微生物快速鑒定系統配套培養箱的開發

閆國棟 李臣亮 姜 丹 邵 妍 周毓麟 孟令軍 劉 艷

吉林大學生命科學學院 吉林長春 130012

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微生物快速鑒定系統配套培養箱的開發

閆國棟 李臣亮 姜 丹 邵 妍 周毓麟 孟令軍 劉 艷

吉林大學生命科學學院 吉林長春 130012

摘 要：微生物快速鑒定系統是近年來發展起來、廣泛應用于微生物學實驗的一項技術，但在鑒定板培養中缺乏專用培養箱。依據培養所需條件，設計并開發了微生物快速鑒定系統配套培養箱，應用于本科生教學中，得到良好的教學效果。

關鍵詞：微生物；快速鑒定；培養箱

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，是微生物學實驗中的經典實驗，本科實驗教學中采用紫外分光光度計進行檢測［1］。隨著科技發展現已開發出微生物快速鑒定系統，該鑒定系統操作鑒定方便、快速，準確性高，同時系統擁有細菌、酵母、絲狀真菌在內的2 000多種微生物鑒定數據庫，數據庫量大、種類全，廣泛應用于林業、農業、環境生態、食品行業、臨床與疾控中心等相關領域。將微生物快速鑒定系統應用于土壤中微生物的分離純化實驗，學生可在計劃學時之內開展多種微生物研究，有利于開闊學生視野，培養學生研究創新精神。

1 微生物快速鑒定系統的原理

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，會發生一系列的氧化-還原反應，引起濁度發生改變，產生電子，顯色物質在吸收電子后，會由無色的氧化態轉變為紫色或紅色的還原態。微生物快速鑒定系統基于以上原理建立了每種微生物的特征代謝數據庫（95種反應）。鑒定時通過智能軟件將待鑒定微生物的表型與數據庫參比，即可得出鑒定結果。

圖1 微生物快速鑒定系統原理模式圖

2 微生物快速鑒定系統配套裝置的不足

目前，在本科生實驗教學過程中使用微生物快速鑒定系統培養鑒定板時，通常使用生化培養箱進行培養，單物品培養時，培養箱空間被浪費，多種物品一同培養時，又造成相互污染。同時，該培養箱采用熱風式加熱，熱風在箱體內的循環，造成箱體內溫差較大、受熱不均一，如果箱體內有一個物品染菌，則其他培養物品也很快染菌。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果不佳。本科生教學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的培養箱。

3 微生物快速鑒定系統配套培養箱的開發

3.1 “私人訂制”鑒定板培養專用體積

普通生化培養箱一般采用大體積，容積范圍在80 L～150 L，適合錐形瓶、培養皿、鑒定板混合培養。根據微生物快速鑒定系統所使用的鑒定板、SF-N2板、SF-P2板、ECO板、MT2板以及細胞培養板等微孔板的體積，設計培養箱容積范圍在10 L～19 L，適合標準體積微孔板培養。

3.2 分格化抽屜式設置 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箱箱體內，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，確保培養的溫濕度精確化。

分格化抽屜式設置在單獨打開某一個微孔板時，不干擾完整的內部環境，最大限度地降低了溫度、濕度和CO2濃度的恢復時間，減少了CO2的使用并降低了污染的風險。

3.3 鋁塊加熱受熱均勻

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

微生物快速鑒定系統配套培養箱采用鋁塊加熱，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。

3.4 頂部CO2供給 保證CO2濃度均衡

微生物快速鑒定系統配套培養箱頂部設置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CO2含量，采用紅外傳感器探測箱體內CO2濃度，滿足細胞培養板培養時所需CO2濃度，解決普通生化培養箱不能培養細胞的問題。

3.5 箱體內腔采用抗菌純銅材質 可進行自體消毒

培養箱內腔采用光滑圓角內壁，減少不必要的內表面面積，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%純銅的抗菌內壁，銅表面的接觸式抗細菌和真菌的特性可提供持續的保護，在最大限度上防范由于開門處理樣品而帶來的污染。

3.6 內部環境記錄 保證數據可查

箱體內溫濕度、CO2傳感探測裝置可記錄培養環境的實時變化，保留所有與培養箱互動的運行信息，可隨時調取，保證數據可查。

圖2 微生物快速鑒定系統配套培養箱結構示意圖

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

4 結束語

微生物快速鑒定系統是由美國Biolog公司生產，價格不菲，如同時購置其廠家生產的專業培養箱，將加大教學購置成本，多數高校無力購置［2］。采用自行設計、國內廠家生產，滿足使用需求，并增加相關功能，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:山東農業大學，2012.

［2］崔凱，張小利.微生物快速鑒定技術的發展和應用［J］.中國保健營養，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：吉林省教育教學改革重點項目（編號：409020720088）；吉林大學實驗技術重點項目（編號：JS201509）。