状厌氧微生物分离培养装置的一种改进,主体上对应于封闭结构还设置有与封闭结构相配合的螺纹结构。
本发明公开的切胶式管状厌氧微生物分离培养装置的一种改进,切胶式管状厌氧微生物分离培养装置还包括与对应培养腔区段相配合的活塞:培养完成后,推动活塞,培养基从培养腔一端被全部地或者部分地挤出。本方案设置的活塞结构,从而在培养腔的部分区段形成了类似于注射器的活塞式推挤结构,从而便于在使用操作中将固化胶凝形态的培养基从而出口基础,并且可以控制挤出量,有利于降低损耗和浪费,同时,该活塞结构还有利于形成封闭结构,而避免使用过程中氧的渗入,有利于无氧环境的维持。进一步优选的,活塞上还具有可拆卸的推杆,从而在挤出时以推杆推动活塞,使用完毕则移除推杆再行封闭,不仅利于无氧环境的再建,还利于存储。
本发明公开的厌氧微生物培养方法,至少包括如下步骤(本方案中未公开的步骤可以采用本领域常规技术,而不影响本技术方案的实施):将含有菌液的培养基在恒温状态下注入切胶式管状厌氧微生物分离培养装置的主体的管状的培养腔,封闭培养腔;
在合适培养条件下,进行菌种培养;
培养完成后,将培养基全部地或者部分挤出,对获得的凝固态的含菌培养基全部地或者部分地切割分离,即获得培养完成的菌株。
本发明公开的厌氧微生物培养方法的一种改进,主体上管状的培养腔的内径相同或者培养腔的距离出口端近处的内径大于距离出口端远的内径。
本发明公开的厌氧微生物培养方法的一种改进,培养完成后,培养基的挤出通过培养腔内的活塞移动实现,活塞与其所处的培养腔区段相配合。
本发明公开的切胶式管状厌氧微生物分离培养装置及利用该装置的培养方法,在操作、环境控制精度、可观察性、成本等方面获得良好的改善,利用本发明技术厌氧微生物的培养(并且满足不同规格的培养,适合实验室的小量培养,也满足大规模产业化的培养)更为高效便利,同时具有更好的成功率和成本控制性,并且具有良好的操作的便利性,并且在分离、取样操作时,可以随用随取,分割灵活性高,并且在分割后同样能够通过简易操作实现保持良好的无氧环境。
附图说明
图1、本发明公开的切胶式管状厌氧微生物分离培养装置的一种实施方案的结构示意图。
附图标记列表:
1、主体; 2、培养腔; 3、螺纹结构。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式,进一步阐明本发明,应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是,下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向,词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
实施例1
本实施例中,切胶式管状厌氧微生物分离培养装置,包括内部形成有管状的培养腔的主体:对厌氧微生物进行培养时,培养基被封闭在培养腔内;培养完成后,培养基从培养腔一端挤出,挤出时,可以视需要全部挤出或者部分挤出,如部分挤出时,在继续封闭后即可保持无氧的培养环境;而在对空缺部分进行惰性气体填充除氧后,更可以实现较为长期的无氧保存。
实施例2
本实施例中,与实施例1的区别仅在于,主体上管状的培养腔的内径相同,即培养腔整体即为一个内径相同的管状结构,培养基在该类型的培养腔中同样可以较为均匀地分布,本方案所形成的培养基凝胶结构可控性好,菌落分布性好,易于填充并且具有良好的培养稳定性和可观测性,同时还便于筛选截取。
实施例3
本实施例中,与实施例1的区别仅在于,主体上管状的培养腔的距离出口端(指在使用时,培养基被挤出段)近处的内径大于距离出口端远的内径,即可以为由距离出口端远处向距离出口端近处逐渐变大(如成锥形或者喇叭形或者阶梯型等),本方案利于大量培养,有利于提高产出效率。
与上述实施例相区别的,主体上一端具有开口以及用于密闭培养腔的封闭结构,本方案进一步限定为主体一端开口时,具有利于保持气密性,从而利于维持无氧环境。
与上述实施例相区别的,主体上两端均具有开口以及用于密闭培养腔的封闭结构,本方案进一步限定为主体两端开口以及封闭结构时,便于挤出培养基和清洗再利用。
与上述实施例相区别的,主体上对应于封闭结构还设置有与封闭结构相配合的螺纹结构。该螺纹结构以增强主体的开口于封闭结构(如盖(主体开口处的外螺纹)或者塞(主体开口处的内螺纹))的配合紧密性,从而增强密闭效果。
与上述实施例相区别的,切胶式管状厌氧微生物分离培养装置还包括与对应培养腔区段相配合的活塞:培养完成后,推动活塞,培养基从培养腔一端被全部地或者部分地挤出:
本实施例中,当培养腔整体为一个内径相同的管状结构时,该活塞可以在整个培养腔内移动,从而实现了在需要时将所有的培养基全部挤出,而在部分挤出时也不会影响到整体的气密性,此时活塞或者塞或者盖都可以起到良好的密闭性;
本实施例中,当培养腔整体为一个内径由距离出口端远处向距离出口端近处逐渐变大(如成锥形或者喇叭形或者阶梯型等)时,该活塞可以处于该培养腔的某一段,同样可以实现对培养基的挤出,此时活塞或者塞或者盖都可以起到良好的密闭性。
制备实施例1
本实施例中,至少包括如下步骤:将含有菌液的培养基在恒温状态下注入切胶式管状厌氧微生物分离培养装置的主体的管状的培养腔,封闭培养腔;
在合适培养条件下,进行菌种培养;
培养完成后,将培养基全部地或者部分挤出,对获得的凝固态的含菌培养基全部地或者部分地切割分离,即获得培养完成的菌株。
制备实施例2
本实施例中,与制备实施例1的区别仅在于,主体上管状的培养腔的内径相同,即培养腔整体即为一个内径相同的管状结构,培养基在该类型的培养腔中同样可以较为均匀地分布,本方案所形成的培养基凝胶结构可控性好,菌落分布性好,易于填充并且具有良好的培养稳定性和可观测性,同时还便于筛选截取。
制备实施例3
本实施例中,与制备实施例1的区别仅在于,主体上管状的培养腔的距离出口端(指在使用时,培养基被挤出段)近处的内径大于距离出口端远的内径,即可以为由距离出口端远处向距离出口端近处逐渐变大(如成锥形或者喇叭形或者阶梯型等),本方案利于大量培养,有利于提高产出效率。
与上述实施例相区别的,培养完成后,培养基的挤出通过培养腔内的活塞移动实现,活塞与其所处的培养腔区段相配合。
以下为利用本发明方案的一种实施方案的具体操作,仅作为对本发明方案可行性的解释说明,而非对要求范围的限定:
需要的设备:恒温水浴锅,高纯氮气/氦气,100ml血清瓶,液体培养基所需各种生物化学试剂,培养基用低熔点琼脂糖,无菌刀片,超净工作台,切胶式管装分离器(50ml),5ml,50ml注射器。
分离流程:第一步,在密闭的已除氧的液体培养基中对目标微生物(产气微生物,如产甲烷菌或产氢菌)进行预富集培养(可以在100ml血清瓶中密闭,在恒温培养箱中震荡培养);可以通过定期测定目标产物浓度观测微生物的生长状况,如果是消耗气体的产物,如甲烷厌氧菌产生的甲烷,也可以通过测定添加的气体浓度变化观测微生物的生长状况;第二步,根据实验目的,当目标微生物生长达到快速生长期时,将预富集的菌体依次梯度稀释并转移到预先准备好的厌氧液体培养基中;第三步,将浓度稀释梯度为10-1~10-3的菌液,用5ml注射器吸2ml菌液注入在恒温水浴锅(50℃)中保温的血清瓶(内有50~60ml培养基,培养基包括1.5%琼脂、添加有0.1%刃天青,同时有持续的高纯氮气/氦气注入保持厌氧环境),再视培养需要可以加入100~200微升1%Na2S(视分离的微生物决定是否添加该物质)和100微升0.2mol/L半胱氨酸;第四步,盖好盖子的同时迅速将充气针头取出,摇晃均匀之后,迅速倒入仍在高纯氮气/氦气环境下的切胶式管状厌氧微生物分离培养装置的培养腔内,以少许溢出为好,然后迅速把盖子盖好,即形成封闭无氧环境;第五步,根据培养目标微生物的需要放入恒温培养箱中避光培养;第六步,每隔一定时间对培养基进行观察,如果出现培养基有膨胀就说明有微生物生长,而后,培养至合适的阶段(满足培养目的时)可以将固体培养基转移到超净工作台,将切胶式管状厌氧微生物分离培养装置打开(可以两端同时打开,用推动器(活塞)从一端向另一端慢慢推出),可以根据膨胀点(菌落生长点)所出现的位置对胶进行切割;第七步,将切割下的含有目标菌株的微生物群落的培养基再转移到厌氧的液体培养基中,通过50℃的水浴即可将胶中包含的微生物菌体释放到液体培养基中(由于所含琼脂很低,将液体培养基转移到恒温培养箱中也不会发生凝固现象)。第八步,利用分子生物学或者扫描电镜可以对分离的微生物进行纯菌鉴定、分析。第九步,如果尚未获得纯菌株可以重复以上步骤直到获得纯菌株为止。
如图1所示,切胶式管状厌氧微生物分离培养装置,包括内部形成有等内径的直管的管状的培养腔2的主体1,主体1两端开口(根据需要还可以设置匹配的塞子或者盖子,从而便于保持气密性而使整个培养基长期处于无氧环境),其中一个开口处具有外螺纹3,接种菌种后的培养基存在于培养腔2内:对厌氧微生物进行培养时,培养基被封闭在培养腔内;培养完成后,培养基从培养腔一端挤出(可以有推挤结构如(活塞等)从一端向另一端挤出),挤出时,可以视需要全部挤出或者部分挤出,如部分挤出时,在继续封闭后即可保持无氧的培养环境;而在对空缺部分进行惰性气体填充除氧后,更可以实现较为长期的无氧保存。
本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案,同样都在本发明要求保护的范围内;同时本发明方案所有列举或者未列举的实施例中,在同一实施例中的各个参数仅仅表示其技术方案的一个实例(即一种可行性方案),而各个参数之间并不存在严格的配合与限定关系,其中各参数在不违背公理以及本发明述求时可以相互替换,特别声明的除外。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段,还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本发明的具体实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.切胶式管状厌氧微生物分离培养装置,包括内部形成有管状的培养腔的主体:对厌氧微生物进行培养时,培养基被封闭在培养腔内;培养完成后,培养基从培养腔一端被全部地或者部分地挤出;所述切胶式管状厌氧微生物分离培养装置还包括与对应培养腔区段相配合的活塞:培养完成后,推动活塞,培养基从培养腔一端被全部地或者部分地挤出;所述活塞上还具有可拆卸的推杆。
2.根据权利要求1所述的切胶式管状厌氧微生物分离培养装置,其特征在于,所述主体上管状的培养腔的内径相同或者培养腔的距离出口端近处的内径大于距离出口端远处的内径。
3.根据权利要求2所述的切胶式管状厌氧微生物分离培养装置,其特征在于,所述主体上一端或者两端具有开口以及用于密闭培养腔的封闭结构。
4.根据权利要求1-3任一所述的切胶式管状厌氧微生物分离培养装置,其特征在于,所述主体上对应于封闭结构还设置有与封闭结构相配合的螺纹结构。
5.一种如权利要求1所述的切胶式管状厌氧微生物分离培养装置的厌氧微生物培养方法,至少包括如下步骤:
将含有菌液的培养基在恒温状态下注入切胶式管状厌氧微生物分离培养装置的主体的管状的培养腔,封闭培养腔;
在合适培养条件下,进行菌种培养;
培养完成后,将培养基全部地或者部分挤出,对获得的凝固态的含菌培养基全部地或者部分地切割分离,即获得培养完成的菌株。
6.根据权利要求5所述的厌氧微生物培养方法,其特征在于,主体上管状的培养腔的内径相同或者培养腔的距离出口端近处的内径大于距离出口端远的内径。
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