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厌氧微生物的分离与培养
发表人:吴敏,发布时间:09-06-25
一、实验目的
熟练掌握Hungate厌氧操作技能,了解和掌握厌氧微生物的培养基配制,并进行分离纯化。
二、实验用具
装有分压表的氮气钢瓶,氢气钢瓶,调压变压器,铜柱和铜柱固定架,高压灭菌锅,厌氧管(15ml),厌氧瓶(50ml),异丁烯橡胶塞、电炉、圆底烧瓶(500ml、1000ml)、各种规格的定量注射器(1ml、2ml,5ml),18#针头,酒精灯,酒精棉等。
三、实验操作
(一)、高纯无氧N2的制备
1、 接通电源:把输出电压缓缓从0伏分级升到50~90伏之间(调电压的过程持续大约2-3s就可以了)。大约20分钟后,铜柱温度能达到350℃左右(输出电压禁止长时间超过90V以上,否则会导致铜玻璃柱变形直至破裂,甚至发生安全事故)。
2、 待铜柱温度升至350℃左右时,加热套触摸起来比较烫,开启氢气钢瓶并形成气流,使铜柱内的铜丝还原(反应速率很快,几秒钟见效,还原与否可以从铜丝颜色的变化看到,同时柱内会产生水蒸气,氧化铜与氢气反应所致;通氢气的时候最好打开窗户,一定熄灭操作台边上所有明火,包括酒精灯和电炉)。
3、 待铜丝被氢气还原呈现纯紫铜铮亮色,同时把里面的水蒸气也排出完全后,关闭氢气钢瓶,压力表指针降为零;打开氮气钢瓶,气流大小以把针头对准操作者手背5cm距离明显感觉到气流为宜,并随时注意气流是否足够。
4、 使用完毕后,先关紧氮气钢瓶,使压力表的指示针回至零位,接着关闭电源,使调压变压器调节指示回至0伏处。
(二)、无氧无菌水的配制
1. 将500ml一定浓度的NaCl水溶液(防止稀释时细胞涨破)沿玻璃棒倒入固定在铁架台上的1000ml圆底烧瓶中(选择合适的圆底烧瓶,水不可太满,否则水沸腾时容易溅出),最好放入几个防爆玻璃珠。向500ml水中加入终浓度为0.001‰的刃天青(resazurin),即加入0.5ml 的1‰刃天青母液(W/V),并加入0.25g半胱氨酸(L-Cysteine)(终浓度0.5‰)。在烧瓶外壁溶液水平面处划一刻度后,加入适量水(因为蒸发会损失部分水分)。煮沸5-10min(视所加水总量而定),刃天青会根据水中含氧量的下降经历紫色-红色-无色的颜色变化,当溶液变为无色后,再煮沸5min,然后通高纯氮气1-2min(赶走空气)。
2. 分装的过程可以不用继续加热,用10ml的定量注射针筒抽进氮气流,再打出(三次以上)洗气,然后抽取9ml无氧水注入已换气的15ml厌氧管中(抽取注射过程中应迅速利落,与空气接触时间应缩至最短);注入厌氧管后,需要等待通气5s-10s,以置换瓶中空气,在抽出氮气流针头的同时塞紧异丁烯橡胶塞(操作要领:抽出针头时要注意,橡胶塞应该先半扣到瓶口,然后用右手食指揿住,左手捏住通气针头慢慢抽出针头,橡胶塞可能会外翻导致漏气等,此时将针头往瓶内伸,使塞子恢复原样,有时需要反复多次,视塞子大小而定,最后拔出针头,拔出同时立即将塞子塞进管口),最后旋紧盖子。
3. 121℃高压蒸汽灭菌20min。
(三)、专性厌氧菌液体培养基配制(以制备1000ml为例)
1、 按照配方配制培养基,定容后,加入1ml的1‰刃天青母液(W/V)(终浓度0.001‰),0.4g的半胱氨酸(L-Cysteine)(终浓度0.4‰),用NaOH或KOH调节pH值(resazurin和半胱氨酸对培养基的pH有影响,应加入后再测pH)。
2、 制备高纯氮气,操作过程同(一);将厌氧管固定到铁架台的夹子上并通氮气,在培养基中加入5% Na2S•9H2O溶液,使其终浓度为0.5‰,用枪吸取适量培养基注入到厌氧管(或厌氧瓶中),通气10-20S,塞上橡胶塞,旋紧盖子。
3、 厌氧试管用牛皮筋扎成7支或者10支一捆即可灭菌,121℃湿热灭菌20min。
(四)厌氧菌固体培养基配制
1、 同(三)1。
2、 取上述培养基注入母液圆底烧瓶中(可以预先在圆底烧瓶外壁用记号笔划上体积刻度),再加琼脂粉和适量蒸馏水以弥补在煮沸过程中蒸发的损失量。然后煮沸15-20mins,驱除培养基中的溶解氧。(应特别注意:融化的固体培养基在沸腾时容易从烧瓶瓶口溢出引起电炉短路,从而将电炉烧坏),在接近沸腾时要把电炉移开。
3、 煮沸10分钟后,开始通高纯氮气;将厌氧管固定到铁架台的夹子上并通氮气,加入5% Na2S•9H2O溶液,使其终浓度为0.5‰。然后用10ml的定量注射针筒取5ml培养基注入15ml已换气的厌氧试管中。(注意:因为是固体培养基,注射器活塞处容易被琼脂粘住,使得封闭性较高,相对来说不易变红,但是也会有少许颜色,不用担心,同样加入少量硫化钠到管子或者瓶子内即可)。
4、 灭菌后的培养基取出来,就进行滚管操作。使灭完菌还未冷却的固体培养基在桌面匀速滚动,培养基会均匀固定在厌氧管壁上;也可以做成斜面状,但是如果是分菌的话应该是滚管更加好点,因为接触面积大。最后,管底会留有稍许的冷凝水。
5、 注:如果是制备少量固体培养基,也可先在厌氧管中加入终浓度为2%的琼脂后按液体培养基的配制方法配制。灭好菌后,把琼脂摇匀后滚管或摆斜面。
(五)厌氧菌分离纯化
1、富集培养:用灭菌小铁锹铲取0.5g-2.5g样品至装有20-25ml培养基的厌氧瓶内,充N2 ,塞紧塞子,然后振荡均匀,一定温度下静置培养。培养几天后进行稀释涂布,方法在“直接涂布法”中有详细介绍。
2、直接涂布法:
1)样品梯度稀释:取含9ml无氧无菌水的厌氧试管若干支,用无菌1ml定量注射器以10倍稀释法稀释污泥菌悬液至合适浓度(稀释度视样品生长情况而定, 要注意用1ml注射器与18#针头结合时,1ml注射器的量程已经不准确,经过移液枪的确定,0.7ml刻度处即相当于1ml)。由于没有经过富集所以样品中含有的菌量较少,直接涂布法中菌悬液的稀释度做到10-2就可以了;而富集后的菌液为得到单菌落,稀释度一般要做到10-6。
2)涂布:用无菌1ml定量注射器取相应稀释度的污泥菌悬液0.2ml于含4.5ml的固体培养基的厌氧试管中,立即滚管。滚管的要领是:注射器从梯度稀释液转移到滚管之内后,塞紧塞子,将稀释液均匀涂滚于厌氧管壁内,然后再取出塞子,通无氧高氮气体,用无菌注射器与无菌针头将多余的液体(包括了原来的冷凝水与稀释液)吸出来,可防止过多的水滞留导致滚管模糊、菌落不清。
3)培养:培养温度以及培养时间看菌的生长来定,有些只要两三天,长的需要十来天,这些可以查其他科技工作者所做的相关属菌株的条件来设定,一般如果条件合适,3天左右会有菌落长出。
(六)厌氧菌菌落的观察和纯化
1、观察 4d培养后,观察厌氧试管内壁上出现菌落;
2、纯化 多次涂布滚管,挑单菌落纯化,若在低稀释度下形成了单克隆菌落,那么可以认为其已经比较纯,也可以做鉴定工作,比如简单染色观察菌落形态是否一致等。
建议:
1. 将刃天青配成母液,母液浓度为1‰(W/V),4℃冰箱放置。
2、专性厌氧菌生长于很低的氧化还原电势下,其呼吸链末端电子受体为无机氧化物和有机氧化物的生物氧化,这是一类在无氧或低氧条件下进行的产能效率较低的呼吸形式。
3、刃天青的指示:刃天青在氧化态时呈紫绛色,在完全还原时为无色,它第一步不可逆地还原为Resorufin, 呈现桃红色,然后再可逆性地还原为无色的二氢Resorufin。如果制备的培养基呈现桃红色,表明培养基已经被氧化,氧还电位已升高。其还原指示电位为-42mv。
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