CN107764754A - 一种微生物生物量的在线检测方法 - Google Patents

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陈意民
马海霞
陈瑞凤
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    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
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Abstract

本发明公开了一种微生物生物量的在线检测方法及装置，所述装置包括容器、光源和光照计，利用该装置检测微生物生物量的方法包括：在容器中加入空白培养基，打开设置于容器一侧的光源，在容器的另一侧检测初始光照强度为L0；在培养基中接入一定量的微生物，经培养后，检测同一位置的光照强度为L1；根据L0和L1计算吸光度α值，通过查询吸光度‑生物量标准曲线，推算微生物的生物量。本发明无需特定波长的光源和特殊的检测设备，使用普通光源和光照计即可，装置构造简单，操作简便，成本低，易于实施，可在不打断微生物培养的情况下，实现对微生物生物量的快速在线检测。

Description

一种微生物生物量的在线检测方法
技术领域
本发明涉及微生物培养技术领域，特别是涉及一种微生物生物量的在线检测方法及装置。
背景技术
生物量是指某一时间单位面积内所含一个或一个以上生物种，或所含一个生物群落中所有生物种的总个数或总干重。生物量反映了微生物浓度的多少，通常采用显微镜进行细胞计数和体积测量，然后计算得到微生物生物量，该方法比较繁琐和耗时，而且需要具备丰富的微生物学知识和检测经验。此外，在微生物培养过程中，通常需取样测量微生物的生物量，由于不能全程自动监控细胞的培养过程，往往需要测量数次离线值，直到达到要求，每次取样都增加了染菌的风险，费时费力，劳动强度大。基于上述原因，生物量在实际检测中的应用受到很大限制。
中国发明专利CN106896090A提供了一种淡水蓝藻生物量检测系统，选用特定的激发波长与发射波长，在数据处理中采用抗干扰解耦多元校正模型算法，以提高检测精确度。该发明需采用特定波长的光源和特殊的检测设备，对检测条件要求严格，操作繁琐。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简便、快速、在线检测微生物生物量的方法及装置。
为了实现本发明目的，本发明的第一方面，提供了一种微生物生物量的在线检测方法，包括如下步骤：
(1)在容器中加入空白培养基，打开设置于容器一侧的光源，在容器的另一侧检测初始光照强度为L0；
(2)在空白培养基中接入微生物，经培养后，检测同一位置的光照强度为L1；
(3)根据公式α＝(L0-L1)/L0计算吸光度值，通过查询吸光度-生物量标准曲线，推算微生物的生物量。
进一步的，步骤(1)中，所述光源设置于容器的外侧，所述容器为透明的。
进一步的，步骤(1)中，所述光源设置于容器的内侧。
进一步的，步骤(1)和(2)中，检测所述的光照强度L0和L1时，周围的环境为黑暗的。
进一步的，步骤(1)和(2)中，采用光照计检测所述的光照强度L0和L1。
进一步的，步骤(3)中，所述吸光度-生物量标准曲线的绘制方法为：在容器中加入空白培养基，打开设置于容器一侧的光源，在容器的另一侧检测初始光照强度为L0；向容器加入不同生物量浓度梯度的微生物，分别在同一位置测出光照强度为L1；根据公式α＝(L0-L1)/L0计算吸光度值，以吸光度α值为横坐标，相对应的生物量为纵坐标，绘制吸光度-生物量标准曲线。
进一步的，所述微生物选自微藻、细菌、酵母中的一种。
本发明的第二方面，提供了一种微生物生物量的在线检测装置，其特征在于，包括容器、光源和光照计，所述光源设置于容器的一侧，所述光照计设置于容器的另一侧。
进一步的，所述光源设置于容器的外侧，所述容器为透明的。
进一步的，所述光源设置于容器的内侧。
本发明的有益效果是：
1.无需特定波长的光源和特殊的检测设备，使用普通光源和光照计即可，装置构造简单，操作简便，成本低，易于实施；
2.可在不打断微生物培养的情况下，实现对微生物生物量的快速在线检测，全程实时监控微生物细胞的培养过程，有效提高检测效率，避免染菌，减轻操作人员的劳动强度；
3.检测结果准确，拟合程度高，相关系数R2可达0.98以上；
4.可广泛应用于微藻、细菌和酵母等微生物生物量的在线检测。
附图说明
图1为本发明实施例所公开的一种微生物生物量的在线检测装置结构示意图。
图2为本发明实施例1所公开的液体厚度为1.5cm时的吸光度与生物量的标准曲线图。
图3为本发明实施例2所公开的液体厚度为4.5cm时的吸光度与生物量的标准曲线图。
附图标号说明：1-容器，2-光源，3-光照计。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
以下实施例所用的微藻为雨生红球藻，所用的空白培养基为BBM培养基。
实施例1
一种微生物生物量的在线检测装置，如图1所示，该装置包括：容器1、光源2、光照计3，容器1为透明的柱体容器，光源2设置于容器1的外侧的底端，光照计3设置于容器1的外侧的顶端。
利用上述装置检测微生物生物量的方法：
绘制吸光度-生物量标准曲线：向容器1中加入100ml空白培养基(液体厚度＝1.5cm)，在周围黑暗的条件下打开光源2，用光照计3测得初始光照强度L0为574Lux。同样方法，向容器1中分别加入6种不同生物量浓度梯度的藻液(称取重量分别为0.18g、0.34g、0.52g、0.68g、0.8g、1.0g的雨生红球藻，分别加入体积为1L的空白培养基中，搅拌均匀，即得不同生物量浓度梯度的藻液)100ml，分别测出对应的光照强度为L1。根据公式α＝(L0-L1)/L0计算吸光度，以吸光度α值为横坐标，相对应的生物量为纵坐标，绘制吸光度-生物量标准曲线，如图2所示，吸光度值与生物量呈指数相关。
检测未知生物量：向空容器1中加入100ml空白培养基(液体厚度＝1.5cm)，在周围黑暗的条件下打开光源2，用光照计3测得初始光照强度L0为574Lux。将处于对数生长期的藻种接种到上述空白培养基中，25℃恒温培养36小时后，在周围黑暗的条件下打开光源1，检测同一位置的光照强度L1为304Lux。根据公式计算吸光度α＝(L0-L1)/L0＝0.47，通过查询图2的吸光度-生物量标准曲线，推算微生物的生物量为0.4g/L。
实施例2
一种微生物生物量的在线检测装置，同实施例1。
利用上述装置检测微生物生物量的方法：
绘制吸光度-生物量标准曲线：向容器1中加入300ml空白培养基(液体厚度＝4.5cm)，在周围黑暗的条件下打开光源2，用光照计3测得初始光照强度L0为574Lux。同样方法，向容器1中分别加入6种不同生物量浓度梯度的藻液(称取重量分别为0.18g、0.34g、0.52g、0.68g、0.8g、1.0g的雨生红球藻，分别加入体积为1L的空白培养基中，搅拌均匀，即得不同生物量浓度梯度的藻液)300ml，分别测出对应的光照强度L1。根据公式α＝(L0-L1)/L0计算吸光度，以吸光度α值为横坐标，相对应的生物量为纵坐标，绘制吸光度-生物量标准曲线，如图3所示，吸光度值与生物量呈指数相关。
检测未知生物量：向容器1中加入300ml空白培养基(液体厚度＝4.5cm)，在周围黑暗的条件下打开光源2，用光照计3测得初始光照强度L0为574Lux。将处于对数生长期的藻种接种到上述空白培养基中，25℃恒温培养48小时后，在周围黑暗的条件下打开光源1，检测同一位置的光照强度L1为98Lux。根据公式计算吸光度α＝(L0-L1)/L0＝0.83，通过查询图3的吸光度-生物量标准曲线，推算微生物的生物量为0.6g/L。
实施例1和实施例2的试验结果表明，等液体厚度的微生物培养液，吸光度α随着生物量浓度的增加而增加，并且呈指数相关的关系；在生物量浓度相同的情况下，吸光度α随着测量培养液厚度的增加而增加。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种微生物生物量的在线检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在容器中加入空白培养基，打开设置于容器一侧的光源，在容器的另一侧检测初始光照强度为L0；
(2)在空白培养基中接入微生物，经培养后，检测同一位置的光照强度为L1；
(3)根据公式α＝(L0-L1)/L0计算吸光度值，通过查询吸光度-生物量标准曲线，推算微生物的生物量。
2.根据权利要求1所述的微生物生物量的在线检测方法，其特征在于，步骤(1)中，所述光源设置于容器的外侧，所述容器为透明的。
3.根据权利要求1所述的微生物生物量的在线检测方法，其特征在于，步骤(1)中，所述光源设置于容器的内侧。
4.根据权利要求1所述的微生物生物量的在线检测方法，其特征在于，步骤(1)和(2)中，检测所述的光照强度L0和L1时，周围的环境为黑暗的。
5.根据权利要求1所述的微生物生物量的在线检测方法，其特征在于，步骤(1)和(2)中，采用光照计检测所述的光照强度L0和L1。
6.根据权利要求1所述的微生物生物量的在线检测方法，其特征在于，步骤(3)中，所述吸光度-生物量标准曲线的绘制方法为：
在容器中加入空白培养基，打开设置于容器一侧的光源，在容器的另一侧检测初始光照强度为L0；
向容器加入不同生物量浓度梯度的微生物，分别在同一位置测出光照强度为L1；
根据公式α＝(L0-L1)/L0计算吸光度值，以吸光度α值为横坐标，相对应的生物量为纵坐标，绘制吸光度-生物量标准曲线。
7.根据权利要求1所述的微生物生物量的在线检测方法，其特征在于，所述微生物选自微藻、细菌、酵母中的一种。
8.一种微生物生物量的在线检测装置，其特征在于，包括容器、光源和光照计，所述光源设置于容器的一侧，所述光照计设置于容器的另一侧。
9.根据权利要求8所述的微生物生物量的在线检测装置，其特征在于，所述光源设置于容器的外侧，所述容器为透明的。
10.根据权利要求8所述的微生物生物量的在线检测装置，其特征在于，所述光源设置于容器的内侧。
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