
(一)培養(yǎng)基的類型
培養(yǎng)基的種類很多,為了研究方便,通常根據(jù)培養(yǎng)基的一些性質(zhì)把它們分為不同的類型。
1.根據(jù)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的來源不同來區(qū)分
(1)合成培養(yǎng)基 由已知化學(xué)成分及數(shù)量的化學(xué)藥品配制而成。它適合于某些定量工作的研究,以減少不能控制的因素。此外,培養(yǎng)自養(yǎng)菌也是用成分簡(jiǎn)單的無機(jī)鹽類配制的培養(yǎng)基。
(2)天然培養(yǎng)基用天然物質(zhì)或其浸出汁配制而成。肉汁、酵母浸出汁、麥芽汁、米曲汁、豆芽汁、馬鈴薯汁、麩皮等都是常用的天然營(yíng)養(yǎng)原料,適合于培養(yǎng)許多異養(yǎng)型微生物。
(3)半合成培養(yǎng)基由部分天然物質(zhì)和一些成分已知的化學(xué)藥品配制而成。
2.根據(jù)培養(yǎng)基的用途區(qū)分
(1)基礎(chǔ)培養(yǎng)基其組成物質(zhì)能基本上滿足一般微生物生長(zhǎng)繁殖的需要。它的主要作用是促使微生物良好地生長(zhǎng)。例如牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基,是適合于細(xì)菌培養(yǎng)的一種基礎(chǔ)培養(yǎng)基;馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)基是適合于霉菌培養(yǎng)的基礎(chǔ)培養(yǎng)基;麥芽汁培養(yǎng)基適合于酵母菌及霉菌培養(yǎng);高氏一號(hào)培養(yǎng)基適合于放線菌的培養(yǎng)。
(2)富集培養(yǎng)基由基礎(chǔ)培養(yǎng)基加入某些特殊的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),如血液、血清、酵母膏或其他生長(zhǎng)因子而成,用以培養(yǎng)某些對(duì)營(yíng)養(yǎng)要求較特殊的微生物。例如有些霉菌缺乏一種或數(shù)種氨基酸合成的能力,則培養(yǎng)時(shí)在馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)基中加入相應(yīng)的氨基酸或適量的蛋白胨,就可使這些霉菌正常生長(zhǎng)。
(3)選擇培養(yǎng)基它是根據(jù)微生物對(duì)某一化學(xué)物質(zhì)的不同抗性或?qū)δ撤N營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的特殊需求而設(shè)計(jì)的培養(yǎng)基,常被用來分離某一種或某一類特定的微生物。例如含有青霉素或鏈霉素等抗生素的培養(yǎng)基,可以從混雜的微生物群體中,分離出霉菌或酵母菌;用纖維素為唯一碳源的培養(yǎng)基,可分離得到分解纖維素的微生物。
(4)鑒別培養(yǎng)基主要用于菌種的鑒定。這種培養(yǎng)基中含有某些化學(xué)藥品或指示劑,當(dāng)某種微生物在該培養(yǎng)基中生長(zhǎng)時(shí),可表現(xiàn)出一種特殊的特征,使不同種類的微生物被區(qū)分開。
3.根據(jù)培養(yǎng)基的狀態(tài)區(qū)分
根據(jù)培養(yǎng)基制成后的狀態(tài),可將培養(yǎng)基分為固體培養(yǎng)基、液體培養(yǎng)基和半固體培養(yǎng)基。它們之間的區(qū)別在于是否加有凝固劑以及凝固程度?勺鳛榕囵B(yǎng)基凝固劑的物質(zhì)主要有瓊脂、明膠、硅膠等。瓊脂是目前比較理想的凝固劑,它是從海藻中提取的一種多糖,不被絕大多數(shù)微生物所分解利用,具有較高的熔點(diǎn)(96℃以上),較低的凝固點(diǎn)(40℃),且對(duì)微生物沒有毒性。固體培養(yǎng)基一般加瓊脂1.5%~2.0%,半固體培養(yǎng)基一般加瓊脂0.2%~0.7%,液體培養(yǎng)基中則不加凝固劑。用一些天然固形物作培養(yǎng)基時(shí),也稱為固體培養(yǎng)基。各種狀態(tài)培養(yǎng)基的用途如下:
(1)固體培養(yǎng)基可以使所培養(yǎng)的微生物形成肉眼可見的菌落。在微生物分離、鑒定、計(jì)數(shù)和保藏等方面都采用這種培養(yǎng)基。
(2)半固體培養(yǎng)基在實(shí)驗(yàn)室中主要用來培養(yǎng)細(xì)菌,觀察細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)特性等。
(3)液體培養(yǎng)基容易使培養(yǎng)體系內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)保持均勻狀態(tài),有利于微生物充分利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),積累代謝產(chǎn)物,所以在實(shí)驗(yàn)室和發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛采用。
。ǘ┲苽渑囵B(yǎng)基的一般原則
(1)所有微生物的培養(yǎng)基都應(yīng)包含有碳源、氮源(有機(jī)氮、無機(jī)氮)、水及無機(jī)鹽類,有些微生物生長(zhǎng)還需要某種特殊的生長(zhǎng)素。
(2)根據(jù)培養(yǎng)微生物的目的來選擇合適的營(yíng)養(yǎng)物。例如能利用纖維素的微生物在以葡萄糖為碳源的培養(yǎng)基中能正常生長(zhǎng);但如果是為了獲得纖維素酶,則培養(yǎng)基中的碳源應(yīng)該選用纖維素,以利于誘導(dǎo)細(xì)胞合成纖維素酶。
(3)在不影響培養(yǎng)效果的前提下,還應(yīng)從經(jīng)濟(jì)、易得、配制方便等方面加以考慮選擇培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。這方面,在配制工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基時(shí)尤為重要。
(4)各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)必須適量添加,合理配比。培養(yǎng)基中碳源和氮源的含量及比例對(duì)微生物的生長(zhǎng)、代謝都有很大的影響。過高或過低的碳源和氮源含量都會(huì)抑制微生物的生長(zhǎng)。在配制培養(yǎng)基時(shí)考慮更多的是碳源和氮源含量的比值,即C/N的問題。就一般菌體培養(yǎng)而言,細(xì)菌、酵母菌需要較多的氮素營(yíng)養(yǎng)物,培養(yǎng)基的C/N在5:1左右;霉菌則需要較多的碳素營(yíng)養(yǎng)物,培養(yǎng)基的C/N在10:1左右。對(duì)于工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn),則要通過調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的C/N來控制微生物的代謝。各種礦質(zhì)元素的含量,也要嚴(yán)格控制和均衡,某種單一元素含量過高,可影響其他礦質(zhì)元素的吸收,甚至對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生毒害作用。配制培養(yǎng)基時(shí),通用一些多功能的無機(jī)鹽提供礦質(zhì)元素。例如將適量KH2P04和Na2HPO4添加到培養(yǎng)基中不僅可作為微生物K、Na、P這三種礦質(zhì)元素的來源,而且這兩種鹽還可作為緩沖劑,穩(wěn)定培養(yǎng)基的酸堿度。
。5)各種微生物都有一定的生長(zhǎng)pH范圍和最適的生長(zhǎng)pH。因此必須把培養(yǎng)基的pH調(diào)到微生物適宜生長(zhǎng)范圍。一般來說,細(xì)菌適宜于中性至偏堿性的環(huán)境,其生長(zhǎng)的pH范甚多在4~10,最適生長(zhǎng)pH通常為7.0~7.5;酵母菌和霉菌適宜生長(zhǎng)在偏酸性的環(huán)境中,其生長(zhǎng)pH范圍多在1~8,最適生長(zhǎng)pH多為4.5~6。
(6)培養(yǎng)基的滲透壓是由各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度決定的。大多數(shù)微生物在正常營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度的滲透壓下就能良好生長(zhǎng);但有的微生物的生長(zhǎng)需要有較高的滲透壓。為此,可額外加入些糖或無機(jī)鹽來調(diào)節(jié)滲透壓。發(fā)酵工業(yè)上高濃度的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)有利于增加產(chǎn)量和提高設(shè)備的利用率,但過高的滲透壓會(huì)抑制菌體生長(zhǎng),所以要根據(jù)生產(chǎn)菌的滲透壓特性,來配制適當(dāng)?shù)臓I(yíng)養(yǎng)物濃度的基質(zhì)。
(三)培養(yǎng)基的制備方法
培養(yǎng)基種類很多,釀酒工業(yè)上培養(yǎng)霉菌及酵母菌一般均采用自然培養(yǎng)基。下面是幾種釀酒常用養(yǎng)基的配制方法。
1.米曲汁培養(yǎng)基的制備
將洗凈的大米,常溫下浸泡,將水濾去后,蒸米40min,取出加一定量的冷水,并將米粒搓散,再蒸,散冷后接種黃曲霉或米曲霉的三角瓶原菌,在保溫箱中培養(yǎng),待米粒變黃未生出孢子時(shí),取出干燥備用;取米曲于4倍水中,于60℃糖化3~4h。用碘液試之不呈藍(lán)色反應(yīng)后,繼續(xù)加熱到90℃,過濾得米曲汁,備用;米曲汁加瓊脂1.8%~2%,加熱溶解后,分裝于試管中,加棉塞,高壓滅菌30min后放置成斜面,待其凝固后,在32℃保溫箱中培養(yǎng)干燥5~7d,等試管壁上無凝結(jié)水,培養(yǎng)基上無雜菌后即可使用。在無菌條件下,向試管斜面培養(yǎng)基上接曲霉菌孢子少許,在32℃保溫箱中培養(yǎng)6d,等孢子成熟后,檢查有無雜菌,取出放在冰箱中備用。
2.葡萄糖豆芽汁培養(yǎng)基的制備
將黃豆用水沖洗干凈,浸泡12~15h(夏季應(yīng)注意換水l~2次),使黃豆吸水膨脹。然后倒去余水,放于瓷盤等容器內(nèi),上蓋濕布,20~25℃保溫,每天用溫水沖洗1~2次,至芽長(zhǎng)5cm左右時(shí)即可使用。黃豆發(fā)芽的另一個(gè)方法是將浸泡過的黃豆放在用水拌濕的鋸木屑內(nèi),黃豆即可發(fā)芽生長(zhǎng)。該法優(yōu)點(diǎn)是生長(zhǎng)過程中不需要管理,而且生長(zhǎng)迅速。也可買市售的黃豆芽。洗凈的黃豆芽lOOg,加水1OOOmL,煮沸40min,用紗布過濾,濾液用水補(bǔ)充至原來的體積(lOOOmL),即為10%的豆芽汁。如加入適量的葡萄糖,則為葡萄糖豆芽汁培養(yǎng)基。
3.麥芽汁培養(yǎng)基的制備
普通大麥浸泡1d,置于木制或草制筐內(nèi),面上蓋1層濕布,保溫20℃左右,每天沖水1~2次,至芽長(zhǎng)為大麥本身的1倍時(shí),即可風(fēng)干,搗碎,制成大麥芽粉。也可買現(xiàn)成的麥芽。lkg大麥芽粉,加55~60℃溫水4kg左右,在55~60℃水浴鍋中保溫糖化3~4h,至液體中加碘無淀粉反應(yīng)為止(檢查方法同米曲汁制備)。再用紗布過濾,裝瓶加棉塞,并包扎油紙,0.1MPa蒸汽高壓滅菌25~30min,殺菌后雜質(zhì)沉淀,貯存?zhèn)溆谩?
麥芽汁制備的另一個(gè)方法是稱取大米0.5kg,加水3~3.5kg,煮成稀飯,涼至60℃,加麥芽粉0.5kg,攪拌均勻,55~60℃保溫,水浴鍋糖化4~6h,過濾,所得濾液即為麥芽汁。其濃度約為13°Bx。這種方法一般在麥芽供應(yīng)不足時(shí)采用。
4.葡萄糖馬鈴薯培養(yǎng)基制備
將馬鈴薯去皮切成薄片,切片后立即浸于水中,以免氧化變黑。每200g馬鈴薯加自來水lOOOmL,加熱至80℃,熱浸1h。用紗布過濾,濾液用水補(bǔ)足至1OOOmL,加入5%葡萄糖,攪拌溶解,即為葡萄糖馬鈴薯培養(yǎng)基。若馬鈴薯煮得過爛,則對(duì)菌生長(zhǎng)不利。本培養(yǎng)基適用于根霉及產(chǎn)酯酵母的培養(yǎng)。如能以30%~40%的比例與麥芽汁或米曲汁混合使用則更好。
5.甜酒水培養(yǎng)基
將糯米淘洗干凈,浸泡后蒸煮成飯,冷涼至30℃左右拌入根霉甜酒曲(不含酵母),裝入清潔容器內(nèi),保溫30℃培養(yǎng)1~2d后即成甜酒釀,煮沸后過濾,濾液即為甜酒水培養(yǎng)該培養(yǎng)基含葡萄糖較多,若制成固體培養(yǎng)基累代培養(yǎng),將使霉菌糖化力和酵母發(fā)酵力下降,故多用于生產(chǎn)上作擴(kuò)大培養(yǎng)時(shí)的三角瓶種子液用。
6.麩皮固體培養(yǎng)基
將較粗的麩皮加水70%~80%,充分拌勻,裝入試管或三角瓶,裝入量不宜過多或過少。然后用試管刷將附于試管壁上的麩皮刷干凈,塞上棉塞,0.1MPa滅菌40min,即為麩皮固體培養(yǎng)基。該培養(yǎng)基應(yīng)隨做隨用。
若需將上述培養(yǎng)液制成試管斜面固體培養(yǎng)基,應(yīng)先將瓊脂稱好洗凈,煮沸培養(yǎng)液,在沸騰狀態(tài)下加入瓊脂(瓊脂用量一般為1.5%~2%),并不斷攪拌直至完全融化為止;溶解加熱時(shí)要注意火候,避免過熱煳底燒焦及防止溢出。當(dāng)瓊脂溶化后,再加入熱水補(bǔ)足所蒸發(fā)的水分(可事先做好標(biāo)記),然后用兩層紗布中間夾脫脂棉趁熱過濾。若冬天氣溫低容易凝固,可用熱濾漏斗過濾,過濾完畢,趁熱進(jìn)行分裝,取大號(hào)玻璃漏斗,裝在鐵架上,漏斗下端連接一段橡皮管,管端與玻璃管嘴相接。橡皮管中間裝一個(gè)彈簧止水夾,將整個(gè)裝置安裝在鐵架上。分裝時(shí)用左手夾住空試管的中部,將試管伸人漏斗下的試管內(nèi),以右手拇指及食指開放彈簧止水夾,使培養(yǎng)液流入試管內(nèi)。注意不使培養(yǎng)基沾污試管上段管壁,以免沾污棉塞,引起雜菌污染。裝入試管的培養(yǎng)基量視試管大小及需要而定。如用做保存菌種用的斜面,則裝SmL左右(15mm×150mm試管),為試管長(zhǎng)的1/5~1/4。如用做平板用的大試管(20mm×200mm規(guī)格試管),則裝12~15 mL。分裝完畢,塞上棉塞。棉塞能過濾空氣,避免污染。做棉塞要松緊合適,緊貼管壁不留縫隙,以防空氣中雜菌沿縫隙侵入試管內(nèi)。棉塞不宜過小,以免脫落,其2/3的長(zhǎng)度應(yīng)在試管內(nèi)部,上部露出少許棉花,便于拔放。做棉塞用普通棉花即可?稍诿奕饧觾蓪蛹啿及。@樣可延長(zhǎng)使用時(shí)間。