我国科研团队攻克专性厌氧菌培养难题 推动微生物研究新突破

问题——“见氧就停、遇氧即伤”,厌氧菌培养为何难 微生物研究与产业应用中,专性厌氧菌是一类“必须远离氧气”的微生物。它们只能在无氧环境中生长繁殖,一旦暴露在游离氧条件下,轻则增殖受阻,重则细胞受损甚至死亡。这个特性使其在实验室分离、培养和计数上面临突出难题:样品取用、稀释转移、培养基冷却、接种封管等任何一步若氧暴露控制不到位,往往导致菌落稀少、形态异常或结果偏低,影响后续鉴定与定量评估。典型专性厌氧菌包括梭菌属中的破伤风梭菌、肉毒梭菌及产气荚膜梭菌等;在健康与产业领域,双歧杆菌等益生厌氧菌同样对无氧环境要求严格。 原因——关键不在“养菌”,而在“建无氧体系” 业内人士指出,专性厌氧菌的“谈氧色变”根源在于其代谢与防护系统对氧化胁迫的应对能力有限,缺乏完善的需氧呼吸有关酶系,主要依赖发酵途径获取能量。氧的进入会引发氧化损伤,导致生长受抑。由此带来的技术要点也随之明确:厌氧培养不是简单把容器封起来,而是要从气体、溶解氧、操作暴露时间等多维度构建稳定的低氧乃至无氧条件,并用可视化指示体系对无氧状态进行验证,形成可复现的操作链路。 影响——从食品发酵到健康监测,“数得准”是基础能力 厌氧菌的准确认识与量化,直接关系到多个领域的质量控制与风险评估。以发酵食品和益生制剂为例,双歧杆菌等活菌数量是产品功能评价和工艺稳定性的关键指标;计数偏差会影响配方优化、货架期判断与一致性管理。另一上,部分严格厌氧病原菌与腐败菌环境与食品链条中具有潜在危害,若分离与计数能力不足,可能造成监测滞后。随着肠道微生态研究走向精细化,能够稳定获得厌氧菌纯培养并实现定量,将成为实验数据可靠性的“底座”。 对策——亨盖特厌氧滚管法:以“闭环”保证分离培养与计数 为破解上述难题,亨盖特厌氧滚管技术被广泛视作严格厌氧菌研究的重要方法之一。该技术形成于上世纪中期,强调以无氧操作贯穿样品处理、接种培养到结果读取全过程,通过“快速接种+管壁薄层固化”减少氧暴露,并兼顾分离与计数需求。 其操作要点可概括为六个环节,核心是把“无氧条件”落到每一步: 第一步是除氧处理。常见做法是利用加热铜柱去除混合气体中的微量氧:在较高温度下,铜与氧反应生成氧化物;再通入氢气可将其还原,使装置可循环使用。该环节的目的在于为后续充气与置换提供低氧气源基础。 第二步是培养基与稀释液预还原。培养基和生理盐水需先加热驱除溶解氧,趁热分装入厌氧管并以惰性气体置换管内空气,同时加入氧化还原指示剂(如刃天青)进行状态核验:颜色由有色向无色变化,提示还原环境达标。通过“预还原+指示验证”,把不可见的氧风险转化为可观察信号。 第三步是样品梯度稀释。针对液体与固体样品分别按规范取样,使用已预还原的稀释液进行系列十倍稀释,降低菌体密度、减少聚团干扰,为后续获得可计数菌落创造条件。实践中常选择若干适宜稀释度同步开展,以提高得到合格菌落数范围的概率。 第四步是滚管接种与固化。将融化并保温的无菌琼脂培养基与一定体积的稀释样品迅速混匀后,在管体旋转条件下使培养基在内壁形成均匀薄层并迅速凝固,实现“把菌封在无氧薄膜里”。这一设计既缩短接触空气的时间,也利于菌落在管壁分散生长,便于观察与计数。 第五步是培养与菌落读取。根据样品来源设定适宜温度与时间,在倒置条件下培养,待菌落形成后选择菌落分散、数量落在合理区间的管进行统计与记录。必要时可进行形态学观察,为后续鉴别提供线索。 第六步是活菌计数与结果换算。计数强调“只算活菌”,通常按滚管接种量与稀释倍数进行折算,形成以每克或每毫升为单位的活菌数结果,并同步记录形态特征、培养条件与批次信息,确保可追溯与可比对。 前景——标准化、自动化与多技术联用将提升厌氧微生物研究效率 受访业内人士认为,随着食品发酵产业升级、微生态健康研究深入以及病原监测需求增长,厌氧微生物的规范化培养与定量将更受重视。一上,亨盖特滚管法的价值于“可复制、可计数、便分离”,适合形成标准操作规程并用于教学与质量控制;另一上,未来可在更严格的无氧操作平台、快速取样与自动计数手段支持下,更降低人为差异。另外,将滚管分离与分子检测、代谢表征等技术联用,有望在“能培养、能定量”基础上,实现“能解释、能预测”,为菌株资源开发、工艺优化及风险预警提供更强支撑。

厌氧微生物看似“脆弱”,却在健康、食品与安全领域具有重要价值;只有把无氧条件控制到位、把流程标准化、把数据做得可比,研究结论才能经得起验证,产品评价才能更可靠,风险监测也才能更早更准。以亨盖特厌氧滚管法为代表的成熟技术路线,正为涉及的领域提供稳定的方法支撑,并为微生物产业的高质量发展打下更扎实的基础。