芽孢又稱內生孢子,是產芽孢細菌在營養條件缺乏時,在菌體內形成的圓形或橢圓形的休眠體。芽孢含水量極低,抗逆性強,能經受高溫、紫外線、電離輻射以及多種化學物質滅殺等,在滅菌監測中,可利用芽孢的高抗逆性製備生物指示劑。
為了試驗和實際生產的需要,有時需要培養出大量的芽孢,本文主要談談影響芽孢生成的幾個因素:
一、菌種:
常見的產芽孢細菌主要為芽孢杆菌屬(Bacillus)、梭狀芽孢杆菌屬(Clostridium)、芽孢乳酸菌屬(Sporolaetobacilbs)等。不同菌種產生的芽孢形態不盡相同(如圖1),同一菌屬的不同菌株或同一菌種的不同代數,產芽孢能力都會有所差異,所以在實踐工作中,為了得到數量較多的芽孢,從根本上篩選出產芽孢能力較強的芽孢菌菌株非常重要。
圖1 不同菌種產生的芽孢形態
二、營養因素:
芽孢是細菌營養體的休眠體,往往在不利於菌體生長的環境中產生。所以為了得到較多數量的芽孢,通常會選擇營養較為貧瘠的培養基,也可選用一些專業製作的產芽孢培養基,如菌種芽孢培養基(HB8739)、錳鹽營養瓊脂(HB4177)等。
三、環境刺激:
除營養因素外,菌體所處的培養環境,也會造成芽孢生成狀況的差異。當遇到幹燥、高溫、缺氧或化學藥品等惡劣環境時,會刺激菌體將身體中的水分幾乎全部脫去,從而使細胞凝聚成橢圓形的芽孢。無機鹽中磷酸鹽和錳離子是人們通常選用的能有效提高芽孢率的無機成分。
四、培養時間:
細菌在最適宜的時候產生芽孢一般需數小時,有人在培養枯草芽孢杆菌時,曾作過追蹤觀察,結果發現:在接種培養4小時後即有芽孢生成;以後每隔4小時觀察一次,芽孢數均呈比例增長;至24小時約半數產生芽孢;48小時全部變成芽孢。在培養芽孢的過程中,要及時鏡檢監控芽孢的生成情況,並不是培養時間越長,芽孢數量越多。在培養嗜熱脂肪芽孢杆菌的過程中發現,當芽孢率達到一定程度後再繼續培養,芽孢量反而會急劇下降,可能是有些已經形成的芽孢二次萌發所致(如圖2)。
圖2 嗜熱脂肪芽孢杆菌在同一平板上培養不同時間的芽孢率
五、討論:
芽孢的生成受到菌種、營養、環境等諸多條件的影響,營養成分的多少、水分和溫度的高低、刺激因素的引入都需要充分考慮,進行反複試驗才能得出可靠的組合;培養過程中還需要及時監控芽孢率,在芽孢量最多的時候及時進行收集,避免前功盡棄。
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