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CHEMICAL ENGINEERING DESIGN
化工设计2008,18(1)
培养基固剂及触变性培养基
谢通慧*何泽超钟晓勤陈经纬艾珊珊四川大学化工学院成都610065
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。
关鍵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,常见形态琼脂
有液态、流态、半固态和固态。液体培养基常用
琼脂是一种由琼脂糖和琼胶质组成的长链多
于大规模生产和增菌培养;流体培养基常用于篝糖复合体,是从石花菜、江篱、紫菜等红藻类植
菌和厌氧菌的检査;半固体培养基常用于菌种传物中提取而制成的。
代和保藏,以及贮运标本;固体培养基常用于微
在液体培养基中加10~20g/L的琼脂,加
生物的分离纯化,抗菌药物的效价试验,菌和疫热融化凝固后可得固体培养基,加5g/L的琼脂
苗的制造以及菌种保藏。这几种培养基的差别主可得半固体培养基21。
要取决于培养基中凝固剂种类和加量的差异。
琼脂溶于75℃以上的热水和甲酰肢,微溶
培养基凝固剂一般并不是微生物的营养成分,只于乙醇胺,不溶于冷水,但能吸水膨胀。琼脂溶
起固化或粘合的作用2,形成凝胶。常见的凝固解后,胶液具有一定的粘性,5%~10%的琼脂
剂有琼脂、卡拉胶、黄原胶、阿拉伯胶、黄蓍溶胶具有高粘度。在45℃、pH4.5~9.0时,胶
胶、明胶和无机硅胶等。
液的粘度相对稳定,在pH6.0~8.0范围内,胶
凝胶是胶体质点或高聚物分子相互交联形成液粘度与藻龄、离子强度关系不大,但一且凝胶
的空间网状结构,是介于固体与液体之间的一种形成,在温度不变的条件下,粘度随时间而增
特殊的物质形态。凝胶化是指缩聚反应进行到大。琼脂溶解后,胶液在42℃以下会凝固。文
一定程度,反应体系的粘度突然增大,并且出现献的报道由不同种类的原料所制取的琼脂具有不
具有弹性的凝胶的现象。此时,体系包含两部同的凝固温度,而由相同原料制取的琼脂,其凝
分:一部分是凝胶,不溶于一切溶剂;另一部分固温度基本一致。琼脂的凝胶强度与其浓度和生
是溶胶,其分子量较小,被笼罩在凝胶的网络结产方法有关,韧性与其粘度和原料的种类有关。
构中り。
琼脂的融化温度与凝固温度之差即滞后度比一般
由于微生物快速检测的需要,传统的固体及凝胶大,为40~60℃。pH接近中性时,琼脂能
液体培养基已经不能满足现代微生物检测的需与大部分多糖胶配伍,与蛋白质混合不发生絮
求。如检测油类物质中的微生物,培养基在接种凝,也不明显沉淀(组肢树胶除外)。
时应为粘度低的溶胶,而在静止培养时,又需恢
琼脂的流变性变化是琼脂凝胶化过程的一个
复为高粘凝胶,使菌落不易移动,便于观察与计重要特征:①高温时,流变行为与稀溶液中聚合
数,这就需要培养基具有触变性。国外已商品化物的流变行为相似;②当温度低至凝固点以下
生产的有 Microbmonitor?培养基成品,使用前不时,流变行为与交联聚合物的流变行为相似;③
需进行培养基的制备和加热就可直接应用,但国在溶胶与凝胶的变化过程中,流变性更为复杂;
内还没有类似产品。
④琼脂的流变性还受其浓度、分子量以及其它物
*谢通慧:生物工程专业本科生。联系电话:(028)85463900
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2008,18(1)
谢通慧等培养基凝固剂及触变性培养基
质(如甘油等)的影响?。
Pettitt-1的综述是黄原胶应用的理论基础。
(1)黄原胶溶液的粘度与温度和浓度有关
2卡拉胶
①室温下低浓度黄原胶溶液的粘度就很高;②室
卡拉胶是存在于杉海苦科、苏里尔藻科、叶温下质量分数为0.5%溶液的粘度约为0.4Pa
顶藻科和沙藻科的某些红海藻中的不溶性胶。它s;3③质量分数为1%溶液的粘度约为1Pa?s;
溶于60℃以上的热水,形成粘性透明或轻微乳④质量分数为2%溶液的粘度约为3~4Pa?s;
白色的易流动溶液,45℃以下凝固,2.0%~⑤在90℃以下,温度变化对黄原胶溶液的粘度
2.5%的凝胶强度与琼脂1.5%~2.0%浓度时的影响很小;⑥在90℃以上,溶液中的螺旋网格
凝胶强度基本一致。,但不溶于有机溶剂。卡拉结枃被破坏,但这个过程是热可逆的。
胶大分子没有分支结构,也不具有阴离子特性,
(2)粘度变化与溶液pH值和其他添加剂的
可以形成高粘度溶液。
存在也有关:①pH值较高时,二价金属离子会
(1)徐志丽和吴晖研究发现卡拉胶的粘引起黄原胶胶凝;②多价盐类也会引起胶凝,高
度:①随分子量的增大而显著增大;②随浓度增pH值时尤为明显;③三价金属离子在中性,甚
大呈指数规律增加;③随温度升高呈指数规律下至酸性条件下都会引起黄原胶胶凝;④添加鏊合
降;④在接近中性时基本稳定且最大。
剂可防止胶凝作用。
(2)卡拉胶溶液的粘度:①随恒温时间而
(3)黄原胶对多种植物胶具有特异性的凝
降低;②100℃时,下降有急有缓;③随着转速集反应,凝集反应研究是从半乳甘露聚糖中的洋
增大,溶液粘度缓慢下降,具有剪切稀化的特槐豆胶和瓜尔胶开始的,进一步研究发现
征;④随搅拌时间先缓慢上升,80min后又下①黄原胶与糊精、瓜儿豆胶和刺槐豆胶混合时表
降
10]
现出粘度增加的协同效应;②黄原胶还可以与大
(3)卡拉胶的凝胶强度:①在一定范围内多数合成的水溶性聚合物(除高浓度的丙烯酸
与浓度星正线性关系;②温度上升,凝胶强度下聚合物外)配伍;(③阿拉伯胶在中至高浓度范
降,但温度升降过程的变化曲线不同;③在凝胶围内可与黄原胶生成络合物;④建议黄原胶不要
开始形成的短时间内,凝胶强度随时间迅速增与纤维素行生物配伍。
大,然后相对稳定,十余小时后又开始下降;④
H<5.0时,凝胶强度随pH的增大而增强,pH
4触变性培养基的制备
5.0~8.5时趋于平衡,pH8.0~9.5时又下降,
触变性流体的流变行为与观测时间有关:①
而当pH>9.5时又回升。
维持恒定的剪切速率所需的剪切应力随时间而减
(4)卡拉胶形成凝胶所需浓度低,透明度小,因为在外剪切力的作用下,体系的粘度
高,但存在凝胶脆性大、弹性小、易脱液收缩等随时间下降;(②当剪切作用停止后,粘度随时间
问题。这些问题可通过与其它高聚物配伍的方法的推移而增高,大多数经过一定的时间,可以恢
来解决,国内外学者对此做了大量研究。黄来发复到初始粘度值;③触变性流体流动曲线的上行
等研究发现槐豆胶和卡拉胶的相互作用使凝胶曲线与下行曲线不重叠,两条曲线之间形成了
较强韧、较柔软,且不易出现脱液收缩的现象。
个封闭的梭型触变环。
3黄原胶
前面已介绍了一些常见凝固剂的凝胶性质和
流变性质。琼脂、卡拉胶和黄原胶都可形成高粘
黄原胶是由植物的细菌性病害甘蓝黑腐病产度溶胶:①琼脂形成凝胶后透明度高、弹性好、
生,由β-Dー葡萄糖、β-Dー甘露糖和β-D保水性好、无毒且不被微生物液化,但成本较
葡萄糖醛酸三种单糖组成的。它遇水分散、乳高;②卡拉胶具有假塑性,透明度优于琼脂,原
化变成稳定的亲水性粘稠胶体,胶液呈中性。黄料来源广泛、成本低,但弹性不及琼脂好,较
原胶溶液是典型的假塑