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一、接種
將微生物接到適于它生長繁殖的人工培養基上或活的生物體內的過程叫做接種.
1、接種工具和方法
在實驗室或工廠實踐中,用得最多的接種工具是接種環、接種針.由于接種要求或方法的不同,接種針的針尖部常做成不同的形狀,有刀形、耙形等之分.有時滴管、吸管也可作為接種工具進行液體接種.在固體培養基表面要將菌液均勻涂布時,需要用到涂布棒.(圖3-3)
圖3-3 接種和分離工具
1.接種針 2.接種環 3.接種鉤 4.5.玻璃涂棒 6.接種圈 7.接種鋤 8.小解剖刀
常用的接種方法有以下幾種：
1)劃線接種 這是最常用的接種方法.即在固體培養基表面作來回直線形的移動,就可達到接種的作用.常用的接種工具有接種環,接種針等.在斜面接種和平板劃線中就常用此法.
2)三點接種 在研究霉菌形態時常用此法.此法即把少量的微生物接種在平板表面上,成等邊三角形的三點,讓它各自獨立形成菌落后,來觀察、研究它們的形態.除三點外,也有一點或多點進行接種的.
3)穿刺接種 在保藏厭氧菌種或研究微生物的動力時常采用此法.做穿刺接種時,用的接種工具是接種針.用的培養基一般是半固體培養基.它的做法是：用接種針蘸取少量的菌種,沿半固體培養基中心向管底作直線穿刺,如某細菌具有鞭毛而能運動,則在穿刺線周圍能夠生長.
4)澆混接種 該法是將待接的微生物先放入培養皿中,然后再倒入冷卻至45°C左右的固體培養基,迅速輕輕搖勻,這樣菌液就達到稀釋的目的.待平板凝固之后,置合適溫度下培養,就可長出單個的微生物菌落.
5)涂布接種 與澆混接種略有不同,就是先倒好平板,讓其凝固,然后再將菌液倒入平板上面,迅速用涂布棒在表面作來回左右的涂布,讓菌液均勻分布,就可長出單個的微生物的菌落.
6)液體接種 從固體培養基中將菌洗下,倒入液體培養基中,或者從液體培養物中,用移液管將菌液接至液體培養基中,或從液體培養物中將菌液移至固體培養基中,都可稱為液體接種.
7)注射接種 該法是用注射的方法將待接的微生物轉接至活的生物體內,如人或其它動物中,常見的疫苗預防接種,就是用注射接種,接入人體,來預防某些疾病.
8)活體接種 活體接種是專門用于培養病毒或其它病原微生物的一種方法,因為病毒必須接種于活的生物體內才能生長繁殖.所用的活體可以是整個動物；也可以是某個離體活組織,例如猴腎等；也可以是發育的雞胚.接種的方式是注射,也可以是拌料喂養.
2、無菌操作
培養基經高壓滅菌后,用經過滅菌的工具(如接種針和吸管等)在無菌條件下接種含菌材料(如樣品、菌苔或菌懸液等)于培養基上,這個過程叫做無菌接種操作.在實驗室檢驗中的各種接種必須是無菌操作.
實驗臺面不論是什么材料,一律要求光滑、水平.光滑是便于用消毒劑擦洗；水平是倒瓊脂培養基時利于培養皿內平板的厚度保持一致.在實驗臺上方,空氣流動應緩慢,雜菌應盡量減少,其周圍雜菌也應越少越好.為此,必須清掃室內,關閉實驗室的門窗,并用消毒劑進行空氣消毒處理,盡可能地減少雜菌的數量.
空氣中的雜菌在氣流小的情況下,隨著灰塵落下,所以接種時,打開培養皿的時間應盡量短.用于接種的器具必須經干熱或火焰等滅菌.接種環的火焰滅菌方法：通常接種環在火焰上充分燒紅(接種柄,一邊轉動一邊慢慢地來回通過火焰三次),冷卻,先接觸一下培養基,待接種環冷卻到室溫后,方可用它來挑取含菌材料或菌體,迅速地接種到新的培養基上.(圖3-4)然后,將接種環從柄部至環端逐漸通過火焰滅菌,復原.不要直接燒環,以免殘留在接種環上的菌體爆濺而污染空間.平板接種時,通常把平板的面傾斜,把培養皿的蓋打開一小部分進行接種.在向培養皿內倒培養基或接種時,試管口或瓶壁外面不要接觸底皿邊,試管或瓶口應傾斜一下在火焰上通過.
二、分離純化
含有一種以上的微生物培養物稱為混和培養物(Mixed culture).如果在一個菌落中所有細胞均來自于一個親代細胞,那么這個菌落稱為純培養(Pure culture).在進行菌種鑒定時,所用的微生物一般均要求為純的培養物.得到純培養的過程稱為分離純化,方法有許多種.
1、傾注平板法
首先把微生物懸液通過一系列稀釋,取一定量的稀釋液與熔化好的保持在40~50°左右的營養瓊脂培養基充分混合,然后把這混合液傾注到無菌的培養皿中,待凝固之后,把這平板倒置在恒箱中培養.單一細胞經過多次增殖后形成一個菌落,取單個菌落制成懸液,重復上述步驟數次,便可得到純培養物.(圖 3-5,a)
2、涂布平板法
首先把微生物懸液通過適當的稀釋,取一定量的稀釋液放在無菌的已經凝固的營養瓊脂平板上,然后用無菌的玻璃刮刀把稀釋液均勻地涂布在培養基表面上,經恒溫培養便可以得到單個菌落.(圖3-5,b)
3、平板劃線法
最簡單的分離微生物的方法是平板劃線法.用無菌的接種環取培養物少許在平板上進行劃線.劃線的方法很多,常見的比較容易出現單個菌落的劃線方法有斜線法、曲線法、方格法、放射法、四格法等.(圖3-6)當接種環在培養基表面上往后移動時,接種環上的菌液逐漸稀釋,最后在所劃的線上分散著單個細胞,經培養,每一個細胞長成一個菌落.(圖3-7)
4、富集培養法
富集培養法的方法和原理非常簡單.我們可以創造一些條件只讓所需的微生物生長,在這些條件下,所需要的微生物能有效地與其他微生物進行競爭,在生長能力方面遠遠超過其他微生物.所創造的條件包括選擇最適的碳源、能源、溫度、光、pH、滲透壓和氫受體等.在相同的培養基和培養條件下,經過多次重復移種,最后富集的菌株很容易在固體培養基上長出單菌落.如果要分離一些專性寄生菌,就必須把樣品接種到相應敏感宿主細胞群體中,使其大量生長.通過多次重復移種便可以得到純的寄生菌.
5、厭氧法
在實驗室中,為了分離某些厭氧菌,可以利用裝有原培養基的試管作為培養容器,把這支試管放在沸水0浴中加熱數分鐘,以便逐出培養基中的溶解氧.然后快速冷卻,并進行接種.接種后,加入無菌的石蠟于培養基表面,使培養基與空氣隔絕.另一種方法是,在接種后,利用N2或CO2取代培養基中的氣體,然后在火焰上把試管口密封.有時為了更有效地分離某些厭氧菌,可以把所分離的樣品接種于培養基上,然后再把培養皿放在完全密封的厭氧培養裝置中.
三、培養
微生物的生長,除了受本身的遺傳特性決定外,還受到許多外界因素的影響,如營養物濃度、溫度、水分、氧氣、PH等.微生物的種類不同,培養的方式和條件也不盡相同.
1、影響微生物生長的因素
微生物的生長,除了受本身的遺傳特性決定外,還受到外界許多因素的影響.影響微生物生長的因素很多,簡要介紹如下.
1) 營養物濃度
細菌的生長率與營養物的濃度有關：μ=μmax*C/(K+C)
營養物濃度與生長率的關系曲線是典型的雙曲線.
K值是細菌生長的很基本的特性常數.它的數值很小,表明細菌所需要的營養濃度非常之低,所以在自然界中,它們到處生長.然而營養太低時,細菌生長就會遇到困難,甚至還會死亡.這是因為除了生長需要能量以外,細菌還需要能量來維持它的生存.這種能量稱為維持能.另一方面,隨著營養物濃度的增加,生長率愈接近最大值.
2)溫度
在一定的溫度范圍內,每種微生物都有自已的生長溫度三基點：最低生長溫度、最適生長溫度和最高生長溫度.在生長溫度三基點內,微生物都能生長,但生長速率不一樣.微生物只有處于最適生長溫度時,生長速度才最快,代時最短.超過最低生長溫度,微生物不會生長,溫度太低,甚至會死亡.超過最高生長溫度,微生物也要停止生長,溫度過高.也會死亡.一般情況下,每種微生物的生長溫度三基點是恒定的.但也常受其它環境條件的影響而發生變化.
根據微生物最適生長溫度的不同,可將它們分為三個類型：
a.嗜冷微生物：其是適生長溫度多數在-10℃-20℃之間
b.中溫微生物：其最適生長溫度一般在20℃-45℃之間
c.嗜熱微生物：生長溫度在45℃以上.
3)水分
水分是微生物進行生長的必要條件.芽孢、孢子萌發,首先需要水分.微生物是不能脫離水而生存的.但是微生物只能在水溶液中生長,而不能生活在純水中.各種微生物在不能生長發育的水分活性范圍內,均具有狹小的適當的水分活性區域.
