無菌操作和純種分離技術(shù)確立以后,一方面分離了一大批純種微生物,極大地推動了傳染病學和工業(yè)微生物學的發(fā)展,一方面又提出如何獲得大量純種培養(yǎng)物的要求。因為在研究病原微生物時,尤其是采用打預防針的辦法防治疾病時要制備疫苗或菌苗需要有大量的微生物細胞;在工業(yè)上例如生產(chǎn)啤酒時也需要大量的純種酵母菌。因此,純種培養(yǎng)技術(shù)便應(yīng)運而生了。
采用無菌操作,微生物學家們在專門的廚房里,為微生物準備了各種富有營養(yǎng),可以保證微生物良好生長的材料。它們被裝在可以防止外界雜菌污染,內(nèi)部又絕對不含任何微生物的容器里,對于一般需要氧氣的微生物,為了保證足夠的氧氣,在容器的開口處加上棉花塞來過濾空氣。這種準備好的培養(yǎng)微生物的材料,微生物學上稱作培養(yǎng)基。把純種微生物放進培養(yǎng)基里讓它們生長的操作,叫做接種。因為這樣可以保持培養(yǎng)微生物的“純一”。培養(yǎng)好的微生物則稱作培養(yǎng)物醫(yī)|學教育網(wǎng)搜集整理。
為了使不同的微生物能在培養(yǎng)基中生長得符合研究或應(yīng)用的要求,100多年來,微生物學家設(shè)計了成千上萬種培養(yǎng)基。從形態(tài)上說,有液體培養(yǎng)基和固體培養(yǎng)基,例如牛奶和馬鈴薯塊;從成分來說,有天然的和人工配制的,例如成份十分復雜的牛奶或肉湯是天然的,用一些化學藥品配制的成分能夠了解得一清二楚的就是人工合成的。如何決定某種特定微生物的最佳培養(yǎng)基,是微生物學中的重要課題,有一些基本的原理至關(guān)緊要。首先,為了生長,許多微生物需要在培養(yǎng)基中含有少量的鐵、鎂、磷、鈉、鉀、鈣等元素,以及像銨鹽這類氮源和某種碳水化合物食品(如糖類)。它們就好象農(nóng)作物需要的肥料;其次,要考慮固體或液體何種更合適;第三,培養(yǎng)厭氧菌時要隔絕氧氣,而好氧菌則要保證通氣;第四,某些特定微生物需要特殊的營養(yǎng)物,例如許多致病菌必須在培養(yǎng)基中加入血清,有些微生物又需要特定的維生素。
應(yīng)該指出的是,有些微生物目前還不能用人工配制的培養(yǎng)基來培養(yǎng),必須采用活的生物或組織。例如可引起麻風病的麻風分枝桿菌離開了活組織就再不能生長。20世紀70年代發(fā)現(xiàn)的引起呼吸系統(tǒng)疾病的病原菌軍團桿菌,起初用普通的培養(yǎng)基很難培養(yǎng),最后用孵化成胚胎的雞蛋卵黃囊作為培養(yǎng)基質(zhì),才得到純培養(yǎng)物并確定是一種新的傳染病病原菌。至于病毒,我們知道它們是絕對寄生的,所以用普通的培養(yǎng)基是不能繁殖的。
純種培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展對于人類利用微生物具有決定性的意義。在沒有純種培養(yǎng)技術(shù)之前,盡管我們也在利用微生物,但無法得到大量的純一的微生物培養(yǎng)物,因為極容易污染其它微生物。例如我國用于生產(chǎn)醬油、醋或酒的曲,就是靠經(jīng)驗獲得的微生物培育物。為了使其中有用的微生物占優(yōu)勢,需要很豐富的經(jīng)驗和很嚴格的操作,一不小心,酒曲或醬油曲的質(zhì)量得不到保證,產(chǎn)品的質(zhì)量便得不到保證。在當前的大型微生物發(fā)酵工廠,我們可以通過一整套現(xiàn)代化的技術(shù),實現(xiàn)一次培養(yǎng)數(shù)百噸純種培養(yǎng)物。這就是當代的微生物工程。