微生物培养基的凝固剂

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1、培养基凝固剂及触变性培养基摘要介绍常用培养基凝固剂琼脂、卡拉胶和黄原胶的凝胶性质。将这三种凝胶配伍使用可配制出具有触变性的培养基，用于特殊的微生物检测。关键词培养基凝固剂触变性微生物培养基是专供微生物培养、分离、鉴别、研究和保藏用的混合营养物制品，常见形态有液态、流态、半固态和固态。液体培养基常用于大规模生产和增菌培养；流体培养基常用于霉菌和厌氧菌的检查；半固体培养基常用于菌种传代和保藏，以及贮运标本；固体培养基常用于微生物的分离纯化，抗菌药物的效价试验，菌和疫苗的制造以及菌种保藏。这几种培养基的差别主要

2、取决于培养基中凝固剂种类和加量的差［1］。培养基凝固剂一般并不是微生物的营养成分，只起固化或粘合的作用［2］，形成凝胶。常见的凝固剂有琼脂、卡拉胶、黄原胶、阿拉伯胶、黄蓍胶、明胶和无机硅胶等。凝胶是胶体质点或高聚物分子相互交联形成的空间网状结构，是介于固体与液体之间的一种特殊的物质形态［3］。凝胶化是指缩聚反应进行到一定程度，反应体系的粘度突然增大，并且出现具有弹性的凝胶的现象。此时，体系包含两部分：一部分是凝胶，不溶于一切溶剂；另一部分是溶胶，其分子量较小，被笼罩在凝胶的网络结构中［4］。由于微生物快速

3、检测的需要，传统的固体及液体培养基已经不能满足现代微生物检测的需求。如检测油类物质中的微生物，培养基在接种时应为粘度低的溶胶，而在静止培养时，又需恢复为高粘凝胶，使菌落不易移动，便于观察与计数，这就需要培养基具有触变性。国外已商品化生产的有MicrobMonitor［2］培养基成品。使用前不需进行培养基的制备和加热就可直接应用，但国内还没有类似产品。1琼脂琼脂是一种由琼脂糖和琼胶质组成的长链多糖复合体，是从石花菜、江篱、紫菜等红藻类植物中提取而制成的。在液体培养基中加l0～20g／L的琼脂，加热融化凝固后

4、可得固体培养基，加5g／L的琼脂可得半固体培养基［2］。琼脂溶于75℃以上的热水和甲酰胺，微溶于乙醇胺，不溶于冷水，但能吸水膨胀。琼脂溶解后，胶液具有一定的粘性，5％～10％的琼脂溶胶具有高粘度。在45℃、pH4．5～9．0时，胶液的粘度相对稳定，在pH6．0～8．0范围内，胶液粘度与藻龄、离子强度关系不大，但一旦凝胶形成，在温度不变的条件下，粘度随时间而增大。琼脂溶解后，胶液在42℃以下会凝固。文献［5］报道由不同种类的原料所制取的琼脂具有不同的凝固温度，而由相同原料制取的琼脂，其凝固温度基本一致。琼脂

5、的凝胶强度与其浓度和生产方法有关，韧性与其粘度和原料的种类有关琼脂的融化温度与凝固温度之差即滞后度比一般凝胶大，为40—60℃。pH接近中性时，琼脂能与大部分多糖胶配伍，与蛋白质混合不发生絮凝，也不明显沉淀(组胺树胶除外)。琼脂的流变性变化是琼脂凝胶化过程的一个重要特征：①高温时，流变行为与稀溶液中聚合物的流变行为相似；②当温度低至凝固点以下时，流变行为与交联聚合物的流变行为相似；③在溶胶与凝胶的变化过程中，流变性更为复杂；④琼脂的流变性还受其浓度、分子量以及其它物质(如甘油等)的影响。2卡拉胶卡拉胶是存

6、在于杉海苦科、苏里尔藻科、叶顶藻科和沙藻科的某些红海藻中的不溶性胶。它溶于60℃以上的热水，形成粘性透明或轻微乳白色的易流动溶液，45℃以下凝固［7］，2．0％一2．5％的凝胶强度与琼脂1．5％一2．0％浓度时的凝胶强度基本一致［8］，但不溶于有机溶剂。卡拉胶大分子没有分支结构，也不具有阴离子特性，可以形成高粘度溶液。(1)徐志丽和吴晖［9］研究发现卡拉胶的粘度：①随分子量的增大而显著增大；②随浓度增大呈指数规律增加；③随温度升高呈指数规律下降；④在接近中性时基本稳定且最大。(2)卡拉胶溶液的粘度：①随恒

7、温时间而降低；②100℃时，下降有急有缓；③随着转速增大，溶液粘度缓慢下降，具有剪切稀化的特征；④随搅拌时间先缓慢上升，80min后又下降［10］(3)卡拉胶的凝胶强度：①在一定范围内与浓度呈正线性关系；②温度上升，凝胶强度下降，但温度升降过程的变化曲线不同；③在凝胶开始形成的短时间内，凝胶强度随时间迅速增大，然后相对稳定，十余小时后又开始下降；④pH<5．0时，凝胶强度随pH的增大而增强，pH5．0—8．5时趋于平衡，pH8．0—9．5时又下降，而当pH>9．5时又回升。(4)卡拉胶形成凝胶所需浓度低，

8、透明度高，但存在凝胶脆性大、弹性小、易脱液收缩等问题。这些问题可通过与其它高聚物配伍的方法来解决，国内外学者对此做了大量研究。黄来发等［11］研究发现槐豆胶和卡拉胶的相互作用使凝胶较强韧、较柔软，且不易出现脱液收缩的现象。3黄原胶黄原胶是由植物的细菌性病害甘蓝黑腐病产生，由β—D一葡萄糖、β—D一甘露糖和β—D一葡萄糖醛酸三种单糖组成的。它遇水分散、乳化变成稳定的亲水性粘稠胶体，胶液呈中性。黄原胶溶液是典型的假塑性流体，添加海