微生物快速鉴定系统配套培养箱的开发

闫国栋 李臣亮 姜 丹 邵 妍 周毓麟 孟令军 刘 艳

吉林大学生命科学学院 吉林长春 130012



微生物快速鉴定系统配套培养箱的开发

闫国栋 李臣亮 姜 丹 邵 妍 周毓麟 孟令军 刘 艳

吉林大学生命科学学院 吉林长春 130012

摘 要：微生物快速鉴定系统是近年来发展起来、广泛应用于微生物学实验的一项技术，但在鉴定板培养中缺乏专用培养箱。依据培养所需条件，设计并开发了微生物快速鉴定系统配套培养箱，应用于本科生教学中，得到良好的教学效果。

关键词：微生物；快速鉴定；培养箱

土壤中微生物分离与纯化是从混杂微生物群体中获得只含有某一种或某一株微生物的过程，是微生物学实验中的经典实验，本科实验教学中采用紫外分光光度计进行检测［1］。随着科技发展现已开发出微生物快速鉴定系统，该鉴定系统操作鉴定方便、快速，准确性高，同时系统拥有细菌、酵母、丝状真菌在内的2 000多种微生物鉴定数据库，数据库量大、种类全，广泛应用于林业、农业、环境生态、食品行业、临床与疾控中心等相关领域。将微生物快速鉴定系统应用于土壤中微生物的分离纯化实验，学生可在计划学时之内开展多种微生物研究，有利于开阔学生视野，培养学生研究创新精神。

1 微生物快速鉴定系统的原理

不同种类的微生物对于碳源的利用均具有特异性，对抗生素、渗透压、乳酸盐等的耐受性也存在差异。微生物利用碳源不断增殖，进行新陈代谢，会发生一系列的氧化-还原反应，引起浊度发生改变，产生电子，显色物质在吸收电子后，会由无色的氧化态转变为紫色或红色的还原态。微生物快速鉴定系统基于以上原理建立了每种微生物的特征代谢数据库（95种反应）。鉴定时通过智能软件将待鉴定微生物的表型与数据库参比，即可得出鉴定结果。

图1 微生物快速鉴定系统原理模式图

2 微生物快速鉴定系统配套装置的不足

目前，在本科生实验教学过程中使用微生物快速鉴定系统培养鉴定板时，通常使用生化培养箱进行培养，单物品培养时，培养箱空间被浪费，多种物品一同培养时，又造成相互污染。同时，该培养箱采用热风式加热，热风在箱体内的循环，造成箱体内温差较大、受热不均一，如果箱体内有一个物品染菌，则其他培养物品也很快染菌。本科生进行实验时一般是首次操作，操作手法不娴熟易染菌，易造成一人染菌全班结果不佳。本科生教学中急需一种温度均衡、减少污染、适用于微生物快速鉴定系统的培养箱。

3 微生物快速鉴定系统配套培养箱的开发

3.1 “私人订制”鉴定板培养专用体积

普通生化培养箱一般采用大体积，容积范围在80 L～150 L，适合锥形瓶、培养皿、鉴定板混合培养。根据微生物快速鉴定系统所使用的鉴定板、SF-N2板、SF-P2板、ECO板、MT2板以及细胞培养板等微孔板的体积，设计培养箱容积范围在10 L～19 L，适合标准体积微孔板培养。

3.2 分格化抽屉式设置 不受外界温湿度变化、减少污染

每块微孔板独立放置，每层放置2块微孔板，箱体内为10层，共计可放置20块微孔板。每块微孔板为独立抽屉式单独抽拉，确保微孔板之间不相互干扰影响。抽拉一块微孔板时，其他微孔板依旧放置在培养箱箱体内，不因箱体外门的打开而受外界气流、温度、湿度干扰，避免污染，确保培养的温湿度精确化。

分格化抽屉式设置在单独打开某一个微孔板时，不干扰完整的内部环境，最大限度地降低了温度、湿度和CO2浓度的恢复时间，减少了CO2的使用并降低了污染的风险。

3.3 铝块加热受热均匀

生化培养箱的加热通常为热风式加热，探头式温感装置，易造成箱体内温差较大、受热不均一，同时热风在箱体内的循环也易造成相互污染，如果箱体内有一个培养装置内的物品染菌，箱体中其他培养物品也很快染菌。

微生物快速鉴定系统配套培养箱采用铝块加热，微孔板五面均为铝块，热块整体温度均匀准确，每组热块直连温度传感器，温度将直接被传感器探测，热块上限温度自动保护可以防止超温，确保温度均衡、可控，微孔板各点温差在±0.001 ℃之内。

3.4 顶部CO2供给 保证CO2浓度均衡

微生物快速鉴定系统配套培养箱顶部设置CO2供给孔，CO2自上而下供入箱体，因CO2密度大，比空气沉，会自上而下均衡箱体内CO2含量，采用红外传感器探测箱体内CO2浓度，满足细胞培养板培养时所需CO2浓度，解决普通生化培养箱不能培养细胞的问题。

3.5 箱体内腔采用抗菌纯铜材质 可进行自体消毒

培养箱内腔采用光滑圆角内壁，减少不必要的内表面面积，减少细菌藏身的可能，便于更快速和有效地清洁和灭菌，避免了易于污染的部位，如顶部嵌板、螺丝等。100%纯铜的抗菌内壁，铜表面的接触式抗细菌和真菌的特性可提供持续的保护，在最大限度上防范由于开门处理样品而带来的污染。

3.6 内部环境记录 保证数据可查

箱体内温湿度、CO2传感探测装置可记录培养环境的实时变化，保留所有与培养箱互动的运行信息，可随时调取，保证数据可查。

图2 微生物快速鉴定系统配套培养箱结构示意图

图3 微生物快速鉴定系统配套培养箱截面示意图1-CO2供给装置；2-滑道；3-微孔板放置层；4-箱门开关；5-显示器和控制台；6-CO2浓度检测装置；7-培养箱；8-箱门；9-湿度调节装置；10-温度调节装置；11-电源插头

4 结束语

微生物快速鉴定系统是由美国Biolog公司生产，价格不菲，如同时购置其厂家生产的专业培养箱，将加大教学购置成本，多数高校无力购置［2］。采用自行设计、国内厂家生产，满足使用需求，并增加相关功能，同时还极大的降低成本，自运行以来得到师生的高度好评。

参考文献

［1］陈汝.苹果园土壤微生物多样性及酵母菌新种研究［D］.泰安:山东农业大学，2012.

［2］崔凯，张小利.微生物快速鉴定技术的发展和应用［J］.中国保健营养，2013（4）:892-893.

The Development of Microorganism Rapid Identifcation System Supplemented by Incubator

Yan Guodong， Li Chenliang， Jiang Dan， Shao Yan， Zhou Yulin， Meng Lingjun， Liu Yan
School of life sciences， Jilin University， Changchun， 130012， China

Abstract:Microorganism rapid identification system is a technology that developed in recent years and widely used in microbiology experiment. However， it's lack of special incubator in the process of culturing identifcation plate. According to the condition of the culture，designed rapid microorganism identifcation system supplemented by incubator， which can be used in the teaching of undergraduates and get good teaching effects.

Key words:microorganism； rapid identifcation； incubator

收稿日期：2016-01-21

作者简介：闫国栋，硕士，工程师。通信作者：刘艳，博士，高级工程师。

基金项目：吉林省教育教学改革重点项目（编号：409020720088）；吉林大学实验技术重点项目（编号：JS201509）。