微生物培養箱的結構、種類

微生物培養箱廣泛應用于藥品微生物、食品微生物、農業微生物、醫學微生物等研究領域，已經成為上述領域實驗室普遍使用的常規儀器之一，其原理是通過在培養箱箱體內模擬微生物在生物體內的生長環境來對微生物進行體外培養的一種裝置。

微生物培養箱的結構

現代微生物培養箱大多為優質鋼板制造的立式箱體，內門一般用鋼化玻璃制成，內室放置用于承托培養物的不銹鋼隔板，可方便移動，并可改變高度，工作室和玻璃門之間裝有硅橡膠密封圈，箱體內部有冷、熱氣風道，箱內氣體循環流暢、溫度均勻，設有獨立限溫報警系統，超過限制溫度即自動中斷。霉菌培養箱一般由制冷系統、制熱系統、紫外消毒系統、培養室、空氣加濕器、控制電路和操作面板等部分組成，溫度和濕度傳感器用來維持培養室內溫度和濕度的穩定。

微生物培養箱的分類

按加熱方式可分為水套式和氣套式。水套式是通過對外圍包裹的液體層加熱后再使內部受熱，升溫較慢，但能夠在較長時間內維持內部的溫度恒定。氣套式是通過箱體氣套層內的加熱器對內箱體進行加熱。

按控溫方式可分為計算機智能控制式(程控式)和自動恒溫調節式(機械式)，計算機智能控制式是培養箱的主流控溫方式。計算機智能控制式大多采用微電腦PID控制器作為控制單元，熱敏元件為溫度計，數字顯示設定值和測定值，這樣構成一個完整的控制系統。自動恒溫調節式溫控裝置多用“金屬片式”，即用一種熱膨脹系數較大的金屬片做成螺旋狀，金屬片一端固定在箱室內壁，另一端裝可活動的觸頭，常溫下兩觸頭閉合。接通電源后箱室內溫度升高，固定在此的金屬片受熱膨脹，彎曲度改變，使另一端的觸點離開，切斷電路，停止加熱。溫度下降，降至一定程度，螺旋金屬片恢復原狀，兩觸點接觸，接通電路，開始加熱，這樣電路時通時斷，保持箱內恒溫。

按培養環境可分為普通培養箱、二氧化碳培養箱、低氧培養箱和厭氧培養箱。

按培養目標物可以分為霉菌培養箱、恒溫培養箱、恒溫恒濕培養箱；

按溫度采集的自動化程度分類可以分為全自動溫度采集培養箱、半自動溫度采集培養箱、人工采集溫度培養箱。

生物培養的污染因素

風速與風向

一般培養箱在箱體內配備了風道和循環系統，合適的風速與風向利于培養箱溫度的均一性，有利于培養物的正常生長。但是，當風速過大時，易造成培養基干裂，培養結果不準確。此外，藥典要求培養皿倒置培養，經過多次空白培養皿驗證發現，同樣的風速，當培養箱運行時的風向與培養皿蓋的朝向相對時，空氣中的灰塵、雜菌等容易對培養物造成污染，因此，培養箱運行時的風向最好與培養皿蓋的朝向一致。

培養皿的密閉性

培養皿由平面圓盤底和蓋組成，材質主要為塑料和玻璃。微生物實驗室內所用的培養皿，通常直徑90 mm，采用頂蓋封裝，平皿的底和蓋之間有一定空間，且兩者并非完全密閉，能滿足需氧型微生物對氧氣的需求，但是也增加了污染的可能性。尤其是不同廠家的培養皿由于成型工藝和參數不同，平皿的底和蓋之間的間隙也不同，經試驗驗證，在同樣的培養條件下，間隙大的比間隙小的污染概率大，污染程度深。此外平皿的底和蓋之間間隙不同還會使培養皿內培養基水分蒸發多少不一，造成培養結果數據的不一致。

培養箱內濕度

水分是微生物生存和繁殖的主要條件之一。

微生物細胞中含70％～85％的水分，而且必須在有水分的環境中生活。濕度對微生物生長的影響，是通過影響微生物細胞內水分活度(AW)進而影響新陳代謝來影響其生長狀況。微生物生長有一個最適AW，當AW降低時微生物生長減慢，降低到某一水平微生物停止生長。微生物發育時的最低AW是變化的，各種霉腐微生物生長繁殖的最適濕度，因菌屬不同而略有差異。一般來講，細菌最敏感，其次是酵母和霉菌，即細菌生長所需的AW比酵母高，而酵母生長所需AW比霉菌高。一般情況下Aw＜0.90時，細菌不能生長，AW＜0.87時大多數酵母受到抑制，AW＜0.80時，大多數霉菌不能生長。降低濕度將使AW降低并減慢微生物的生長速度。培養箱內濕度太高或太低容易造成培養基與培養箱之間濕度的失衡，如培養箱內濕度太高容易在培養皿上形成水珠，滴入培養基中使細菌蔓延生長而影響試驗結果；若培養箱內濕度太低則會造成培養基中水分散失，影響培養基上細菌生長。由此可見，適宜的溫度、濕度，有利于細菌或霉菌酵母的生長。

培養箱內濕度來源有：一是源于培養基中水分的散失；二是源于人工或培養箱濕度自動控制系統對濕度的調控；三是源于培養箱放置環境，而培養箱放置環境一般為潔凈干燥通風良好的自然環境。

培養物溢灑

培養物溢灑指包含生物危險物質的液體或者固態物質意外地與包裝材料分離的過程，一旦在培養箱中發生有生物學危害的物品溢出時，由于溢出物會有微生物生長繁殖，應立即對培養箱進行清理，要使用有效的消毒劑對培養箱的內壁及所有接觸溢出物品的材料進行消毒或高壓滅菌。如果培養過霉菌或其他致病菌的培養物發生溢灑未及時處理，再用來培養其他微生物時，就會因殘留的霉菌或致病菌造成培養箱污染，進而造成交叉污染，影響試驗結果的準確性。因此，在日常試驗中應盡量避免培養物溢灑，如果發生培養物溢灑，應立即由專人對培養箱進行清理并消毒。如果溢灑物中含有破碎的玻璃，不得直接用手取走或棄置，應用硬紙板和鑷子處理，將處理物置于耐扎的廢棄物容器中，然后用75％酒精擦拭儀器設備表面2遍，作用3min，最后對清潔工具進行消毒。

自然環境污染

培養箱應放置在潔凈、干燥、通風良好的自然環境中。若環境中空氣潔凈度太差容易滋生細菌、真菌、病毒，通過平皿底和蓋之間的間隙污染培養基，進而影響培養結果數據的準確性。

生物培養箱的選購與管理

微生物培養箱的選購選購培養箱時，首先要求培養箱對溫濕度的控制精準，其次要求培養箱能夠對培養箱內的微生物污染進行有效防范，最好能夠定期消除污染。微生物培養箱的種類很多，在選購培養箱時可結合實際需要及實驗室條件，考慮以下因素，選購適合的培養箱。

微生物培養箱加熱方式

水套式加熱的優點是當遇到斷電的時候，系統可以較長時間保持培養箱內的溫度準確性和穩定性，維持溫度恒定的時間是氣套式系統的3～4倍，有利于試驗環境不太穩定并需要長時間保持穩定的培養條件。水套式加熱需要對水箱進行加水、清空和清洗，并要經常監控水箱運作的情況。氣套式加熱具有加熱快，溫度恢復比水套式培養箱迅速的特點，有利于短期培養以及需要箱門頻繁開關的培養。

微生物培養箱溫控系統和溫度均勻度

精確可靠的溫控系統是培養箱不可或缺的重要部分，應選用有箱內溫度控制、超溫報警控制和環境溫度監控相互獨立的三重溫度控制功能的培養箱。溫控系統參數包括溫度波動度、溫度分辨率、溫度均勻度等，培養箱溫度均勻度與箱內氣流循環方式有關，應選用箱體內配備了風扇以及風道的培養箱。

微生物培養箱控溫范圍

根據試驗需要的溫度，選擇溫度范圍合適的產品。

生化培養箱控溫范圍有以下幾種：室溫5℃～60℃、0℃～60℃、4℃～60℃、5℃～50℃等。恒溫培養箱分為兩種，一種帶低溫培養箱即培養溫度在0℃～35℃，這種培養箱內含制冷系統和加熱系統，價格相對較高，一般這種培養箱設置溫度在O℃～50℃之間恒定。另一種常溫培養箱即培養溫度大于室溫，這種培養箱一般設置溫度在室溫到65℃之間恒定。低溫培養箱的選擇比較簡單，即所需培養溫度低于環境溫度。

微生物培養箱相對濕度控制方面

盡量選擇濕度蒸發面積大的培養箱，濕度蒸發面積越大，越容易達到相對飽和濕度，并且開關門后的濕度恢復時間越短。

微生物培養箱消毒滅菌系統

培養箱的消毒滅菌系統，一般有以下幾種：紫外殺菌消毒、高溫消毒、HEPA過濾器過濾培養箱內空氣。紫外殺菌消毒能力與紫外燈距離目標物距離的二次方成反比，距離越遠，消毒能力越差，所以紫外消毒方式有其局限性，難以達到徹底滅菌的要求；高溫消毒分為兩類，高溫干熱消毒和高溫濕熱滅菌，高溫濕熱由于蒸汽潛熱大，穿透力強，容易使蛋白質變性或凝固，因此該法的滅菌效率比干熱滅菌法高；HEPA過濾器能過濾培養箱內空氣，過濾效率達99.97％，除去直徑0.3μm以上的顆粒。

微生物培養箱容積大小的問題

培養箱容積小了不夠用，大了占地方。培養箱的容積有50L以下的小型培養箱，適合培養量不大的實驗室使用，有400L以上的適合大型實驗室用，在這兩者之間的是實驗室常用的容量，需要根據實際情況來選擇容量。在選購前對所需培養箱容積的范圍最好有一個比較準確的了解，在此基礎上預留一點空間，以保證不時之需。

微生物培養箱的材質

市面上現有的內膽材質一般有鐵(鍍鋅材質)和不銹鋼兩種，鐵質的比較輕一點便于運輸，而不銹鋼材料的耐用。304不銹鋼內膽是目前的主流，不銹鋼內膽比傳統的冷軋鋼板更耐腐蝕、更耐用。如果內膽是圓角結構，易清洗，不留死角。

微生物培養箱選購的價格因素

配置較高的培養箱如密碼保護設置、高溫自動調節和警報裝置、自動校準系統、LCD顯示系統／數據輸出系統等便于適用，但集功能齊備、性能良好、方便適用于一身的培養箱價格較貴，可以根據自身的經濟能力和主要培養用途進行選購，達到性價比最高。

微生物培養箱的使用、監控和維護

培養箱在搬運、維修、保養時，最大傾斜應度小于45°。培養箱要放置在陰涼、干燥、通風良好、遠離熱源和日曬的地方。培養箱外殼應可靠接地，放置平穩，以防震動發生噪音。培養箱距墻壁的距離應大于10cm，箱體側面應有5 cm間隙，箱體頂部至少應有30cm的空間以確保制冷系統散熱良好。使用設備前認真檢查電源電壓與儀器要求是否相符。培養箱若使用三角插頭，插座應妥善接地，確保培養箱地線與電源的地線接觸可靠。箱內培養物不應放置太擠，以保證培養物受溫均勻。各層金屬孔架上放置物品不應過重，以免將金屬孔架壓彎滑脫，打碎培養物。箱內不應放入過熱或過冷之物。取放物品時，應隨手關閉箱門以維持恒溫。短時間內不要頻繁開關機，避免壓縮機連續啟動。培養箱工作時，應避免頻繁開門，以保持溫度穩定，同時防止灰塵污物進入。停止使用，關閉總電源鍵及設備后部的電源開關。長期不使用該設備，應拔掉電源插頭。培養箱制冷工作時，不宜使箱內溫度與環境溫度之差大于25℃。

儀器在連續工作期間，每日觀察培養箱是否正常運行，每年應對儀器進行一次性能驗證。培養箱清潔消毒后，在培養箱內放幾個空白培養皿，部分加蓋、部分不加蓋，考察加蓋對試驗結果有無影響，不加蓋的污染菌有多少。清潔培養箱時，用浸泡酒精的紗布擦拭箱體內壁進行消毒，然后用干紗布將酒精擦除干凈。如果是霉菌培養箱則需要用能消滅霉菌的消毒劑消毒或定期進行紫外滅菌處理，減少霉菌污染。請勿用酸/堿或其他腐蝕性溶液來擦拭外表面。培養箱監控期間，若發現儀器加熱或制冷異常、突然停止工作等異常情況應及時修理，同時做好維修記錄。