厌氧微生物培养关键实验器材与操作体系综述

引言

厌氧微生物广泛存在于自然环境及生物体内，其代谢与功能研究，对理解地球生物化学循环、开发新型生物能源及探索生命极限环境，具有重要意义。

由于此类微生物，对氧气高度敏感，其培养、分离与保藏，需依赖专门设计的器材，及严格的无氧操作体系。

本文系统综述了，厌氧微生物实验中，所必需的核心设备与耗材，旨在为相关研究人员构建规范、高效的厌氧操作平台提供技术参考。

1. 样品容器与密封系统

专用厌氧试管（如 Chemglass CLS-4209-01 Glass Complete Anaerobic Culture Tube, 18mm x 150mm）用于严格厌氧条件下的液体培养、富集及滚管分离。

试管需配合异丁基橡胶塞（Chemglass CLS-4209-14 Blue Rubber Butyl Stopper, 20mm Size）与铝盖（Chemglass CLS-4209-12 Aluminum Seal Only, 20mm）使用，以实现可靠密封，并能耐受高温灭菌及注射器穿刺取样，需要注意的是，要在培养基配制完成高温灭菌前加铝盖，防止试管或厌氧瓶内压力过大，使橡胶塞冲出。

图1、厌氧试管

此外，血清瓶（如 Wheaton W225282 Borosilicate Glass Clear Flat Bottom Headspace Vial, Beveled Finish, 10ml Capacity或 Kimble 100–200 mL 规格）亦常用于小规模厌氧培养或厌氧溶液储存，其瓶口设计与厌氧试管兼容，可使用相同密封组件。

图2、Wheaton W225282 Borosilicate Glass Clear Flat Bottom Headspace Vial, Beveled Finish, 10ml Capacity

图3、Kimble 100–200 mL

加盖器和开盖器，用于加紧和开启厌氧瓶铝盖。注意夹盖部位内径和构造不同。开盖器为非必需品，可用剪刀或尖嘴钳代替。

图4、加盖器和开盖器

另外，大试剂瓶，500mL或1000mL用于大体积厌氧培养基配制，配制过程中使用长针头通氮气除氧。

图5、大试剂瓶

2. 操作与接种工具

注射器与针头（如 18G–22G）是进行液体转接、取样及滚管接种的关键工具，需具备良好的气密性与耐高压灭菌性能。

图6、照片中所示依次为1mL、5mL、10mL注射器；一般液培转接可用22G 1 1/2 针头；转接液化后的琼脂培养基，可使用大号18G针头

长针头用于向培养基中通入惰性气体（如氮气）以驱除溶解氧。

图7、长针头

弯头巴斯德吸管经灭菌后适用于从滚管中挑取单菌落。操作前需使用酒精拭片（含70%异丙醇）对橡胶密封表面进行消毒，以维持无菌状态。

图8、巴斯德吸管：9英寸

图9、酒精拭片（含70%异丙醇）

3. 气体控制系统

高纯度氮气（≥99.999%）用于培养基配制时的除氧处理；混合气体（如 80% N₂–20% CO₂的混合气）则用于调节培养液中的pH值，CO2可使pH值降低。混合气体（如 85%N2-10%CO2-5%H2的混合气）用于厌氧手套箱气体置换除氧，H2可与手套箱中的O2反应生成H2O。

气体输送需配备相应的压力调节器，可以直接和钢瓶连接，或固定在墙上，在通过通气管连接，如氮气钢瓶压力调节器：CGA-580；CO2钢瓶压力调节器：CGA-320；氢气钢瓶压力调节器：CGA-350。还有多通道气阀，可为多个厌氧瓶通气，也可单独调节各个通气口的通气量。

图10、气体控制系统

4. 培养与保藏系统

厌氧罐配合产气袋使用，为兼性厌氧菌或对氧耐受性较强的严格厌氧菌提供简便的微氧培养环境。

图11、厌氧罐：用于培养兼性厌氧菌，使用方便；产气袋：在关闭厌氧罐盖子之前，将产气袋放入罐中，消耗氧气产生二氧化碳，使罐中环境变成无氧环境

对于高灵敏度严格厌氧菌，则需使用厌氧手套箱（如 Coy Lab 系列），其能提供持续的无氧操作空间，并可根据实验需求定制规格。

图12、厌氧手套箱：推荐Coy Lab的厌氧手套箱。箱体为乙烯基塑料薄膜，操作时容易观察箱内情况，隔离感少；内部气压下降时容易发现。Coy Lab可以根据客户需要定制手套箱的规格，非常适用于手套箱内大型设备安装。

长期菌种保藏推荐使用二维码标记的厌氧保藏管（如 Matrix ScrewTop Tubes），此类管材适于超低温存储，并可配合自动化开盖系统实现高通量菌库管理。

图13、厌氧样品/菌种保藏管：适用于厌氧微生物菌种超低温保存。每盒共96管，8X12规格排列，每管底部均有二维码，可用于扫描仪示踪（Matrix ScrewTop Tubes，0.2mL、0.5mL、1mL不同体积）

结论

厌氧微生物的实验研究高度依赖于专用的器材体系与严格的操作流程。从基础培养容器（如厌氧试管、血清瓶）到复杂环境控制系统（如气体调控装置、厌氧手套箱），每一环节均旨在消除或隔离氧气，为厌氧菌提供适宜的生存条件。正确选择、搭配并使用上述设备，是获得可靠实验数据、成功分离与保藏厌氧微生物菌种的基础。随着自动化与高通量技术的发展，集成化、智能化的厌氧操作平台将进一步推动厌氧微生物学的深入研究。

参考文献

韩如旸，厌氧微生物实验器材和设备. 2020

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更新日期：2026-03-06

编制人：小灰

审稿人：小藻