微生物的成功培养的关键因素

微生物的成功培养需要满足若干关键条件：

o 必须提供适当的营养物质

o 应根据需要提供氧气或其他气体

o 必须保持适当湿度

o 培养基需具备合适的pH值

o 必须维持适宜的温度条件

o 培养基应不含干扰性生物负荷

o 必须防止污染

合格的微生物培养基必须包含以下有效成分：

o 碳源

o 氮源

o 无机磷酸盐和硫

o 微量元素

o 水

o 维生素

传统上，这些成分以肉浸液形式提供。现代培养基中，常用牛肉浸膏或酵母浸粉替代肉浸液。添加蛋白胨（蛋白质消化产物）可提供易于利用的氮源和碳源。 培养基的pH值是影响微生物生长的重要因素，而温度则是另一个关键参数。嗜温性细菌和真菌的最适生长温度范围为25-40℃；嗜热性微生物（即喜好高温的微生物）只能在45℃以上的环境中生长；嗜冷性微生物（即喜好低温的微生物）则需要低于20℃的培养温度。值得注意的是，人类致病菌通常都属于嗜温性微生物。

培养基配方的研发，基于细菌对培养基成分的利用能力。

常见培养基成分

培养基成分

培养基制备推荐使用纯化水。根据《美国药典》定义，纯化水是指通过适当工艺制得的水，其原料水需符合美国环境保护署国家饮用水一级标准或欧盟、日本的同等法规要求，且不含任何添加物质。

蛋白胨、蛋白质水解物、浸出液及提取物，是培养基中氮源和维生素的主要来源。蛋白胨是通过水解或消化蛋白质原料（如肉类、乳制品）获得的水溶性成分。

碳水化合物在培养基中作为能量来源，并可用于菌属鉴别和菌种鉴定。缓冲剂则用于维持培养基的pH值稳定。

选择性试剂包括胆盐、染料和抗菌剂。胆盐和脱氧胆酸盐可选择性地分离革兰氏阴性菌，同时抑制革兰氏阳性球菌生长。

染料和指示剂在制备鉴别性和选择性培养基时至关重要。这些配方中，染料既可作为抑菌剂，又能指示培养基酸碱度的变化。抗菌剂则用于抑制细菌、酵母菌和真菌的生长。

凝固剂（如琼脂、明胶和白蛋白）可将液体培养基转变为固体或半固体状态。显色底物和荧光底物通过特定酶解反应释放显色或荧光化合物（如4-甲基伞形酮-β-D-葡萄糖醛酸苷/MUG），从而实现微生物的鉴别和鉴定。

培养基中的环境因素

1. 气体环境

绝大多数细菌能够在常规氧分压条件下生长。专性需氧菌需要充足的氧气供应，而厌氧菌则只能在完全无氧的环境中繁殖。介于这两者之间的是微需氧菌，它们在低氧环境下生长最为旺盛；以及兼性厌氧菌，这类微生物无论在有氧还是无氧条件下都能正常生长。在实验室中，可通过多种方法为微生物创造厌氧培养环境：

液体培养基中添加微量琼脂；

加入新鲜组织（如动物肝脏）；

添加还原剂（如硫乙醇酸钠、巯基乙酸、L-半胱氨酸）；

用氢气或氮气置换空气；

化学试剂吸收氧气；

固体培养基深层接种或液体培养基油封法；

许多微生物需5-10% CO₂环境，但超过10%可能因碳酸形成导致pH下降而抑制生长。需注意，某些培养基暴露于光线和空气时易产生有毒氧化产物。

2. 水分活度

微生物的持续旺盛生长需要适宜的水分条件。这些生物体必须处于水性环境中，并且需要获得"自由水"——即未与复杂结构结合的水分子，这种自由水对营养物质的传输和毒性代谢产物的排出至关重要。在培养或储存过程中，水分蒸发会导致自由水流失，进而造成菌落体积缩小或微生物生长完全受抑。

3. 保护剂与生长因子

碳酸钙、可溶性淀粉和活性炭是培养基中常用的保护剂，它们能够中和并吸收细菌生长过程中产生的毒性代谢产物。

某些细菌（如流感嗜血杆菌属）的生长需要特定的生长因子，包括烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD，即V因子）和血红素（X因子），这些因子也能促进奈瑟菌属的生长。

培养基中添加的表面活性剂（如吐温80）可以降低细菌与培养基之间的界面张力。这种作用能加速目标化合物进入细菌细胞，从而促进细菌生长。

参考文献

1. United States Pharmacopeial Convention, Inc. 2008. The United States pharmacopeia 31/The national formulary 26, Supp. 1, 8-1-08, online. United States Pharmacopeial Convention, Inc., Rockville, Md.

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更新日期：2025-05-20

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