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檢測微生物生長的方法

[2015/1/14]

一、生長量測定法
1、體積測量法：又稱測菌絲濃度法。
    通過測定一定體積培養(yǎng)液中所含菌絲的量來反映微生物的生長狀況。方法是：取一定量的待測培養(yǎng)液（如10毫升）放在有刻度的離心管中，設(shè)定一定的離心時間（如5分鐘）和轉(zhuǎn)速（如5000 rpm），離心后，倒出上清夜，測出上清夜體積為v，則菌絲濃度為（10-v）/10。菌絲濃度測定法是大規(guī)模工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)上微生物生長的一個重要監(jiān)測指標(biāo)。這種方法比較粗放，簡便，快速，但需要設(shè)定一致的處理條件，否則偏差很大，由于離心沉淀物中夾雜有一些固體營養(yǎng)物，結(jié)果會有一定偏差。
2、稱干重發(fā)法：
    可用離心或過濾法測定。一般干重為濕重的10-20%。在離心法中，將一定體積待測培養(yǎng)液倒入離心管中，設(shè)定一定的離心時間和轉(zhuǎn)速，進(jìn)行離心，并用清水離心洗滌1-5次，進(jìn)行干燥。干燥可用烘箱在1050C或1000C下烘干，或采用紅外線烘干，也可在800C或400C下真空干燥，干燥后稱重。如用過濾法，絲狀真菌可用濾紙過濾，細(xì)菌可用醋酸纖維膜等濾膜過濾，過濾后用少量水洗滌，在400C下進(jìn)行真空干燥。稱干重發(fā)法較為煩瑣，通常獲取的微生物產(chǎn)品為菌體時，常采用這種方法，如活性干酵母（ADY）,一些以微生物菌體為活性物質(zhì)的飼料和肥料。
3、比濁法：
    微生物的生長引起培養(yǎng)物混濁度的增高。通過紫外分光光度計測定一定波長下的吸光值，判斷微生物的生長狀況。對某一培養(yǎng)物內(nèi)的菌體生長作定時跟蹤時，可采用一種特制的有側(cè)臂的三角燒瓶。將側(cè)臂插入光電比色計的比色座孔中，即可隨時測定其生長情況，而不必取菌液。該法主要用于發(fā)酵工業(yè)菌體生長監(jiān)測。如我所使用UNICO公司的紫外-可見分光光度計，在波長600nm 處用比色管定時測定發(fā)酵液的吸光光度值OD600，以此監(jiān)控E.Coli的生長及誘導(dǎo)時間。
4、菌絲長度測量法：
   對于絲狀真菌和一些放線菌，可以在培養(yǎng)基上測定一定時間內(nèi)菌絲生長的長度，或是利用一只一端開口并帶有刻度的細(xì)玻璃管，到入合適的培養(yǎng)基，臥放，在開口的一端接種微生物，一段時間后記錄其菌絲生長長度，借此衡量絲狀微生物的生長。
二、微生物計數(shù)法
1、血球計數(shù)板法:
   血球計數(shù)板是一種有特別結(jié)構(gòu)刻度和厚度的厚玻璃片，玻片上有四條溝和兩條嵴，中央有一短橫溝和兩個平臺，兩嵴的表比兩平臺的表面高0.1 mm，每個平臺上刻有不同規(guī)格的格網(wǎng)，中央0.1 mm2面積上刻有400個小方格。通過油鏡觀察，統(tǒng)計一定大格內(nèi)微生物的數(shù)量，即可算出1毫升菌液中所含的菌體數(shù)。這種方法簡便，直觀，快捷，但只適宜于單細(xì)胞狀態(tài)的微生物或絲狀微生物所產(chǎn)生的孢子進(jìn)行計數(shù)，并且所得結(jié)果是包括死細(xì)胞在內(nèi)的總菌數(shù)。
2、染色計數(shù)法：
   為了彌補(bǔ)一些微生物在油鏡下不易觀察計數(shù)，而直接用血球計數(shù)板法又無法區(qū)分死細(xì)胞和活細(xì)胞的不足，人們發(fā)明了染色計數(shù)法。借助不同的染料對菌體進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜旧�，可以更方便的在顯微鏡下進(jìn)行活菌計數(shù)。如酵母活細(xì)胞計數(shù)可用美藍(lán)染色液，染色后在顯微鏡下觀察，活細(xì)胞為無色，而死細(xì)胞為藍(lán)色。
3、比例計數(shù)法：
  將已知顆粒（如霉菌孢子或紅細(xì)胞）濃度的液體與一待測細(xì)胞濃度的菌液按一定比例均勻混合，在顯微鏡視野中數(shù)出各自的數(shù)目，即可得未知菌液的細(xì)胞濃度。這種計數(shù)方法比較粗放。并且需要配制已知顆粒濃度的懸液做標(biāo)準(zhǔn)。
4、液體稀釋法：
   對未知菌樣做連續(xù)十倍系列稀釋，根據(jù)估計數(shù)，從最適宜的三個連續(xù)的10倍稀釋液中各取5毫升試樣，接種1毫升到3組共15只裝培養(yǎng)液的試管中，經(jīng)培養(yǎng)后記錄每個稀釋度出現(xiàn)生長的試管數(shù)，然后查最大或然數(shù)表MPN（most probably number）得出菌樣的含菌數(shù)，根據(jù)樣品稀釋倍數(shù)計算出活菌含量。該法常用于食品中微生物的檢測，例如飲用水和牛奶的微生物限量檢查。
5、平板菌落計數(shù)法：
   將待測菌液進(jìn)行梯度稀釋，取一定體積的稀釋菌液與合適的固體培養(yǎng)基在凝固前均勻混合，或?qū)⒕和坎加谝涯痰墓腆w培養(yǎng)基平板上。保溫培養(yǎng)后，用平板上出現(xiàn)的菌落數(shù)乘以菌液稀釋度，即可算出原菌液的含菌數(shù)。一般以直徑9cm的平板上出現(xiàn)50-500個菌落為宜。但方法比較麻煩，操作者需有熟練的技術(shù)。平板菌落計數(shù)法不僅可以得出菌液中活菌的含菌數(shù)，而且同時將菌液中的細(xì)菌進(jìn)行了一次分離培養(yǎng)，獲得了單克隆。
6、試劑紙法：
   小型商品化產(chǎn)品以供快速計數(shù)用。形式有小型厚濾紙片，瓊脂片等。在濾紙和瓊脂片中吸有合適的培養(yǎng)基，其中加入活性指示劑2，3，5-氯化三苯基四氮唑（TTC，無色）待蘸取測試菌液后置密封包裝袋中培養(yǎng)。短期培養(yǎng)后在濾紙上出現(xiàn)一定密度的玫瑰色微小菌落與標(biāo)準(zhǔn)紙色板上圖譜比較即可估算出樣品的含菌量。試劑紙法計數(shù)快捷準(zhǔn)確，相比而言避免了平板計數(shù)法的人為操作誤差。
7、膜過濾法：
   用特殊的濾膜過濾一定體積的含菌樣品，經(jīng)丫叮橙染色，在紫外顯微鏡下觀察細(xì)胞的熒光，活細(xì)胞會發(fā)橙色熒光，而死細(xì)胞則發(fā)綠色熒光。
三、生理指標(biāo)法
    微生物的生長伴隨著一系列生理指標(biāo)發(fā)生變化，例如酸堿度，發(fā)酵液中的含氮量，含糖量，產(chǎn)氣量等，與生長量相平行的生理指標(biāo)很多，它們可作為生長測定的相對值。
1、測定含氮量：
   大多數(shù)細(xì)菌的含氮量為干重的12.5%，酵母為7.5%，霉菌為6.0%。根據(jù)含氮量×6.25，即可測定粗蛋白的含量。含氮量的測定方法有很多，如用硫酸，過氯酸，碘酸，磷酸等消化法和Dumas測N2氣法。Dumas測N2氣法是將樣品與CuO混合，在CO2氣流中加熱后產(chǎn)生氮氣，收集在呼吸計中，用KOH吸去CO2后即可測出N2的量。
2、測定含碳量：
   將少量（干重0.2-2.0 mg）生物材料混入1毫升水或無機(jī)緩沖液中，用2毫升2%的K2Cr2O7溶液在100 0C下加熱30分鐘后冷卻。加水稀釋至5毫升，在580nm的波長下讀取吸光光度值，即可推算出生長量。需用試劑做空白對照，用標(biāo)準(zhǔn)樣品做標(biāo)準(zhǔn)曲線。
3、還原糖測定法：
   還原糖通常是指單糖或寡糖，可以被微生物直接利用，通過還原糖的測定可間接反映微生物的生長狀況，常用于大規(guī)模工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)上微生物生長的常規(guī)監(jiān)測。方法是，離心發(fā)酵液，取上清液，加入斐林試劑，沸水浴煮沸3分鐘，取出加少許鹽酸酸化，加入Na2S2O3臨近終點時加入淀粉溶液，繼續(xù)加Na2S2O3至終點，查表讀出還原糖的含量。
4、氨基氮的測定：
   方法是：離心發(fā)酵液，取上清液，加入甲基紅和鹽酸作指示劑，加入0.02N的NaOH調(diào)色至顏色剛剛褪去，加入底物18%的中性甲醛，反應(yīng)數(shù)刻，加入0.02N的使之變色，根據(jù)NaOH的用量折算出氨基氮的含量。根據(jù)培養(yǎng)液中氨基氮的含量，可間接反映微生物的生長狀況。
5、其他生理物質(zhì)的測定：
   P，DNA，RNA，ATP，NAM（乙酰胞壁酸）等含量以及產(chǎn)酸，產(chǎn)氣，產(chǎn)CO2（用標(biāo)記葡萄糖做基質(zhì)），耗氧，黏度，產(chǎn)熱等指標(biāo)， 都可用于生長量的測定。也可以根據(jù)反應(yīng)前后的基質(zhì)濃度變化，最終產(chǎn)氣量，微生物活性三方面的測定反映微生物的生長。如我所在BMP-2的發(fā)酵生產(chǎn)上，隨時監(jiān)測溶氧量的變化和酸堿度的變化，判斷細(xì)菌的長勢。