
最近在某書上,總刷到實驗員們關于厭氧菌培養的“血淚帖":要么是培養罐漏氣了,一周的實驗白費;要么是手套箱成本太高,被老板念叨;養的菌狀態時好時壞,數據總不穩定……
別急!這篇超詳細的厭氧培養技術大盤點,就是來為你排憂解難的。我們將拋開廠商濾鏡,公正剖析從經典到前沿的幾種主流方法,幫你搞清楚它們的優缺點,找到適合你課題的那一條“捷徑"。
(1)傳統培養技術大盤點
厭氧菌的培養方法有許多:
物理方法包括遮斷空氣法、煮沸法、真空法、空氣置換法、氣體噴射法或轉管法等;
化學方法包括焦性沒食子酸法、鐵絲絨法、保險粉法等;
生物學方法包括與需氧菌共生好氧法等;
混合法包括厭氧罐(袋)法、厭氧手套箱法或厭氧室法、空氣置換鐵絲絨法、空氣置換鈀粒法等。
以下,我們將對幾個常用方法展開詳細介紹。
一、Gas-pak法

Gas-pak法的核心原理是通過化學反應消耗密閉容器中的氧氣,并生成二氧化碳,從而營造適合厭氧菌生長的無氧環境,是“專用厭氧罐 + 配套產氣袋 + 內置催化劑"的標準化成套方案 。

優點:
1. 操作相對簡便,無需復雜設備,將準備好的材料放入厭氧罐即可;
2. 適合中小規模實驗需求。
缺點:
1. Gas-pak法的氣體發生袋是一次性的,使用后就需要更換,長期使用下來成本較高;
2. 觸媒在使用一定次數后催化效果會下降,也需要定期更換;
3. 在操作過程中若有疏忽(比如氣體發生袋剪開后未及時放入厭氧罐、加水后沒有迅速緊閉罐蓋等),都可能導致厭氧環境營造失敗。
二、焦沒食子酸法

焦沒食子酸法利用的是化學反應來營造厭氧環境。它與堿反應時,會消耗氧氣,從而在相對密閉的空間內形成厭氧環境。

優點:成本較低,操作也相對簡單,不需要復雜的設備,在早期的厭氧菌培養研究中應用較為廣泛。
缺點:
1. 反應過程中可能會產生的NO等雜質,不利于一些細菌生長;
2. 在吸收氧氣的同時,它也會吸收二氧化碳,而二氧化碳對于某些厭氧菌的生長是必需的,這就可能導致某些厭氧菌無法良好生長;
3. 對反應的溫度、濕度等實驗條件的控制要求較高,若條件控制不當,會影響除氧效果;
4. 指示劑不夠靈敏,難以準確判斷厭氧環境是否達到要求。
三、厭氧產氣袋法
(三菱瓦斯化學株式會社AnaeroPack系列)

厭氧產氣袋法的原理是將產氣袋與平板一同放入密封空間,產氣袋中的化學成分遇水反應生成氫氣和二氧化碳,鈀催化劑促使氫氣與殘余氧氣結合生成水,將罐內氧濃度降至1%以下,營造無氧環境供厭氧菌生長。

優點:
1. 操作簡便,無需復雜設備,僅需“產氣袋 + 靈活密封空間" 的簡易搭配;
2. 快速除氧:通常30-60分鐘內氧氣就能被吸收,有利于厭氧菌快速進入生長狀態。

缺點:
1. 產氣袋屬于一次性消耗品,單次使用成本較高,對于大規模的厭氧培養需求,用量較大,成本會顯著增加;
2. 密封要求高,厭氧罐蓋若未擰緊或密封圈老化,易漏氧導致培養失敗;
3. 無法實時調節氣體成分,若厭氧菌對二氧化碳濃度有特殊要求,難以精準適配。
四、厭氧手套箱法

厭氧手套箱法是通過向密封箱體內充入混合氣體,并利用鈀催化劑持續催化氫氣與氧氣反應生成水,從而主動、持續地維持箱內穩定的無氧環境。主要通過以下三個部分協同工作:
1.循環除氧系統(核心)
系統向箱內通入混合氣體(含N?、H?、CO?按比例組成)。H?與箱內氣體中殘留的O?,在鈀催化劑的表面反應生成H2O,從而消耗掉氧氣。
這個循環除氧的過程會持續進行,確保任何通過傳遞艙或手套操作縫隙微量滲入的氧氣被立刻清除。
2.氣體置換艙(傳遞艙)
這是物品進出箱體的“氣鎖"。它是一個帶有內外兩道門的密封小艙室。
放入物品流程:
1. 打開外門,放入物品,關閉外門。
2. 啟動“置換"程序,艙內會進行多次抽真空→充入混合氣體的循環,以排除艙內所有的空氣(氧氣)。
3. 當艙內氣體與箱體內氣體一致后,才能打開內門,將物品移入主工作箱體。
3.密封箱體與手套接口
人員通過箱體上固定的密封手套進行操作,在隔絕外界空氣的前提下,處理箱內的樣品和實驗。

優點:
1. 能提供非常穩定的厭氧條件,氧氣濃度可降到極低水平;
2. 可在箱內進行多種實驗操作,兼顧固液培養形式,適合大規模培養厭氧菌的研究;
3. 無需頻繁打開箱門,有效避免外界空氣的干擾和污染;
4. 部分手套箱內置培養箱/溫控系統,可進行精確溫度控制,方便進行長時間培養和實時觀察。
缺點:
1.設備價格昂貴,維護和保養也需較高的費用;
2. 設備長期運行,氣體消耗量大,運行成本高;
3. 占用空間大,需要專門的場地放置
4. 操作步驟復雜,需要隨時隨地觀察設備運行情況,否則易出現操作失誤,影響實驗結果。
五、抽氣換氣厭氧培養法

抽氣換氣厭氧培養法是通過人工操作真空泵抽取密閉容器內空氣,再手動注入氮氣、二氧化碳等無氧混合氣體,重復2-3次抽換流程排盡氧氣,最終形成厭氧環境。

優點:
1. 氣體置換效率高,能快速將氧濃度降至較低水平;
2. 可調控氣體成分比例,適配不同厭氧菌需求;
3. 無化學試劑反應產物,避免對菌株生長產生額外抑制。
缺點:
1. 需單獨配備真空泵、高壓氣體鋼瓶、減壓閥等成套設備,初期投入成本高,占用實驗空間;
2. 全程依賴人工操作,抽氣/注氣的壓力、時間全憑經驗把控,氣體比例精準度差,易因操作差異導致培養結果波動;
3. 缺乏實時監控功能,無法直觀判斷罐內氧濃度、氣體比例是否達標,需額外通過生物指示劑驗證,耗時且繁瑣。
傳統厭氧菌培養中普遍存在的“操作繁瑣“、"氣體消耗大“、“環境難控"等核心痛點,正是華端生物HD-AN系列智能厭氧/微需氧培養系統旨在破解的關鍵。該系統以傳統抽氣換氣法的氣體抽排置換原理換為基礎,優化了操作流程與控制精度,能夠針對性解決這些長期困擾實驗室的難題。
(2)華端生物HD-AN系列智能厭氧/微需氧培養系統的“超能力"

HD-AN系列 智能厭氧/微需氧培養系統
一、操作簡單,一鍵厭氧

HD-AN系列智能厭氧微需氧系統搭載高精度傳感器與自動控氧系統,可根據不同菌種需求,預設厭氧、微需氧、彎曲菌等多種核心培養模式。
一鍵生成,無需人工干預;
快速生成培養環境,大幅縮短等待時間:
最快達到微需氧條件<70秒
最快達到厭氧環境<150秒

二、成本低廉,多重適配

1. 設備隨開隨用,無其他耗材;
2. 氣體消耗量極低:
達到厭氧環境氣體消耗≤7L/12平皿
達到微需氧環境氣體消耗≤2L/12平皿
3. 有豐富的培養罐選擇,實現對各類培養載體的全面適配——提供8種培養罐可選:
適合放置 6 個、12 個、24 個、36 個、60個常規培養皿的型號
彎曲菌專用雙孔培養皿的適配罐
可放置酶標板、96 孔板等微生物鑒定專用載體的培養罐
可放置 10 只培養袋的志賀氏菌專用培養罐

4. 配備注射針模式,是針對小型密封容器(如試管、西林瓶、增菌管等)設計的專屬厭氧環境生成功能,專門解決傳統方法處理小容量樣本時 “密封難、除氧差、操作繁"的痛點。
三、實時監控,過程保障

系統配置無線氧濃度實時監測系統,用于厭氧和微氧微生物、細胞等培養時的氧濃度、二氧化碳濃度、溫度、濕度等的實時監測,確保培養環境符合實驗要求。
超出濃度范圍機器自動報警提醒,幫助實驗人員及時察覺設備狀態變化,避免因操作失誤或故障未及時處理導致的培養風險,使整個培養過程全程得到保障。

HD-AO系列 無線氧濃度實時監測系統

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