一种便携式去除培养基中氧气的实验室简易装置

1.本发明涉及微生物实验设备技术领域，具体涉及一种便携式去除培养基中氧气的实验室简易装置。


背景技术：

2.厌氧微生物在自然环境中分布广泛，包括水体、土壤、沉积物等。厌氧微生物的种类繁多，常见的包括反硝化菌、发酵菌、产甲烷菌等，它们不仅驱动着环境中碳和氮元素生物地球化学循环，而且还与大气中温室气体的产生密切相关，因此制备厌氧微生物液体培养基是培养厌氧微生物的关键。
3.目前，厌氧微生物液体培养基的制备一般采用庖肉培养基法、焦性没食子酸法、抽真空法、厌氧罐培养法、厌氧手套箱法。
4.其中庖肉培养基法的原理：是利用培养基中肉渣含有的不饱和脂肪酸以及琉基等还原性物质能吸收培养基中的氧，而使氧化还原电势降低，在液面覆盖一层无菌凡士林或液体石蜡以隔绝空气，形成良好的厌氧条件以满足厌氧菌生长的需要。但此方法的只能适用特定厌氧微生物的培养。
5.而焦性没食子酸法的原理：则是利用焦性没食子酸加入碱性溶液后能迅速吸收大量的氧，生成深棕色的焦性没食子橙，从而能在任何封闭容器内有效地吸收氧而形成利于厌氧菌生长的条件。但其在氧化过程中会产生少量的一氧化碳，会一定程度上毒害微生物，因此某些对co敏感厌氧菌的生长将会收到抑制。
6.而抽真空法的原理：是通过真空抽气系统将培养基以及容器顶空的气体的排出实现氧气和其他无氧其他的置换，从而完成无氧培养基的制备。但是此方法耗时较长，而且很难最大程度的去除液体培养基中的氧气。
7.厌氧罐法的原理：则是通过除氧颗粒去除密闭容器中的氧气，从而为厌氧微生物的生长提供厌氧环境。但是其不能实现培养基配制、微生物接种环节的厌氧环境，只能保证培养过程的厌氧环境。
8.厌氧手套箱法的原理：是用透明硬质塑料制成密封性能良好的厌氧手套箱，外接厌氧气瓶，箱内用抽气换气法保持厌氧状态。整个过程通过箱体上的橡皮手套在箱内的操作和处理，使培养物不与空气接触，始终保厌氧环境。但是其仪器昂贵、体积较大、不适合极端厌氧微生物(如海底菌种、深层土壤菌种)的培养。


技术实现要素：

9.本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种不依赖价格高昂的厌氧手套箱和真空泵，装置体积小、操作简单、价格低廉，可自由操作的便携式去除培养基中氧气的实验室简易装置具有十分重要的意义。
10.本发明提供了一种便携式去除培养基中氧气的实验室简易装置，包括：无氧气体钢瓶，顶部出口上连接有带分压阀的输气管；第一液体培养基存储瓶，顶部设置有第一瓶口
和第二瓶口，带第一阀门的第一输送管、带第二阀门和带第三阀门的第一排气管以及带第四阀门的第二输送管均贯穿第一瓶口并与第一瓶口密封连接，其中第一输送管的顶端与输气管连通，第一输送管和第二输送管的底端均浸没在液体培养基中，带第五阀门的第三输送管贯穿第二瓶口并与第二瓶口密封连接，第三输送管的顶端位于第二瓶口上方，第三输送管的底端浸没在液体培养基中；第二液体培养基存储瓶，顶部设置有第三瓶口和第四瓶口，带第六阀门的第四输送管、带第七阀门的第二排气管以及带第八阀门的第五输送管均贯穿第三瓶口并与第三瓶口密封连接，位于第三瓶口上方的第四输送管的顶端与第二输送管的顶端连接，第五输送管的顶端与第三输送管的顶端连通，第四输送管和第五输送管的底端均浸没在液体培养基中，带第九阀门的第六输送管与第四瓶口密封连接；所述第一输送管通过带第十阀门的第一分管与位于第二阀门和带第三阀门之间的第一排气管连通。
11.较佳地，所述第二输送管通过带第十一阀门的第二分管与第一输送管连通，所述第四输送管通过带第十二阀门的第三分管与位于第七阀门下方的第二排气管连通。
12.较佳地，所述第一瓶口上可拆卸连接有第一密封盖，所述第一密封盖分别与第一输送管、第一排气管和第二输送管密封连接，所述第二瓶口上可拆卸连接有第二密封盖，所述第二密封盖与第三输送管密封连接，所述第三瓶口可拆卸连接有第三密封盖，所述第三密封盖分别与第四输送管、第二排气管和第五输送管密封连接，所述第四瓶口上可拆卸连接有第四密封盖，所述第四密封盖与第六输送管密封连接。
13.较佳地，所述第一密封盖和第三密封盖均包括第一盖体和设在第一盖体底部并与第一盖体密封连接的三个宝塔形密封管，所述第一输送管、第一排气管以及第二输送管或第四输送管、第二排气管以及第五输送管分别贯穿三个宝塔形密封管，所述第二密封盖和第四密封盖均包括第二盖体和设在第二盖体底部并与第二盖体密封连接的一个宝塔形连接管，所述第三输送管或第六输送管分别贯穿连接管。
14.较佳地，所述第一密封盖、第二密封盖、第三密封盖和第四密封盖底部均设有o形密封圈。
15.较佳地，所述无氧气体钢瓶内氮气与二氧化碳的体积分数比为80:20。
16.较佳地，所述分压阀的压强为0.1-0.2mpa。
17.较佳地，所述第一液体培养基存储瓶和第二液体培养基存储瓶均由玻璃材质制成，所述输气管为硬质pu管，所述第一输送管、第一排气管、第二输送管、第三输送管、第二排气管、第四输送管、第一分管、第二分管、第三分管均为硅胶软管，所述宝塔形密封管和宝塔形连接管均由不锈钢材质制成。
18.较佳地，所述第一输送管与输气管、第四输送管与第二输送管以及第五输送管与第三输送管均可拆卸连接。
19.较佳地，所述第一液体培养基存储瓶的体积为1l-5l，第二液体培养基存储瓶的体积为50ml-200ml。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
21.1、本发明能够实现第一液体培养基存储瓶中液体培养基的曝气除氧。具体操作：开启第一阀门、第二阀门和第三阀门，使得无氧气体通过输气管和第一输送管进入第一液体培养基存储瓶的液体培养基中，从而将原本存在于液体培养基和顶空的氧气被输入的无氧气体通过第一排气管释放，最终达到培养基曝气除氧的目的。
22.2、本发明能够实现第二液体培养基存储瓶中液体培养基的曝气除氧和无氧分装。具体操作：通过开启第十阀门、第三阀门、第四阀门、第六阀门以及第七阀门；无氧气体通过输气管、第一输送管、第一分管和第一排气管进入第一液体培养基存储瓶液体的顶空；在气体的压迫下使第一液体培养基存储瓶培养基通过第二输送管和第四输送管流入第二液体培养基存储瓶中；随着第二液体培养基存储瓶中培养基的体积逐渐增大，第二液体培养基存储瓶中的原本的氧气随之通过第二排气管排出。当第二液体培养基存储瓶中培养基的体积达到最大时，打开第十一阀门、第十二阀门、第五输送管上的第八阀门、第五阀门、第二阀门和第三阀门，无氧气体通过输气管、第一输送管、第二分管、第二输送管、第四输送管、第三分管和第二排气管进入第二液体培养基存储瓶的顶空；在气体的压力下，其中的液体培养基通过第五输送管和第三输送管回流入第一液体培养基存储瓶，第一液体培养基存储瓶顶空的气体随着回流液体的压迫通过第一排气管排出；当第二液体培养基存储瓶中培养基的体积将至目标刻度时，完成培养基的无氧分装。
23.3、本发明提供的厌氧微生物培养基制备装置不依赖价格高昂的厌氧手套箱和真空泵，整个装置体积小、操作简单、价格低廉，可自由操作；此外，本装置可结合半胱氨酸除氧剂可以配制严格厌氧培养基。
附图说明
24.图1为本发明整体结构示意图；
25.图2为本发明第一液体培养基存储瓶的结构示意图；
26.图3为本发明第二液体培养基存储瓶的结构示意图；
27.图4为本发明第一密封盖和第三密封盖的结构示意图(其中a为仰视图；b为纵向剖视图)；
28.图5为本发明第二密封盖和第四密封盖的结构示意图(其中a为仰视图；b为纵向剖视图)。
29.附图标记说明：
30.1.无氧气体钢瓶，2.输气管，3.第一液体培养基存储瓶，4.第一输送管，5.第一排气管，6.第二输送管，7.第三输送管，8.第二液体培养基存储瓶，9.第四输送管，10.第二排气管，11.第五输送管，12.第六输送管，13.第一分管，14.第二分管，15.第三分管，16.第一盖体，17.密封管，18.第二盖体，19.连接管，20.o形密封圈。
具体实施方式
31.下面结合附图1-5，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.实施例
33.本实施例提供了一种便携式去除培养基中氧气的实验室简易装置，通过基本的必要技术特征实现本发明的发明目的。
34.具体地，如图1-5所示，本发明提供的一种便携式去除培养基中氧气的实验室简易装置，包括：无氧气体钢瓶1、第一液体培养基存储瓶3和第二液体培养基存储瓶8，其中无氧
气体钢瓶1的顶部出口上连接有带分压阀的输气管2；第一液体培养基存储瓶3的顶部设置有第一瓶口和第二瓶口，带第一阀门的第一输送管4、带第二阀门和带第三阀门的第一排气管5以及带第四阀门的第二输送管6均贯穿第一瓶口并与第一瓶口密封连接，其中第一输送管4的顶端与输气管2连通，第一输送管4和第二输送管6的底端均浸没在液体培养基中，带第五阀门的第三输送管7贯穿第二瓶口并与第二瓶口密封连接，第三输送管7的顶端位于第二瓶口上方，第三输送管7的底端浸没在液体培养基中；第二液体培养基存储瓶8的顶部设置有第三瓶口和第四瓶口，带第六阀门的第四输送管9、带第七阀门的第二排气管10以及带第八阀门的第五输送管11均贯穿第三瓶口并与第三瓶口密封连接，位于第三瓶口上方的第四输送管9的顶端与第二输送管6的顶端连接，第五输送管11的顶端与第三输送管7的顶端连通，第四输送管9和第五输送管11的底端均浸没在液体培养基中，带第九阀门的第六输送管12与第四瓶口密封连接；第一输送管4通过带第十阀门的第一分管13与位于第二阀门和带第三阀门之间的第一排气管5连通。
35.所述第二输送管6通过带第十一阀门的第二分管14与第一输送管4连通，所述第四输送管9通过带第十二阀门的第三分管15与位于第七阀门下方的第二排气管10连通。
36.具体地，所述第一瓶口上可拆卸连接有第一密封盖，所述第一密封盖分别与第一输送管4、第一排气管5和第二输送管6密封连接，所述第二瓶口上可拆卸连接有第二密封盖，所述第二密封盖与第三输送管7密封连接，所述第三瓶口可拆卸连接有第三密封盖，所述第三密封盖分别与第四输送管9、第二排气管10和第五输送管11密封连接，所述第四瓶口上可拆卸连接有第四密封盖，所述第四密封盖与第六输送管12密封连接。
37.具体地，所述第一密封盖和第三密封盖均包括第一盖体16和设在第一盖体16底部并与第一盖体16密封连接的三个宝塔形密封管17，所述第一输送管4、第一排气管5以及第二输送管6或第四输送管9、第二排气管10以及第五输送管11分别贯穿三个宝塔形密封管17，所述第二密封盖和第四密封盖均包括第二盖体18和设在第二盖体18底部并与第二盖体18密封连接的一个宝塔形连接管19，所述第三输送管7或第六输送管12分别贯穿连接管19。
38.具体地，所述第一密封盖、第二密封盖、第三密封盖和第四密封盖底部均设有o形密封圈20。
39.具体地，所述无氧气体钢瓶1内氮气与二氧化碳的体积分数比为80:20。
40.具体地，所述分压阀的压强为0.1mpa。
41.具体地，所述第一液体培养基存储瓶3和第二液体培养基存储瓶8均由玻璃材质制成，所述输气管2为硬质pu管，所述第一输送管4、第一排气管5、第二输送管6、第三输送管9、第二排气管10、第四输送管12、第一分管13、第二分管14、第三分管15均为硅胶软管，所述宝塔形密封管和宝塔形连接管均由不锈钢材质制成。
42.具体地，所述第一输送管4与输气管2以及第四输送管9与第二输送管6均可拆卸连接。
43.具体地，所述第一液体培养基存储瓶3的体积为1l-5l，第二液体培养基存储瓶8的体积为50ml-200ml。
44.该一种便携式去除培养基中氧气的实验室简易装置的使用方法：
45.(一)第一液体培养基存储瓶3内液体培养基曝气除氧：
46.1、将液体培养基装入第一液体培养基存储瓶3内，再搭建好去除培养基中氧气的
实验室简易装置如图1。
47.2、开启无氧气体钢瓶1总阀门，将阀门上的气压调节至0.1-0.2mpa；同时分别开启第一输送管4上的第一阀门、第一排气管5上的第二阀门和第三阀门，并保持其他阀门关闭，此时无氧气体钢瓶1中的气体通过输气管2和第一输送管4进入第一液体培养基存储瓶3中液体培养基的底部，原本存在于液体培养基和顶空的氧气被输入和无氧气体通过第一排气管5释放。
48.3、如2操作曝气1小时之后，关闭所有阀门，将分压阀压力调0后，关闭无氧气体钢瓶1的总阀，以此可实现第一液体培养基存储瓶3内培养基的高效除氧。
49.(二)培养基分装：
50.1、完成(一)部分操作后，保持无氧气体钢瓶1总阀门开启，关闭其他阀门；分别打开第一分管13上的第十阀门、第一排气管5上的第三阀门、第二输送管6上的第四阀门、第四输送管9上的第六阀门以及第二排气管10上的第七阀门。
51.2、无氧气体钢瓶1中输出的气体依次通过输气管2、第一输送管4、第一分管13和第一排气管5进入第一液体培养基存储瓶3的顶空；由于顶空气体的压力的不断增加使得第一液体培养基存储瓶3的液体培养基通过第二输送管6和第四输送管9流入第二液体培养基存储瓶8中，同时，原本存在于第二液体培养基存储瓶8中的气体被流进的液体经由第二排气管10排出。
52.3、当第二液体培养基存储瓶8中的培养基达到最大容量时意味着原本存在当第二液体培养基存储瓶8顶空中的所有气体被排出，以此可以去除第二液体培养基存储瓶8中所有顶空的氧气。
53.4、依然保持无氧气体钢瓶1总阀门开启，同时关闭其他阀门；依次开启第二分管14上的第十一阀门、第三分管15上的第十二阀门、第五输送管11上的第八阀门、第三输送管7上的第五阀门、第一排气管5上的第二阀门(上)和第三阀门(下)。
54.5、无氧气体钢瓶1中的气体通过输气管2，经由输气管2、第一输送管4、第二分管14、第二输送管6、第四输送管9、第三分管15和第二排气管10进入第二液体培养基存储瓶8的顶空；此后，由于第二液体培养基存储瓶8的顶空气体的压力使得其中的液体培养基通过第五输送管11和第三输送管7回流入第一液体培养基存储瓶3，同时第一液体培养基存储瓶3由于液体体积的增大，顶空的气体则通过第一排气管5释放。当第二液体培养基存储瓶8剩余的体积降至目标体积时(如50ml的第二液体培养基存储瓶8应装20～30ml培养基；100ml的第二液体培养基存储瓶8应装40～60ml培养基；200ml的第二液体培养基存储瓶8应装100～140ml培养基)，关闭所有阀门；以此可实现液体培养基的无氧分装。
55.6、然后断开第四输送管9和第二输送管6、第五输送管11和第三输送管7之间的连接。
56.7、第二液体培养基存储瓶8中的培养基可结合半胱氨酸除氧剂(0.5g/l盐酸半胱氨酸组合0.002g/l刃天青)实现配制严格厌氧培养基。其中半胱氨酸为还原剂，可以去除液体中痕量的氧气；刃天青为氧气浓度指示剂，当氧气指示剂刃天青在培养基中显示无色时，便可认为培养基为严格厌氧状态；当刃天青在培养基中显示粉色，培养基为微氧状态；当刃天青在培养基中显示蓝色，培养基为好氧状态。关于在第二液体培养基存储瓶8培养基中添加半胱氨酸除氧剂的操作参照(三)菌体接种的步骤。
57.(三)菌体接种：
58.1、用无菌无氧的注射器吸取待接种的菌液，并通过注射器中活塞的移动尽可能的排除液体中气体；
59.2、移除注射器的针头，将注射器与第六输送管12连通，打开第六输送管12上的第九阀门，将注射器中的菌液转移第二液体培养基存储瓶8；
60.3、关闭第六输送管12上的第九阀门，拔掉注射器。
61.(四)培养瓶中液体或气体样本的采集
62.1、将第二液体培养基存储瓶8正立(用于气体样品采集)或倒立(用于液体样品的采集)放置；
63.2、用去除针头无菌无氧的注射器将注射器与第六输送管12连通，打开第六输送管12上的第九阀门，利用注射器吸取第二液体培养基存储瓶8顶空的气体或瓶中的液体；
64.3、结束之后，将第二液体培养基存储瓶8正立放置，关闭第六输送管12上的第九阀门，拔掉注射器。
65.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。