CN106867880B - 一种硫酸盐还原菌诱导碳酸盐矿物的一次性实验装置及其实验方法 - Google Patents

一种硫酸盐还原菌诱导碳酸盐矿物的一次性实验装置及其实验方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硫酸盐还原菌诱导碳酸盐矿物的一次性实验装置及其实验方法，该实验装置包括两个结构相同的培养瓶，所述培养瓶的瓶壁为具有放大功能的凸透镜形状，在培养瓶的瓶壁上部设置有进料管，在培养瓶的底部设置有通气口和矿物取出口，在瓶口设置有排气管、pH电极插口和氧化还原电极插口，在培养瓶的内部设置有醋酸铅试纸，所述培养瓶、进料管和排气管均是由聚苯乙烯材料制成的，所述两个培养瓶分别固定在稳固支架的两端，其中一个作为实验组培养瓶，另外一个作为对照组培养瓶。使用者利用本装置在实验室进行厌氧菌的培养时省时省力，且对照组和实验组在相同环境下同时培养，避免了很多干扰因素。

Description

一种硫酸盐还原菌诱导碳酸盐矿物的一次性实验装置及其实 验方法
技术领域
本发明涉及生物实验装置领域，具体涉及一种硫酸盐还原菌诱导碳酸盐矿物的一次性实验装置及其实验方法。
背景技术
近年来，由于地质微生物学的兴起，利用微生物诱导矿物成为人们的研究热点。由于微生物本身及其分泌物的影响，微生物诱导得到的矿物与化学合成得到的矿物在性质上具有显著的差异。在硫酸盐还原菌诱导碳酸盐矿物实验中，对于硫酸盐还原菌这种厌氧菌的培养的方法主要是Hungate滚管技术、厌氧手套箱技术等，由于这些厌氧培养技术设备条件要求高，价格比较昂贵，操作较为繁琐，一般实验室不具备条件而限制了对厌氧菌研究工作的广泛开展。
发明内容
基于上述技术问题，本发明提供一种硫酸盐还原菌诱导碳酸盐矿物的一次性实验装置，以及采用该实验装置的实验方法，以方便在一般实验室进行实验，便于推广厌氧菌的研究工作。
本发明所采用的技术解决方案是：
一种硫酸盐还原菌诱导碳酸盐矿物的一次性实验装置，包括两个结构相同的培养瓶，所述培养瓶的瓶壁为具有放大功能的凸透镜形状，在培养瓶的瓶壁上部设置有进料管，在进料管上设置有第一闸阀，在培养瓶的底部设置有通气口和矿物取出口，在通气口处设置有第一无菌滤膜，培养瓶的瓶口封闭，在瓶口处设置有排气管，在排气管上设置有第二闸阀，在排气管的管口处设置有第二无菌滤膜，在培养瓶的瓶口处还设置有用于插入pH电极的pH电极插口和用于插入氧化还原电极的氧化还原电极插口，在培养瓶的内部设置有醋酸铅试纸，所述培养瓶、进料管和排气管均是由聚苯乙烯材料制成的，所述两个培养瓶分别固定在稳固支架的两端，其中一个作为实验组培养瓶，另外一个作为对照组培养瓶。
优选的，所述培养瓶在需要冲氮气时，通气口通过螺纹旋钮与氮气管连接；所述通气口在与培养瓶的底部连接部位设置有一个在冲入氮气时打开，停止冲氮气时闭合的瓣膜，所述瓣膜也是由聚苯乙烯材料制成的。
优选的，所述通气口、矿物取出口、pH电极插口以及氧化还原电极插口不使用时均采用橡胶塞封闭。
优选的，所述稳固支架是由一根竖向设置的圆柱和位于圆柱顶端的三角顶板以及位于圆柱底端的三角底板连接形成，所述培养瓶连接在三角顶板和三角底板的端部之间。
优选的，所述稳固支架也是由聚苯乙烯材料制成的，稳固支架与实验组培养瓶和对照组培养瓶为一体式连接。
优选的，所述三角顶板上设置有用于固定LED灯的第一挂钩和用于悬挂实验记录簿和记录笔的第二挂钩。
优选的，所述通气口设置1个，位于培养瓶的底部中心，所述矿物取出口设置4个，在培养瓶的底部周圈均匀分布。
一种硫酸盐还原菌诱导碳酸盐矿物的实验方法，采用上述的实验装置，包括以下步骤：
A、在无菌环境中，打开进料管上的第一闸阀，将已灭菌的硫酸盐还原菌培养基通过进料管等量注入实验组培养瓶和对照组培养瓶中，再通过进料管向实验组培养瓶和对照组培养瓶中等量注入预先配好的已进行过无菌操作的用于诱导碳酸盐矿物的Mg/Ca比溶液，关闭第一闸阀；
B、打开排气管上的第二闸阀，将已灭菌的氧化还原电极接通电源插入实验组培养瓶和对照组培养瓶的溶液中，通过通气口给实验组培养瓶和对照组培养瓶内充入高纯氮气，直至实验组培养瓶和对照组培养瓶内溶液氧化还原电位到-100mV以下，停止通气，封闭通气口，关闭第二闸阀，切断电极电源，在无菌环境中取出氧化还原电极，封闭氧化还原电极插口；
C、在无菌环境中，打开进料管上的第一闸阀，通过进料管给实验组培养瓶中接入硫酸盐还原菌，然后给实验组培养瓶和对照组培养瓶中各注入一层已灭菌的液体石蜡，关闭第一闸阀。
D、将上述装置置于培养箱中培养，定期观察醋酸铅试纸颜色变化，并插入已灭菌过的pH电极测定溶液的pH值，在记录簿上记录实验现象及数据，培养一段时间，待培养瓶中有矿物沉淀生成，通过培养瓶底部的矿物取出口取出矿物进行分析研究。
本发明的有益技术效果是：
本发明通过具体的结构设计，使得实验组和对照组可以同时在相同环境中进行反应，大大减少了实验人员的工作量，且避免了很多无关因素的干扰，对比效果真实明显，培养瓶由无菌聚苯乙烯材料制成，价格低廉，用于一次性使用，适合厌氧菌培养的推广。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：
图1为本发明的结构原理示意图；
图2为本发明中实验组培养瓶底部的结构示意图；
图3为本发明实验组培养瓶中通气口冲氮气时的结构示意图；
图4为本发明实验组培养瓶中通气口封堵时的结构示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种硫酸盐还原菌诱导碳酸盐矿物的一次性实验装置及其实验方法，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明作详细说明。
结合附图，一种硫酸盐还原菌诱导碳酸盐矿物的一次性实验装置，包括两个结构相同的培养瓶，其中一个培养瓶作为实验组培养瓶1，另外一个培养瓶作为对照组培养瓶2。实验组培养瓶1和对照组培养瓶2均呈试管状，其瓶壁3为具有放大功能的凸透镜形状，以方便实验过程中清楚观察瓶内情况。在实验组培养瓶1的瓶壁上部设置有用于加入物料的进料管101，在进料管101上设置有第一闸阀102，在实验组培养瓶1的底部设置有通气口103和用于取出生成矿物的矿物取出口104，在通气口103处设置有第一无菌滤膜105。实验组培养瓶1的瓶口采用端盖封闭，在瓶口处设置有排气管106，在排气管106上设置有第二闸阀107，在排气管106的管口处设置有第二无菌滤膜108。在实验组培养瓶1的瓶口处还设置有pH电极插口和氧化还原电极插口，分别用于在实验需要时插入pH电极1010和氧化还原电极1011。在实验组培养瓶1的内部设置有醋酸铅试纸109。在对照组培养瓶2的上部设置有用于加入物料的进料管201，在进料管201上设置有第一闸阀202，在对照组培养瓶2的底部设置有通气口203和用于取出生成矿物的矿物取出口204，在通气口203处设置有第一无菌滤膜。对照组培养瓶2的瓶口采用端盖封闭，在瓶口处设置有排气管206，在排气管206上设置有第二闸阀207，在排气管206的管口处设置有第二无菌滤膜208。在对照组培养瓶2的瓶口处还设置有pH电极插口和氧化还原电极插口，分别用于在实验需要时插入pH电极2010和氧化还原电极2011。在对照组培养瓶2的内部设置有醋酸铅试纸209。上述实验组培养瓶1、对照组培养瓶2、进料管101、进料管201、排气管106、排气管206以及培养瓶瓶口处的封堵端盖均是由无菌聚苯乙烯材料制成的，成本低廉，用于一次性使用。
上述实验组培养瓶上的第一无菌滤膜105、第二无菌滤膜108，以及对照组培养瓶上的第一无菌滤膜、第二无菌滤膜208均是用于避免细菌进入培养瓶。醋酸铅试纸109和醋酸铅试纸209分别用以检测实验组培养瓶1和对照组培养瓶2中硫酸盐还原菌的气体产物。
上述通气口103、通气口203、矿物取出口104、矿物取出口204、pH电极插口以及氧化还原电极插口在不使用时均采用橡胶塞4封闭。上述实验组培养瓶1和对照组培养瓶2在需要冲氮气时，通气口103和通气口203分别通过螺纹旋钮与氮气管5连接。所述通气口103在与实验组培养瓶1的底部连接部位以及通气口203在与对照组培养瓶2的底部连接部位分别设置有一个在冲入氮气时打开，停止冲氮气时闭合的瓣膜6，所述瓣膜6也是由聚苯乙烯材料制成的。
上述实验组培养瓶1和对照组培养瓶2分别固定在稳固支架7的两端。所述稳固支架7是由一根竖向设置的圆柱701和位于圆柱顶端的三角顶板702以及位于圆柱701底端的三角底板703连接形成，整体结构稳固。实验组培养瓶1和对照组培养瓶2均连接在三角顶板702和三角底板703的端部之间。具体实验时，实验组和对照组可以同时在相同环境中进行反应，对比效果真实明显。
进一步的，上述稳固支架7也是由聚苯乙烯材料制成的，稳固支架7与实验组培养瓶1和对照组培养瓶2为一体式连接。
进一步的，上述三角顶板702上设置有两个挂钩，其中一个挂钩用于固定LED灯8，LED灯8在观察瓶内实验现象时提供光源，另外一个挂钩用于悬挂实验记录簿9和记录笔10，方便记录和查阅实验现象。
上述通气口103设置1个，位于实验组培养瓶1的底部中心，矿物取出口104设置4个，在实验组培养瓶1的底部周圈均匀分布。相应的，上述通气口203设置1个，位于对照组培养瓶2的底部中心，矿物取出口204设置4个，在对照组培养瓶2的底部周圈均匀分布。
采用上述实验装置进行硫酸盐还原菌诱导碳酸盐矿物的实验方法，依次包括以下步骤：
第一步、配制下列溶液：
溶液1、K2HPO4 0.5g，NH4Cl 1g，CaCl2 0.1g，MgSO4·7H2O 2g，酵母浸粉 1g，60％的乳酸钠溶液6mL，Na2SO4 0.5g，蒸馏水 950mL，pH调节至7.2。
溶液2、Fe(NH4)2(SO4)2 0.5g，抗坏血酸 0.5g，L-Cys半胱氨酸 0.5g，蒸馏水50mL。
溶液3、用于诱导碳酸盐矿物的Mg/Ca比溶液。
第二步、给装置中加入物料：
1、将溶液1放入灭菌锅中121℃灭菌20min并冷却；在无菌环境中将溶液2和溶液3用0.22μm滤膜过滤除菌，打开第一闸阀102和第一闸阀202，通过进料管101和进料管201向实验组培养瓶1和对照组培养瓶2中加入等量已灭菌的溶液1、溶液2和溶液3，关闭第一闸阀102和第一闸阀202。
2、打开实验组培养瓶1上的第二闸阀107和对照组培养瓶2上的第二闸阀207，将已灭菌的氧化还原电极1011和氧化还原电极2011接通电源分别插入实验组培养瓶1和对照组培养瓶2的溶液中，打开实验组培养瓶1和对照组培养瓶2的通气口橡胶塞，通过通气口103和通气口203分别给实验组培养瓶1和对照组培养瓶2内充入高纯氮气，直至两个培养瓶内溶液氧化还原电位到-100mV以下，停止通气，塞紧通气口橡胶塞，关闭第二闸阀107和第二闸阀207，切断电极电源，在无菌环境中拿出氧化还原电极1011和氧化还原电极2011，封闭氧化还原电极插口。
3、在无菌环境中，打开实验组培养瓶1的第一闸阀102，向溶液中接入硫酸盐还原菌，再注入一层灭过菌的液体石蜡封口，关闭第一闸阀102；打开对照组培养瓶2的第一闸阀202，注入液体石蜡封口，关闭第二闸阀202。
第三步、培养观察记录现象：
将上述装置放入培养箱中培养，定期取出上述装置，观察醋酸铅试纸109和醋酸铅试纸209的颜色变化，并分别在实验组培养瓶1和对照组培养瓶2中插入已灭菌过的pH电极1010和pH电极2010，测定溶液的pH，在记录簿上记录实验现象及数据，接通LED灯8的电源，通过具有放大镜功能的培养瓶瓶壁观察溶液中是否有矿物沉淀生成。
培养一段时间，待培养瓶中有矿物沉淀生成，用注射器通过实验组培养瓶底部的矿物取出口104和对照组培养瓶底部的矿物取出口204取出矿物沉淀进行矿物学分析，研究硫酸盐还原菌在诱导碳酸盐岩中的作用。
上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。
需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员所做出的任何等同方式，或明显变型方式均应在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种硫酸盐还原菌诱导碳酸盐矿物的一次性实验装置，其特征在于：包括两个结构相同的培养瓶，所述培养瓶的瓶壁为具有放大功能的凸透镜形状，在培养瓶的瓶壁上部设置有进料管，在进料管上设置有第一闸阀，在培养瓶的底部设置有通气口和矿物取出口，在通气口处设置有第一无菌滤膜，培养瓶的瓶口封闭，在瓶口处设置有排气管，在排气管上设置有第二闸阀，在排气管的管口处设置有第二无菌滤膜，在培养瓶的瓶口处还设置有用于插入pH电极的pH电极插口和用于插入氧化还原电极的氧化还原电极插口，在培养瓶的内部设置有醋酸铅试纸，所述培养瓶、进料管和排气管均是由聚苯乙烯材料制成的，所述两个培养瓶分别固定在稳固支架的两端，其中一个作为实验组培养瓶，另外一个作为对照组培养瓶；
所述培养瓶在需要冲氮气时，通气口通过螺纹旋钮与氮气管连接；所述通气口在与培养瓶的底部连接部位设置有一个在冲入氮气时打开，停止冲氮气时闭合的瓣膜，所述瓣膜也是由聚苯乙烯材料制成的；
所述稳固支架是由一根竖向设置的圆柱和位于圆柱顶端的三角顶板以及位于圆柱底端的三角底板连接形成，所述培养瓶连接在三角顶板和三角底板的端部之间。
2.根据权利要求1所述的一种硫酸盐还原菌诱导碳酸盐矿物的一次性实验装置，其特征在于：所述通气口、矿物取出口、pH电极插口以及氧化还原电极插口不使用时均采用橡胶塞封闭。
3.根据权利要求1所述的一种硫酸盐还原菌诱导碳酸盐矿物的一次性实验装置，其特征在于：所述稳固支架也是由聚苯乙烯材料制成的，稳固支架与实验组培养瓶和对照组培养瓶为一体式连接。
4.根据权利要求1所述的一种硫酸盐还原菌诱导碳酸盐矿物的一次性实验装置，其特征在于：所述三角顶板上设置有用于固定LED灯的第一挂钩和用于悬挂实验记录簿和记录笔的第二挂钩。
5.根据权利要求1所述的一种硫酸盐还原菌诱导碳酸盐矿物的一次性实验装置，其特征在于：所述通气口设置1个，位于培养瓶的底部中心，所述矿物取出口设置4个，在培养瓶的底部周圈均匀分布。
6.一种硫酸盐还原菌诱导碳酸盐矿物的实验方法，采用如权利要求1-5中任一权利要求所述的实验装置，其特征在于包括以下步骤：
A、在无菌环境中，打开进料管上的第一闸阀，将已灭菌的硫酸盐还原菌培养基通过进料管等量注入实验组培养瓶和对照组培养瓶中，再通过进料管向实验组培养瓶和对照组培养瓶中等量注入预先配好的已进行过无菌操作的用于诱导碳酸盐矿物的Mg/Ca比溶液，关闭第一闸阀；
B、打开排气管上的第二闸阀，将已灭菌的氧化还原电极接通电源插入实验组培养瓶和对照组培养瓶的溶液中，通过通气口给实验组培养瓶和对照组培养瓶内充入高纯氮气，直至实验组培养瓶和对照组培养瓶内溶液氧化还原电位到-100mV以下，停止通气，封闭通气口，关闭第二闸阀，切断电极电源，在无菌环境中取出氧化还原电极，封闭氧化还原电极插口；
C、在无菌环境中，打开进料管上的第一闸阀，通过进料管给实验组培养瓶中接入硫酸盐还原菌，然后给实验组培养瓶和对照组培养瓶中各注入一层已灭菌的液体石蜡，关闭第一闸阀；
D、将上述装置置于培养箱中培养，定期观察醋酸铅试纸颜色变化，并插入已灭菌过的pH电极测定溶液的pH值，在记录簿上记录实验现象及数据，培养一段时间，待培养瓶中有矿物沉淀生成，通过培养瓶底部的矿物取出口取出矿物进行分析研究。
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