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我的眼睛就是「尺」!

蒲公英Ouryao  · 公众号  · 医学  · 2024-10-08 19:19

正文

撰稿 | 石决明
来自 | 蒲公英Ouryao

在日常的微生物实验中,我们会遇到很多微生物液体培养的情况,比如无菌检查的结果和微生物限度检查过程中的促生长实验(药典截图见图1和图2)。 

 图1无菌检查截图
图2微生物限度检查截图  
“澄清”或者“浑浊”就是无菌检查结果的定性判断方式。而促生长实验中虽然引入了对照培养基的比较,但是结果也仅是“生长良好”。延伸来说,浓度的深浅就是微生物液体培养的定性判断方式。这时候就需要你用你的眼睛好好看看,区分出是否良好了。  
01
菌对照培养基,
想说用你不容易

《中国药典》2020年版通则9202非无菌产品微生物限度检查指导原则中指出:“对照培养基系指按培养基处方特别制备、质量优良的培养基,用于培养基适用性检查,以保证药品微生物检验用培养基的质量。对照培养基由中国食品药品检定研究院研制及分发。”
不过通则1101无菌检查中并没有提及无菌检查用对照培养基的使用。判断标准是“加菌的培养基管均生长良好”。  
“良好”是一个模糊的程度判断,听起来就像是微生物界的“还行”。在这里,我们可能会遇到以下三种情况:  
a) 对照和试验培养基一样浑浊(一样生长良好),这种情况概率较小  
b) 对照比试验培养基浑浊(试验培养基生长不算良好),这种情况可以排除一部分营养差的试验培养基  

c) 对照没有试验培养基浑浊(试验培养基生长优秀)。

  

如果强制规定无菌对照培养基的使用,首先受到影响的是培养基的厂商。培养基出厂的时候估计要在COA中增加与对照培养基的比较了(如果已经有厂商这么做了,请一定文后留言给大家看看)。而且微生物液体培养是十分复杂的体系,影响因素有很多:  

1.培养基体系:营养物质(天然还是全合成)、水分、pH值等;  
2.温度(会有空气浴和水浴的差别,一般认为水浴效果最好,大型发酵容器还会有内部加热);  
3.氧气(有一个重要的概念:溶解氧,就是在培养过程中溶解在培养基液体中的氧气。为了提高溶解氧,发酵罐中会有搅拌杆;在一般试管或者摇瓶的培养中是振荡培养)。  
而现在药品微生物的培养中培养基成分几乎都是全合成的、采用空气浴加热和静置培养,对照上面的影响因素都不是最佳条件。 
那“良好”到底谁说了算呢?其实,这就暴露出一个需求:浑浊度转化为数据,像微生物限度培养基一样用回收率范围来判定,更直观明确。这就是比浊法的用武之地。  
02
定性向定量的转化,
普通仪器即可
定性向定量的转化,普通仪器即可
比浊法是一种间接估计液体浓度的方法,用实验室比较常见的紫外分光光度计即可。微生物培养物也是浑浊的:它们吸收一些光,然后让其余的光通过。细胞浓度越高,浊度越高,透光率就越低。  
在微生物领域,麦氏浊度标准McF(McFarland)有更普遍的应用。原理是相通的,转化关系见下图。 

从表格中可以看出麦氏浊度0.5-4就是透光率(600nm)下的74.3%-21.5%,接近于最佳测试范围(0.8-0.2)。但是必须明确液体浊度的测量是比较粗略的估计不够准确。然而如果前后测量的条件尽量一致,可以看出浊度的变化。 

03
生长曲线
微生物的成长日记
定性向定量的转化,普通仪器即可

如果将浊度变化和时间的关系做成一张图,我们可以得到一个微生物发酵领域耳熟能详的的概念——“生长曲线”,如下图。

将少量纯培养微生物接种到一恒定容积的新鲜液体培养基中,在适宜的条件下培养,定时取样测定其细菌含量,可以看到生长曲线的四个阶段:开始有一短暂时间(延迟期),细菌数量并不增加,随之细菌数目增加很快(指数期),既而细菌数又趋稳定(稳定期),最后逐渐下降(衰亡期)。  

在发酵领域,生长曲线就像是那个总是能给你惊喜的魔术师。通过提供合适的培养条件(增加新鲜培养基、去除生长废物、提高溶解氧等等),我们可以延长指数期,让微生物的“青春”更长久。  

稳定期时,新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等,整个培养物中二者处于动态平衡。如果可以将这个过程维持数小时,这不是天生定量吗?也可以说是在稳定期内的定量菌种。  

但是,别忘了,无论是液体培养的定性还是定量,都不是那么精确的判断。相比之下,固体培养基平板的计数就像是那个总是说实话的孩子,它更准确一些。我们下周将继续探讨这个话题。 

互动问题:

你愿意为「生长良好」加上一个浊度的数字吗?  

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石决明
石决明公众号创办人,微生物学硕士,副主任药师。
从事微生物相关工作15年以上,做过体外诊断产品研发、成品培养基质量保证、产品仪器环境验证管理、药品微生物相关检验和洁净环境检测。
一直在各个网络平台解读微生物基础知识的现代应用和微生物前沿知识的分享,致力于做接地气的微生物知识分享,说点不一样的微生物,对药品微生物检验技术有很多独到的见解和想法。  

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