最近在某书上,总刷到实验员们关于厌氧菌培养的“血泪帖":要么是培养罐漏气了,一周的实验白费;要么是手套箱成本太高,被老板念叨;养的菌状态时好时坏,数据总不稳定……
别急!这篇超详细的厌氧培养技术大盘点,就是来为你排忧解难的。我们将抛开厂商滤镜,公正剖析从经典到前沿的几种主流方法,帮你搞清楚它们的优缺点,找到适合你课题的那一条“捷径"。
(1)传统培养技术大盘点
厌氧菌的培养方法有许多:
物理方法包括遮断空气法、煮沸法、真空法、空气置换法、气体喷射法或转管法等;
化学方法包括焦性没食子酸法、铁丝绒法、保险粉法等;
生物学方法包括与需氧菌共生好氧法等;
混合法包括厌氧罐(袋)法、厌氧手套箱法或厌氧室法、空气置换铁丝绒法、空气置换钯粒法等。
以下,我们将对几个常用方法展开详细介绍。
一、Gas-pak法

Gas-pak法的核心原理是通过化学反应消耗密闭容器中的氧气,并生成二氧化碳,从而营造适合厌氧菌生长的无氧环境,是“专用厌氧罐 + 配套产气袋 + 内置催化剂"的标准化成套方案 。

优点:
1. 操作相对简便,无需复杂设备,将准备好的材料放入厌氧罐即可;
2. 适合中小规模实验需求。
缺点:
1. Gas-pak法的气体发生袋是一次性的,使用后就需要更换,长期使用下来成本较高;
2. 触媒在使用一定次数后催化效果会下降,也需要定期更换;
3. 在操作过程中若有疏忽(比如气体发生袋剪开后未及时放入厌氧罐、加水后没有迅速紧闭罐盖等),都可能导致厌氧环境营造失败。
二、焦没食子酸法

焦没食子酸法利用的是化学反应来营造厌氧环境。它与碱反应时,会消耗氧气,从而在相对密闭的空间内形成厌氧环境。

优点:成本较低,操作也相对简单,不需要复杂的设备,在早期的厌氧菌培养研究中应用较为广泛。
缺点:
1. 反应过程中可能会产生的NO等杂质,不利于一些细菌生长;
2. 在吸收氧气的同时,它也会吸收二氧化碳,而二氧化碳对于某些厌氧菌的生长是必需的,这就可能导致某些厌氧菌无法良好生长;
3. 对反应的温度、湿度等实验条件的控制要求较高,若条件控制不当,会影响除氧效果;
4. 指示剂不够灵敏,难以准确判断厌氧环境是否达到要求。
三、厌氧产气袋法
(三菱瓦斯化学株式会社AnaeroPack系列)

厌氧产气袋法的原理是将产气袋与平板一同放入密封空间,产气袋中的化学成分遇水反应生成氢气和二氧化碳,钯催化剂促使氢气与残余氧气结合生成水,将罐内氧浓度降至1%以下,营造无氧环境供厌氧菌生长。

优点:
1. 操作简便,无需复杂设备,仅需“产气袋 + 灵活密封空间" 的简易搭配;
2. 快速除氧:通常30-60分钟内氧气就能被吸收,有利于厌氧菌快速进入生长状态。

缺点:
1. 产气袋属于一次性消耗品,单次使用成本较高,对于大规模的厌氧培养需求,用量较大,成本会显著增加;
2. 密封要求高,厌氧罐盖若未拧紧或密封圈老化,易漏氧导致培养失败;
3. 无法实时调节气体成分,若厌氧菌对二氧化碳浓度有特殊要求,难以精准适配。
四、厌氧手套箱法

厌氧手套箱法是通过向密封箱体内充入混合气体,并利用钯催化剂持续催化氢气与氧气反应生成水,从而主动、持续地维持箱内稳定的无氧环境。主要通过以下三个部分协同工作:
1.循环除氧系统(核心)
系统向箱内通入混合气体(含N₂、H₂、CO₂按比例组成)。H₂与箱内气体中残留的O₂,在钯催化剂的表面反应生成H2O,从而消耗掉氧气。
这个循环除氧的过程会持续进行,确保任何通过传递舱或手套操作缝隙微量渗入的氧气被立刻清除。
2.气体置换舱(传递舱)
这是物品进出箱体的“气锁"。它是一个带有内外两道门的密封小舱室。
放入物品流程:
1. 打开外门,放入物品,关闭外门。
2. 启动“置换"程序,舱内会进行多次抽真空→充入混合气体的循环,以排除舱内所有的空气(氧气)。
3. 当舱内气体与箱体内气体一致后,才能打开内门,将物品移入主工作箱体。
3.密封箱体与手套接口
人员通过箱体上固定的密封手套进行操作,在隔绝外界空气的前提下,处理箱内的样品和实验。

优点:
1. 能提供非常稳定的厌氧条件,氧气浓度可降到极低水平;
2. 可在箱内进行多种实验操作,兼顾固液培养形式,适合大规模培养厌氧菌的研究;
3. 无需频繁打开箱门,有效避免外界空气的干扰和污染;
4. 部分手套箱内置培养箱/温控系统,可进行精确温度控制,方便进行长时间培养和实时观察。
缺点:
1.设备价格昂贵,维护和保养也需较高的费用;
2. 设备长期运行,气体消耗量大,运行成本高;
3. 占用空间大,需要专门的场地放置
4. 操作步骤复杂,需要随时随地观察设备运行情况,否则易出现操作失误,影响实验结果。
五、抽气换气厌氧培养法

抽气换气厌氧培养法是通过人工操作真空泵抽取密闭容器内空气,再手动注入氮气、二氧化碳等无氧混合气体,重复2-3次抽换流程排尽氧气,最终形成厌氧环境。

优点:
1. 气体置换效率高,能快速将氧浓度降至较低水平;
2. 可调控气体成分比例,适配不同厌氧菌需求;
3. 无化学试剂反应产物,避免对菌株生长产生额外抑制。
缺点:
1. 需单独配备真空泵、高压气体钢瓶、减压阀等成套设备,初期投入成本高,占用实验空间;
2. 全程依赖人工操作,抽气/注气的压力、时间全凭经验把控,气体比例精准度差,易因操作差异导致培养结果波动;
3. 缺乏实时监控功能,无法直观判断罐内氧浓度、气体比例是否达标,需额外通过生物指示剂验证,耗时且繁琐。
传统厌氧菌培养中普遍存在的“操作繁琐“、"气体消耗大“、“环境难控"等核心痛点,正是华端生物HD-AN系列智能厌氧/微需氧培养系统旨在破解的关键。该系统以传统抽气换气法的气体抽排置换原理换为基础,优化了操作流程与控制精度,能够针对性解决这些长期困扰实验室的难题。
(2)华端生物HD-AN系列智能厌氧/微需氧培养系统的“超能力"

HD-AN系列 智能厌氧/微需氧培养系统
一、操作简单,一键厌氧

HD-AN系列智能厌氧微需氧系统搭载高精度传感器与自动控氧系统,可根据不同菌种需求,预设厌氧、微需氧、弯曲菌等多种核心培养模式。
一键生成,无需人工干预;
快速生成培养环境,大幅缩短等待时间:
最快达到微需氧条件<70秒
最快达到厌氧环境<150秒

二、成本低廉,多重适配

1. 设备随开随用,无其他耗材;
2. 气体消耗量极低:
达到厌氧环境气体消耗≤7L/12平皿
达到微需氧环境气体消耗≤2L/12平皿
3. 有丰富的培养罐选择,实现对各类培养载体的全面适配——提供8种培养罐可选:
适合放置 6 个、12 个、24 个、36 个、60个常规培养皿的型号
弯曲菌专用双孔培养皿的适配罐
可放置酶标板、96 孔板等微生物鉴定专用载体的培养罐
可放置 10 只培养袋的志贺氏菌专用培养罐

4. 配备注射针模式,是针对小型密封容器(如试管、西林瓶、增菌管等)设计的专属厌氧环境生成功能,专门解决传统方法处理小容量样本时 “密封难、除氧差、操作繁"的痛点。
三、实时监控,过程保障

系统配置无线氧浓度实时监测系统,用于厌氧和微氧微生物、细胞等培养时的氧浓度、二氧化碳浓度、温度、湿度等的实时监测,确保培养环境符合实验要求。
超出浓度范围机器自动报警提醒,帮助实验人员及时察觉设备状态变化,避免因操作失误或故障未及时处理导致的培养风险,使整个培养过程全程得到保障。

HD-AO系列 无线氧浓度实时监测系统

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