培养基是微生物、细胞成长的“生命沃土”与摇篮,由人工配制,含碳源、氮源等多种养分,能调控pH值与渗透压,营造适宜环境。在生物学研究领域,它助力科学家分离、鉴别微生物,精准计数,推动科研;基因工程实验里,为基因改造细胞供养分,助探基因奥秘。医药行业中,它用于培养致病微生物辅助诊断、筛选药物,细胞培养基还保障生物制品量产。食品行业用它检测微生物守护餐桌安全,助力发酵食品制作。培养基种类多,要求各异,下面了解几种实验室常用的培养基及其配制方法,开启微观探索之旅。
01
细菌培养“神器”:牛肉膏蛋白胨培养基
(一)成分
牛肉膏蛋白胨培养基是细菌培养的“黄金搭档”。牛肉膏提供碳源、氮源、磷酸盐与维生素,满足细菌能量需求;蛋白胨供应氮源,含多种氨基酸与生长因子助力细菌成长;NaCl调节渗透压,稳定细菌细胞内环境;琼脂粉用于制作固体培养基,为细菌搭建“成长家园”;ddH2O作溶剂,融合营养成分,成为细菌生长的“生命源泉”。
(二)配制流程
- 精确称量:依配方用电子天平精准称取牛肉膏、蛋白胨、NaCl ,牛肉膏黏稠可用玻璃棒挑取、水溶后倒入,蛋白胨易潮称取要迅速,专匙专用防混杂污染。
- 充分溶解:烧杯加适量蒸馏水搅匀,小火加热、不停搅拌至药品全溶,配固体培养基此时加琼脂粉并搅拌至溶化,防琼脂糊底。
- 细致调 pH:先用精密 pH 试纸测原始值,细菌宜中性或微碱性,偏酸用 1mol/L NaOH 滴加、搅拌、测值至 7.4 - 7.6,偏碱用 HCl 调,避免过头。
- 合理分装:按需分装试管或三角瓶,液体试管装 1/4 左右,固体试管不超 1/5,三角瓶不超一半,防沾管口、瓶口。
- 严格灭菌:试管或三角瓶塞棉塞,松紧适度,放高压蒸汽灭菌锅 121℃、105kPa 灭菌 15 - 20 分钟,结束后待压力归零、稍降温取出,固体摆斜面(占试管 1/2),液体备用。
02
分子生物学“宠儿”:LB 培养基
(一)成分
在分子生物学领域,LB培养基是培养大肠杆菌的首选。其配方原理精妙:胰蛋白胨经胰酶处理,裂解为小分子多肽与氨基酸,方便大肠杆菌摄取氮源;酵母粉富含维生素 B 族、氨基酸等生长因子,助力大肠杆菌生理活动;NaCl调控渗透压,稳定细胞形态;制作固体培养基加的琼脂粉,加热液化、冷却凝固,便于分离、纯化;ddH2O作溶剂融合养分,是大肠杆菌的“生命源泉”。
(二)配制流程
- 精准称量:依配方,用高精度天平精确称取胰蛋白胨10g、酵母粉5g、NaCl 10g,称取时动作迅速,防药品吸潮、洒落混杂。
- 充分溶解:将药品倒入洁净烧杯,加适量蒸馏水,用玻璃棒匀速搅拌促溶,配固体培养基时加15 - 20g琼脂粉,小火加热搅拌至溶化透明。
- 精准调pH:大肠杆菌喜中性偏碱环境(pH约7.0 - 7.5),用精密pH试纸或pH计测pH,偏酸用1mol/L NaOH溶液逐滴调,偏碱用1mol/L HCl溶液微调至达标。
- 准确定容:溶液转至容量瓶,洗涤烧杯、玻璃棒2 - 3次,洗涤液并入,用蒸馏水定容至1L。
- 严格灭菌:配好的培养基分装至三角瓶或试管,棉塞封口,放高压蒸汽灭菌锅,121℃、103.4kPa灭菌15 - 20分钟,灭菌后待压力归零、温度稍降取出,固体趁热摆斜面(长度约试管1/2 - 2/3),液体冷却备用。
- 妥善保存:LB培养基常温避光短期保存,长期不用放4℃冰箱,防干裂、变质。
03
真菌培育“摇篮”:马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)培养基
(一)成分
马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)培养基选材天然。用 200g 新鲜马铃薯,洗净、去皮、切块水煮,经双层纱布过滤的浸出液富含多种养分,可为真菌生长供能、助力细胞构建、推动新陈代谢。20g 葡萄糖作为速效碳源,能让真菌在生长初期快速繁殖。15 - 20g 琼脂粉制作固体培养基时可塑形,便于真菌立体生长与观察分离。ddH2O 补足至 1L,融合各成分,为真菌营造生长环境。
(二)配制流程
- 马铃薯处理:选表皮光滑、无芽眼、无病害的新鲜马铃薯,洗净去皮,切成约1cm³小块,称200g放入不锈钢锅,加适量蒸馏水浸没,小火煮20 - 30分钟至软烂。
- 浸出液制备:煮好稍冷却,用双层纱布过滤、挤压至洁净容器,滤液不足1L用蒸馏水补足。
- 成分混合:滤液倒回锅,加20g葡萄糖、15 - 20g碾碎的琼脂粉,小火加热搅拌至琼脂、葡萄糖溶化。
- pH调节:PDA培养基pH一般约5.6,适合多数真菌生长,特殊要求按需测值调节,酸用1mol/L NaOH、碱用1mol/L HCl溶液边加边搅微调。
- 分装灭菌:趁热用三角漏斗分装至试管或三角瓶,试管装1/5管高、三角瓶装不超一半容积,塞棉塞、包牛皮纸注明信息,121℃、103.4kPa灭菌15 - 20分钟,试管培养基冷至50℃制成斜面,三角瓶的摇匀冷却备用。
04
特殊需求“定制”:其他常用培养基
(一)葡萄糖糖发酵管:代谢研究好帮手
葡萄糖糖发酵管是检测细菌糖代谢能力的“得力工具”,含蛋白胨、酵母粉、氯化钠、磷酸氢二钾、葡萄糖、酚红指示剂、琼脂(用于半固体培养基),加ddH2O至 1L。在科研、医学、食品行业作用大,科研上助探究细菌糖类利用、剖析代谢途径,挖掘潜在价值;医学中可鉴别病原菌辅助诊断、制定治疗方案;食品行业能检测微生物糖代谢特性保障安全。其半固体特性有优势,细菌游动空间介于固、液培养基之间,既能展现代谢活性,又便于观察产气、产酸等代谢现象,助力精准判断实验结果。
(二)SOB 培养基:高效克隆的“助推器”
SOB培养基是分子生物学实验中的“明星产品”,由20g胰蛋白胨、5g酵母粉、0.5g NaCl、ddH2O加至1L等成分组成。在基因克隆实验里,它为感受态细胞提供充足营养,助力外源基因高效导入宿主细胞,大大提高克隆成功率,加速科研进程。蛋白质表达研究中,能满足工程菌对营养的高要求,促使蛋白大量表达,为后续蛋白功能研究、药物研发筑牢根基。培养基中的高浓度胰蛋白胨富含氨基酸与多肽,为细菌生长提供丰富氮源,促进细胞快速增殖;酵母粉中的生长因子激发细菌代谢活力,增强对外源基因的摄取与表达能力;适量NaCl维持渗透压稳定,保障细菌细胞正常生理功能,全方位为细菌生长、基因操作保驾护航。
(三)高氏 1 号培养基:放线菌的“专属家园”
高氏 1 号培养基是放线菌培养的首选,含 20g 可溶性淀粉、1g KNO₃、0.5g NaCl、0.5g K₂HPO₄·3H₂O、0.5g MgSO₄·7H₂O、0.01g FeSO₄·7H₂O 及 15 - 20g 琼脂,加 ddH2O 至 1L。在抗生素研发、土壤微生物研究领域作用大,为放线菌生长、代谢营造理想环境,助其合成抗生素、分离鉴定土壤放线菌,为新药研发、生态保护等提供依据。培养基成分作用各异,可溶性淀粉作长效碳源供能,KNO₃供氮源,多种无机盐调节酶活性、维持渗透压,保障放线菌成长。
05
筛选“利器”:培养基中的抗生素应用
(一)氨苄青霉素
氨苄青霉素是实验室常用抗生素,在细菌筛选中很关键。它溶解性好、易溶于水,母液浓度一般为 100mg/mL,称 1g 氨苄青霉素加 10mL 无菌水,搅拌溶解后小份分装,放 -20℃保存。使用时按需稀释到 50 - 100μg/mL 加入培养基,如克隆实验中,含重组质粒、有氨苄青霉素抗性基因的细菌能在含该抗生素的 LB 培养基中生长,未转化成功的受限,以此实现筛选。
(二)其他抗生素
卡那霉素易溶于水,常用10mg/mL母液浓度,称0.1g融入10mL无菌水,过滤除菌后分装,-20℃保存,工作浓度25 - 50μg/mL,常用于筛选抗性基因工程菌,在植物转基因研究中助力筛选转化植株细胞。氯霉素溶解性独特,易溶于乙醇,母液浓度34mg/mL,取0.34g用10mL无水乙醇溶解,分装小份,-20℃避光保存,遇光易分解,工作浓度25μg/mL,在微生物遗传学研究里筛选含抗性基因菌株效果显著。四环素微溶于水、易溶于酸,母液浓度10mg/mL,将0.1g四环素盐酸盐溶于10mL无菌水或稀盐酸,用铝箔包裹装液管,避光-20℃保存,工作浓度10 - 50μg/mL,用于研究细菌耐药性机制时筛选抗性菌。需注意,抗生素溶液配好后要用针头过滤器过滤除菌,确保纯净,且有保质期,要定期检查,过期及时更换,保障实验准确性与可靠性。
06
细节决定成败:培养基配制注意事项
在培养基配制过程中,诸多关键细节关乎实验成败,需实验人员倍加留意。无菌操作是重中之重。微生物无处不在,一旦培养基被杂菌污染,实验结果将毫无可信度。整个配制流程,从称量药品、溶解搅拌,到分装、灭菌,务必在无菌环境下进行。例如,使用超净工作台,开启前用紫外线照射30分钟以上,操作时酒精灯火焰周围形成无菌区,所有器具经高温灭菌或酒精消毒,严禁徒手触碰培养基内部或无菌器具接触非无菌物品,确保培养基纯净无杂菌。pH值的精准调节不容忽视。不同微生物对pH要求严苛,微小偏差就可能抑制生长或导致死亡。调节pH时,宜用精密pH试纸或pH计,边滴加酸碱溶液边搅拌,缓慢调节,避免pH值大幅波动,调好后再次确认,确保稳定在适宜范围,为微生物营造舒适的酸碱环境。原料质量把控是基础。优质原料是培养基品质保障,购买时选正规厂家,查看生产日期、保质期、成分说明等,确保原料有效成分足、杂质少。对易吸潮、变质原料,如蛋白胨、酵母粉,密封保存,现用现称;琼脂粉无结块、霉变,否则影响培养基凝固性与透明度。分装与保存同样关键。分装培养基依据实验用量与容器选择合适工具,如滴管、移液管或定量分装器,确保分装量精准,避免沾污容器外壁与瓶口。液体培养基分装高度一般试管1/4 - 1/3、三角瓶1/3 - 1/2;固体培养基考虑斜面制作或平板厚度。保存时,未灭菌培养基4℃冷藏,防变质、长菌,1 - 2天内用完;灭菌后固体培养基常温避光短期(1 - 2周)保存,长期4℃冷藏;液体培养基4℃冷藏,定期检查有无浑浊、沉淀,若有即弃。