微生物快速鑒定系統(tǒng)配套培養(yǎng)箱的開發(fā)

閆國棟 李臣亮 姜 丹 邵 妍 周毓麟 孟令軍 劉 艷

吉林大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 吉林長春 130012

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微生物快速鑒定系統(tǒng)配套培養(yǎng)箱的開發(fā)

閆國棟 李臣亮 姜 丹 邵 妍 周毓麟 孟令軍 劉 艷

吉林大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 吉林長春 130012

摘 要：微生物快速鑒定系統(tǒng)是近年來發(fā)展起來、廣泛應(yīng)用于微生物學(xué)實驗的一項技術(shù)，但在鑒定板培養(yǎng)中缺乏專用培養(yǎng)箱。依據(jù)培養(yǎng)所需條件，設(shè)計并開發(fā)了微生物快速鑒定系統(tǒng)配套培養(yǎng)箱，應(yīng)用于本科生教學(xué)中，得到良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：微生物；快速鑒定；培養(yǎng)箱

土壤中微生物分離與純化是從混雜微生物群體中獲得只含有某一種或某一株微生物的過程，是微生物學(xué)實驗中的經(jīng)典實驗，本科實驗教學(xué)中采用紫外分光光度計進行檢測［1］。隨著科技發(fā)展現(xiàn)已開發(fā)出微生物快速鑒定系統(tǒng)，該鑒定系統(tǒng)操作鑒定方便、快速，準(zhǔn)確性高，同時系統(tǒng)擁有細菌、酵母、絲狀真菌在內(nèi)的2 000多種微生物鑒定數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫量大、種類全，廣泛應(yīng)用于林業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境生態(tài)、食品行業(yè)、臨床與疾控中心等相關(guān)領(lǐng)域。將微生物快速鑒定系統(tǒng)應(yīng)用于土壤中微生物的分離純化實驗，學(xué)生可在計劃學(xué)時之內(nèi)開展多種微生物研究，有利于開闊學(xué)生視野，培養(yǎng)學(xué)生研究創(chuàng)新精神。

1 微生物快速鑒定系統(tǒng)的原理

不同種類的微生物對于碳源的利用均具有特異性，對抗生素、滲透壓、乳酸鹽等的耐受性也存在差異。微生物利用碳源不斷增殖，進行新陳代謝，會發(fā)生一系列的氧化-還原反應(yīng)，引起濁度發(fā)生改變，產(chǎn)生電子，顯色物質(zhì)在吸收電子后，會由無色的氧化態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽仙蚣t色的還原態(tài)。微生物快速鑒定系統(tǒng)基于以上原理建立了每種微生物的特征代謝數(shù)據(jù)庫（95種反應(yīng)）。鑒定時通過智能軟件將待鑒定微生物的表型與數(shù)據(jù)庫參比，即可得出鑒定結(jié)果。

圖1 微生物快速鑒定系統(tǒng)原理模式圖

2 微生物快速鑒定系統(tǒng)配套裝置的不足

目前，在本科生實驗教學(xué)過程中使用微生物快速鑒定系統(tǒng)培養(yǎng)鑒定板時，通常使用生化培養(yǎng)箱進行培養(yǎng)，單物品培養(yǎng)時，培養(yǎng)箱空間被浪費，多種物品一同培養(yǎng)時，又造成相互污染。同時，該培養(yǎng)箱采用熱風(fēng)式加熱，熱風(fēng)在箱體內(nèi)的循環(huán)，造成箱體內(nèi)溫差較大、受熱不均一，如果箱體內(nèi)有一個物品染菌，則其他培養(yǎng)物品也很快染菌。本科生進行實驗時一般是首次操作，操作手法不嫻熟易染菌，易造成一人染菌全班結(jié)果不佳。本科生教學(xué)中急需一種溫度均衡、減少污染、適用于微生物快速鑒定系統(tǒng)的培養(yǎng)箱。

3 微生物快速鑒定系統(tǒng)配套培養(yǎng)箱的開發(fā)

3.1 “私人訂制”鑒定板培養(yǎng)專用體積

普通生化培養(yǎng)箱一般采用大體積，容積范圍在80 L～150 L，適合錐形瓶、培養(yǎng)皿、鑒定板混合培養(yǎng)。根據(jù)微生物快速鑒定系統(tǒng)所使用的鑒定板、SF-N2板、SF-P2板、ECO板、MT2板以及細胞培養(yǎng)板等微孔板的體積，設(shè)計培養(yǎng)箱容積范圍在10 L～19 L，適合標(biāo)準(zhǔn)體積微孔板培養(yǎng)。

3.2 分格化抽屜式設(shè)置 不受外界溫濕度變化、減少污染

每塊微孔板獨立放置，每層放置2塊微孔板，箱體內(nèi)為10層，共計可放置20塊微孔板。每塊微孔板為獨立抽屜式單獨抽拉，確保微孔板之間不相互干擾影響。抽拉一塊微孔板時，其他微孔板依舊放置在培養(yǎng)箱箱體內(nèi)，不因箱體外門的打開而受外界氣流、溫度、濕度干擾，避免污染，確保培養(yǎng)的溫濕度精確化。

分格化抽屜式設(shè)置在單獨打開某一個微孔板時，不干擾完整的內(nèi)部環(huán)境，最大限度地降低了溫度、濕度和CO2濃度的恢復(fù)時間，減少了CO2的使用并降低了污染的風(fēng)險。

3.3 鋁塊加熱受熱均勻

生化培養(yǎng)箱的加熱通常為熱風(fēng)式加熱，探頭式溫感裝置，易造成箱體內(nèi)溫差較大、受熱不均一，同時熱風(fēng)在箱體內(nèi)的循環(huán)也易造成相互污染，如果箱體內(nèi)有一個培養(yǎng)裝置內(nèi)的物品染菌，箱體中其他培養(yǎng)物品也很快染菌。

微生物快速鑒定系統(tǒng)配套培養(yǎng)箱采用鋁塊加熱，微孔板五面均為鋁塊，熱塊整體溫度均勻準(zhǔn)確，每組熱塊直連溫度傳感器，溫度將直接被傳感器探測，熱塊上限溫度自動保護可以防止超溫，確保溫度均衡、可控，微孔板各點溫差在±0.001 ℃之內(nèi)。

3.4 頂部CO2供給 保證CO2濃度均衡

微生物快速鑒定系統(tǒng)配套培養(yǎng)箱頂部設(shè)置CO2供給孔，CO2自上而下供入箱體，因CO2密度大，比空氣沉，會自上而下均衡箱體內(nèi)CO2含量，采用紅外傳感器探測箱體內(nèi)CO2濃度，滿足細胞培養(yǎng)板培養(yǎng)時所需CO2濃度，解決普通生化培養(yǎng)箱不能培養(yǎng)細胞的問題。

3.5 箱體內(nèi)腔采用抗菌純銅材質(zhì) 可進行自體消毒

培養(yǎng)箱內(nèi)腔采用光滑圓角內(nèi)壁，減少不必要的內(nèi)表面面積，減少細菌藏身的可能，便于更快速和有效地清潔和滅菌，避免了易于污染的部位，如頂部嵌板、螺絲等。100%純銅的抗菌內(nèi)壁，銅表面的接觸式抗細菌和真菌的特性可提供持續(xù)的保護，在最大限度上防范由于開門處理樣品而帶來的污染。

3.6 內(nèi)部環(huán)境記錄 保證數(shù)據(jù)可查

箱體內(nèi)溫濕度、CO2傳感探測裝置可記錄培養(yǎng)環(huán)境的實時變化，保留所有與培養(yǎng)箱互動的運行信息，可隨時調(diào)取，保證數(shù)據(jù)可查。

圖2 微生物快速鑒定系統(tǒng)配套培養(yǎng)箱結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 微生物快速鑒定系統(tǒng)配套培養(yǎng)箱截面示意圖1-CO2供給裝置；2-滑道；3-微孔板放置層；4-箱門開關(guān)；5-顯示器和控制臺；6-CO2濃度檢測裝置；7-培養(yǎng)箱；8-箱門；9-濕度調(diào)節(jié)裝置；10-溫度調(diào)節(jié)裝置；11-電源插頭

4 結(jié)束語

微生物快速鑒定系統(tǒng)是由美國Biolog公司生產(chǎn)，價格不菲，如同時購置其廠家生產(chǎn)的專業(yè)培養(yǎng)箱，將加大教學(xué)購置成本，多數(shù)高校無力購置［2］。采用自行設(shè)計、國內(nèi)廠家生產(chǎn)，滿足使用需求，并增加相關(guān)功能，同時還極大的降低成本，自運行以來得到師生的高度好評。

參考文獻

［1］陳汝.蘋果園土壤微生物多樣性及酵母菌新種研究［D］.泰安:山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

［2］崔凱，張小利.微生物快速鑒定技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用［J］.中國保健營養(yǎng)，2013（4）:892-893.

The Development of Microorganism Rapid Identifcation System Supplemented by Incubator

Yan Guodong， Li Chenliang， Jiang Dan， Shao Yan， Zhou Yulin， Meng Lingjun， Liu Yan
School of life sciences， Jilin University， Changchun， 130012， China

Abstract:Microorganism rapid identification system is a technology that developed in recent years and widely used in microbiology experiment. However， it's lack of special incubator in the process of culturing identifcation plate. According to the condition of the culture，designed rapid microorganism identifcation system supplemented by incubator， which can be used in the teaching of undergraduates and get good teaching effects.

Key words:microorganism； rapid identifcation； incubator

收稿日期：2016-01-21

作者簡介：閆國棟，碩士，工程師。通信作者：劉艷，博士，高級工程師。

基金項目：吉林省教育教學(xué)改革重點項目（編號：409020720088）；吉林大學(xué)實驗技術(shù)重點項目（編號：JS201509）。