基于UV膠光固化制備館藏陳列細菌平板標本的新方法

中圖分類號：Q34 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8395（2025）05-0666-06

doi：10.3969/j.issn.1001-8395.2025.05.001

1背景

微生物標本的固化保藏是連接基礎研究與公眾科學傳播的關鍵紐帶，在全球范圍內，微生物污染是食源性疾病暴發的主要因素之一，據世界衛生組織統計，約 65% 的食源性疾病暴發源于微生物污染，而公眾對微生物形態特征認知有限是防控意識薄弱的主要原因之一[].但傳統顯微鏡價格高昂并且在我國農村地區普及率不足 12% ，極大程度上限制了微生物科普的推廣2].相比之下，微生物菌落固化標本能突破設備和空間限制，實現可視化，其應用場景已拓展至科普教育、科研存檔和藝術創作等領域.另外，細菌標本的館藏要求培養的細菌樣本具有代表性和典型性，能夠反映特定菌群的特征.所制得的細菌平板應凸顯菌落形態特征，同時能夠長期陳列.因此，建立可視化的微生物標本的制備方法對于館藏展覽和科普教育具有重要意義.

現有微生物平板標本制作方法主要包括化學固定、物理包埋、低溫固化、顯微標本制備和浸制法，但應用于科普推廣仍存在一定局限.例如，化學固定中的甲醛熏蒸法雖保持菌落的立體度，但殘留甲醛濃度超標，缺乏生物安全性3；液氮速凍-樹脂復合技術雖能瞬間固定細菌形態的微結構，但設備成本高昂[4；顯微標本制備和浸制法則需借助儀器觀察或定期更換保存液[5-6].因此，建立一種無毒、易運輸、低成本、適用于長期室溫保藏的微生物平板標本制作方法刻不容緩.

UV膠是一種以丙烯酸酯為基礎的光固化材料，其主要成分包括基礎樹脂、活性單體、光引發劑及穩定劑等7]，在適當波長的紫外光照射下可以迅速發生固化反應，適合用于多種場合的塑封過程[8.UV膠具有固化速度快、制作過程簡易環保的特點，經UV膠封層處理后的樣本可以有效隔絕空氣，避免水分喪失或氧化而變質，并且增大樣本表面硬度，有效避免了外力損傷，有利于長期儲存和運輸.因此，UV膠在制備微生物平板標本的方面極具潛力.然而，在長期儲存過程中，培養基常發生泛白、鹽結晶析出的現象，影響視覺效果.有研究通過降低培養基中鹽含量，或使用分子緊密度高的瓊脂糖替代瓊脂，以此提高培養基的透光性，進而減少鹽結晶[9-10]．此外，當UV膠成分中存在某些染料或雜質時，紫外線會被選擇性地吸收導致吸收率下降[1]，固化效率降低．過去研究表明，苯并三氮唑（1H-Benzotriazole，BTA）能夠有效地吸收或屏蔽波長為 270～380nm 的短波紫外光，常被用作紫外輔助吸收劑，進而提高UV膠固化后的透光度[12].紫外線殺菌技術具有安全性高、殺菌效果好、無污染的特點，且不會對材料本身理化特性造成不利影響.紫外線主要通過破壞微生物核酸結構從而造成突變，使其喪失復制和繁殖功能，從而達到殺菌的目的.研究表明，經150W紫外燈照射20s后，塑料瓶內壁金黃色葡萄球菌和大腸桿菌數量可減少95% 以上，能有效殺滅大部分微生物[13-14].Lab色彩模型可以用來描述樣本的顏色要素，相比于人眼感知顏色效果更加穩定且客觀，能更好地描述顏色之間的差異或相似度，其主要由亮度 L^* 、紅綠偏移 a^* 黃藍偏移b*三個參數構成[15].

本研究基于紫外殺菌和UV膠的紫外固化特性，建立了一種適用于長期室溫儲存的細菌平板標本制備方法.通過選用丙烯酸酯型UV膠實現固化，并使光強梯度分布以提高固化均勻性.鑒于微生物平板標本制作對美觀性的要求，我們針對于固化工藝開展了進一步的優化，包括調整培養基中的含鹽量以及添加一定比例的BTA至UV膠中，通過色差參數和視覺打分對其光學特性進行評估，最終實現了基于UV膠光固化反應制作細菌平板標本方法的建立和優化，為微生物平板標本的制作提供了一種安全、高效、低成本的新方法，擴大微生物平板標本的科普應用價值.

2 材料和方法

2.1主要儀器和試劑主要儀器：電子天平、立式壓力蒸汽滅菌鍋、恒溫培養箱、恒溫水浴鍋、50W紫外線燈、色差儀.

主要試劑：胰蛋白肺、酵母提取物、精制酵母粉、氯化鈉、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鈉、瓊脂、瓊脂糖、丙三醇、UV膠（卡速特品牌）BTA（純度 gt; 99.95% ）.

2.2實驗菌株本研究使用細菌菌株為大腸桿菌（Escherichiacoli）和解烷烴游動微菌（Planomicro-biumokeanokoites）.

2.3 實驗方法

2.3.1UV膠制作細菌平板標本新方法的建立LB基礎培養基組成為：瓊脂 5g/L ，胰蛋白脈 10g/L 酵母提取物 5g/L ，氯化鈉 10g/L 按照上述組分稱量并溶于去離子水中， 121^°C 高壓滅菌 20min 后倒平板，使每個培養血中培養基體積為 15mL 具體操作流程如圖1所示．將已活化的Escherichiacoli和Planomicrobiumokeanokoites分別接種至培養基上， 37^°C 培養 24h. ，待細菌生長至合適時期時，使用36W紫外線燈照射殺菌 3～5h 以固定菌落后，于 45°C 條件下干燥，并將已預熱的UV膠鋪倒至菌落上，36W紫外線燈照射 5min 進行光固化封層.置于室溫避光條件下 ^48h ，測定 L^*，a^*，b^* 進行色差分析，記錄 L^*，a^*，b^*， 按照以下公式計算色差ΔE^* 及色調角偏移.

2.3.2低鹽培養基優化低鹽培養基組成為：胰蛋白肺 4.0g/L ，精制酵母粉 2.0g/L ，磷酸二氫鉀2.0g/L ，磷酸氫二鈉 10.67g/L ，質量分數 1% 的瓊脂糖.按照上述組分稱量并溶于去離子水中，其余步驟同2.3.1.實驗組為低鹽培養基，對照組為基礎LB培養基.

2.3.3抗結晶培養基優化抗結晶培養基組成為：胰蛋白膚 5.6g/L ，精制酵母粉 3.0g/L ，氯化鈉1.0g/L ，質量分數 1% 瓊脂糖，質量分數 1% 丙三醇.按照上述組分稱量并溶于去離子水中，其余步驟同2.3.1.實驗組為抗結晶培養基，對照組為基礎LB培養基.

2.3.4BTA優化法向UV膠中添加體積分數 0.5% 的BTA制成優化膠，其余步驟同2.3.1.實驗 組為優化膠，對照組為UV膠，所用培養基均為基礎 培養基.

3結果

3.1UV膠制作細菌平板標本新方法效果評價本研究通過色差參數對UV膠固化封存細菌標本的光學特性進行評估，總色差 ΔE^* 綜合考慮了顏色明度、色相和飽和度3個方面，色相誤差 Δh^* 反映了顏色在色相上的差異. E. coli和 P. ，okeanokoites體系封膠處理后的平板標本示例如圖2所示.表1的數據顯示，在 E ，coli體系中，封膠處理使 L^* 正向偏移，由39.36增至39.97， a 軸最大偏移為 +0.54，b *軸最大偏移為 +1.37 ，對應的色調角偏移 Δh^* 為 2.2^° ，說明封膠處理提高了培養基亮度，有利于細菌平板標本觀察，基本符合館藏展覽的要求.同時，在 P. okeanokoites體系中也表現出相似趨勢， ?L^* 由38.15增至39.64即亮度提高，對應的色調角偏移 Δh^* 為 2.8^° ．上述結果說明在兩種細菌體系中，UV膠封存處理后的色度穩定性均能滿足細菌平板標本的觀賞需求[16.同時，封膠后E.coli和 P_- okeanokoites總色差 ΔE^* 分別為1.59和1.94，均處于可接受色差范圍內 （ΔE^*?3.0）^[17 .因此，封膠處理能夠在較大程度上保持細菌平板標本的原始光學特征，并提高標本的亮度.

3.2低鹽條件對培養菌色差參數的影響如表2所示，經UV膠封存處理后，低鹽培養基對細菌平板標本的光學特性產生一定影響，低鹽培養基組中 E coli體系的 L^* 由39.97提升到了40.75，在色度軸向上發生紅移和藍移，色調角偏移 Δh^* 為 3.6^° ，同時，在 P ，okeanokoites體系中 L^* 呈正向偏移，表現為亮度提升，同時 a^* 軸綠移， b^* 軸黃移，色調角偏移 Δh^* 為3.8^° .上述兩種細菌的色差參數均說明低鹽條件可在一定程度上提高培養基亮度，且維持菌落色彩的保真度.此外，封膠后 E_? coli和 P_? ，okeanokoites總色差 ΔE^* 分別為0.82和0.76，符合CIEDE2000色差標準即 ΔE^*lt;1.0 [18].綜上所述，低鹽培養基結合UV封膠技術有助于改善細菌平板標本的亮度，同時又保持平板標本上的細菌菌落色彩不受影響.

3.3丙三醇添加對培養基抗結晶能力的影響表 3的結果表明，與對照組相比，添加丙三醇的培養基 對應 L^* 呈現輕微偏移， E_? ，coli體系對應 L^* 由39.97 降至39.04，P.okeanokoites對應 L^* 由39.64變為 39.69，說明在培養基中添加丙三醇對于標本的亮 度無太大影響.由表3可見，E.coli和P.okeanokoites總色差 ΔE^* 分別為0.82和0.13，符合 CIEDE2000色差標準即 ΔE^*lt;1.0^[18] ，并且色度軸向 發生變化， a^* 軸均呈現弱紅移， b^* 軸均呈現藍移.據 此可知，添加丙三醇的培養基體系兼具亮度和色彩 的保真度，且在一定程度上降低培養基的黃化程 度，相比于基礎培養基表現出更優的光學特性.

3.4BTA添加對UV膠性狀的影響針對于 E coli體系在UV膠中添加體積分數 0.5% BTA進行改性．由表4可見，與基礎UV膠組相比，BTA改性組L^* 由39.97增高為41.07，發生正向偏移，表明BTA改性在一定程度上提高UV膠的亮度.BTA改性組的 a 軸最大偏移由-1.08變為-1.26，表明BTA改性對UV膠的紅綠色度影響較??； b^* 軸最大偏移由-2.13變為-1.62，呈現藍移.上述結果說明BTA能夠有效減少短波紫外光透過，有效抑制UV膠照射后的黃變現象.綜上所述，利用BTA改性UV膠平板能夠在提升亮度的同時，維持細菌平板標本的色度穩定性，使其光學特性更符合精細產品的需求[19].

3.5UV膠封存細菌平板標本的觀察評價在統一光照條件下，以基礎LB培養基覆蓋UV膠組作為對照，對不同封存處理的細菌平板標本進行肉眼觀察，并采用“ + ”符號進行量化，“ + ”越多表示觀察效果越優.結果如表5所示，與對照組相比，低鹽優化培養基的亮度有所提升，增強了標本的可視清晰度，而BTA改性UV膠在亮度和色彩穩定性方面表現最佳，標本色彩更自然，提升了可觀賞性.此外，三組實驗組處理均不同程度地減輕了培養基久置后發生的泛白現象，降低了封膠層的泛黃程度，使標本在長期儲存過程中能夠保持較穩定的外觀.因此，整體來看，優化培養基配方與改性UV膠能改善細菌平板標本的亮度和色彩穩定性，基本滿足館藏展示的需求.

4討論

本研究成功建立并優化了一種基于UV膠光固化反應制作長期室溫保藏細菌平板標本的方法，并通過色差光學數據深入分析了該方法在色彩穩定性和光學特性方面的優勢.實驗結果表明，UV封膠處理可有效提高培養基亮度，并維持細菌平板標本色彩的穩定性．例如，在 E .coli體系中，封膠處理使 L^* 由39.36增至 39.97，P. ：okeanokoites體系 L^* 由38.15增至39.64，總色差 ΔE^* 分別為1.59和1.94，均處于可接受范圍內 （ΔE^*?3.0） ，表明UV封膠能保持標本在長期展示過程中的色度的穩定性.為了進一步優化細菌平板標本在儲存及展覽中的美觀性，我們針對于培養基成分和UV膠配方進行了適當調整，主要通過降低培養基含鹽量并建立緩沖體系來優化培養基配方.首先，低鹽培養基優化后， E. coli和 P. ，okeanokoites體系的 L^* 值均有所提升，總色差 ΔE^* 分別為0.82和0.76，符合CIEDE2000色差標準 （ΔE^*lt;1.0） .這些結果表明，低鹽培養基不僅提高了細菌平板標本的亮度和可視度，同時還能保持菌落的色彩保真度.此外，添加丙三醇的培養基優化實驗顯示， E. coli和 P_? okea-nokoites體系的亮度變化不明顯，但在色度軸向上發生一定程度的紅移和藍移.同時，E.coli和 P okeanokoites的總色差 ΔE^* 分別為1.20和0.13，處于可接受范圍內.表明添加丙三醇培養基可有效降低培養基的黃化程度，在一定程度上改善其光學特性，抑制培養基晶體析出從而提高穩定性．另外，本研究通過添加BTA對UV膠進行了改性，發現 L^* 由39.97增至41.07， b^* 軸方向藍移，表明BTA改性UV膠不僅提高了平板標本的亮度，還有效抑制了黃變現象.這可能是因為BTA在光引發黏結過程中作為紫外吸收劑，吸收短波紫外線[20]，從而減少因光照引起的化學降解，最終提高封膠層的光學穩定性.本研究的優化策略包括降低培養基鹽濃度、添加丙三醇提高抗結晶能力，以及采用BTA改性UV膠提升亮度和抗黃變能力.這些改進措施在維持細菌平板標本色彩保真度的同時，提高了整體光學表現，使標本更適用于館藏展示.微生物學與藝術在過去一個世紀內已有多次交叉融合，細菌作為視覺媒介在科學研究和藝術創作中均得到了廣泛應用[21].因此，基于UV膠光固化的細菌平板標本制作方法的開發在科學展示和科普教育方面展現出廣泛的應用潛力.

5 結論

本研究首次利用UV膠光固化反應對細菌平板標本進行安全、透明、高保真的封存，開發了一種基于UV膠光固化反應的細菌平板標本制作工藝，對細菌進行安全塑封并且不會對平板的亮度造成影響，能夠維持美觀并以最大程度保留細菌菌落形態.為了進一步優化細菌平板標本質量，本研究對UV膠及培養基進行改良，利用色差相關指數進行評估，發現通過調整基礎培養基的含鹽量或添加丙三醇，能夠提高細菌平板標本的亮度．此外，在UV膠中加入BTA可以在一定程度上緩解培養基變黃程度，使細菌平板標本更具展示價值和觀賞性.

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A Novel UV-Photocuring Adhesive Method for Long-Term Preservation ofBacterial CulturePlatesforExhibition

ZHANG Jinmei， LI Binyu， YAN Chunmei， WU Wei， LI Chongyan，ZHOU Zhiwei， SUN Qun（College ofLifeSciences，Sichuan University，Chengdu 61oo65，Sichuan）

Abstract;Duetothelimitationsofthetfabrication methodsbytheraditionalbacterialplatespecimenintermsof ighttrasmittance，whitening，andlong-termroomtemperaturepreservation，these methodsareunsuitableformuseumexhibitions.Inthisstudy， a novelspecimenpreservationmethodofthebacterialplateasdevelopedbasedonUV-curableadesive，using Escherichiacolind Planomicrobiumokeanokoitesasrepresentativebacterialmodels.ByoptimizingtheculturemediumcompostionandmodifyingtheUV adhesive，thestudyachievedlong-temoomtemperatureconservatioof thespecimens.Theresultsdmonstratedthattheoptiized culture medium significantly enhanced specimen brightness （ L^* ）. In the E coli and P .okeanokoites systems，the additionof low-salt or anti-crystallization agents increased L^* from 39.36 to 40.75 （ E .coli）and from 38.15 to 40.35（ P .okeanokoites），with total color differences （ ΔE^* ）of 0.82 and O.76，respectively，meeting the requirements for visual fidelity （ ΔE^*lt;3.0 ）.Furthermore，benzotriazole（BTA）-modified UV adhesive effectively reduced the yellow shift index（ Δb^* ） by 79. 3% ，with a total color difference（ ΔE^* ）of 1.50，therebysuppresingUVadhesiveyelowng.Thisstudyemploysasynergistic strategycombininglowsaltculure mediumoptimization，anti-rystalizationculturemedimimprovement，andB-modifiedUVdesive，significantlyeancingspecienas parency and optical stability to meet the visual requirements of museum exhibits.

Keywords：UV adhesive lightcuring；chromatic aberration analysis；process optimization；bacterial specimens

（編輯 陶志寧）