用电阻抗法进行细菌种类鉴别试验

［文章编号］ 1671-2846(2003)01-0066-05

＊　实验研究　＊

传统的细菌种类鉴别试验是用细菌培养的方法进行。通过细菌接种，多种细菌在培养基内长成肉眼可见的菌落，挑取不同菌落，再进行细菌分离培养，直至形成纯培养，对纯培养的细菌培养基进行细菌菌落形态特征观察和生理生化指标等项目的实验，最终才可能形成对细菌种类的鉴别[1]。传统的细菌种类鉴别试验所需时间较长，一般在24~48小时，实验过程较为烦杂，操作技术要求较高，而且对强致病菌操作还具有一定的危险性。另外，实验室强致病菌种的安全保存也较困难，存在有安全隐患等问题。如何快速的、安全的对细菌进行研究和细菌种类鉴别是医学上和微生物学领域迫切需要解决的问题[3]。

笔者进行了电阻抗法用于细菌种类鉴别试验的尝试。利用微生物在生长繁殖过程可使培养基的电阻抗值减低的现象，通过测量和记录将电阻抗值的变化情况描绘成“阻抗曲线图谱”(见图1)。 用这些 “阻抗曲线图谱”的形态差异进行细菌种类鉴别，试验研究取得了预期的结果，现介绍如下；

1 试验原理

用电阻抗法进行细菌种类鉴别试验，其试

验原理是微生物在生长繁殖过程中由于微生物的代谢活动而使培养基的电阻抗值降低, 即电导率升高(以Ωcm 值表示)。即微生物在生长繁殖过程中将培养基中导电性较差的糖脂、蛋白质等营养物质，通过微生物的代谢活动，转变成导电性能较好的各种尾产物，如胺类，丙酮酸、各种有机无机盐类、尿酸和有机物等成分[2]，这些尾产物使得培养基的导电性能大大的提高，这种导电性的改变可以通过测量培养基随时间变化的电阻抗变化值反映出来，表现形态为“阻抗

曲线图谱” [4]

(见图1)。

2 材料与装置

2.1 细菌菌种：大肠杆菌，沙门氏菌，金黄葡萄球菌(西南民族学院生命科学与技术学院微生物实验室提供)。

2.2 专用培养基：SM1H 、SM2H 、SM3H 。培养基详细配方略。

2.3 微生物电阻抗传感器：由微生物电极和特制培养皿两部分组成(自制)，详细结构说明略[5]

。

2.4 专用恒温培养箱：是由普通恒温培养箱经改造制成[6]。在内加装微生物电极外接口和连

收稿日期：2003年1月26日

作者简介：　王洪志，(1959-)，副教授。

用电阻抗法进行细菌种类鉴别试验

王洪志 王爱华

(西南民族学院生命科学与技术学院 成都 610041)

［摘 要］ 将电阻抗法应用于细菌种类鉴别试验。笔者用自制的微生物传感器和电阻抗测量装置等，在一定条件下，利用微生物在生长繁殖过程可使培养基的电阻抗值减低的现象，通过测量接种细菌的培养基电阻抗值，并将细菌在培养期间内取得的所有电阻抗值数据描记成“阻抗曲线图谱”。试验证实，不同种类细菌所形成的阻抗曲线图谱是不相同的，是该种细菌所特有的。我们可以根据这些 “阻抗曲线图谱”的形态差异进行细菌种类鉴别，试验研究取得了预期的结果。［关键词］ 电阻抗、曲线、细菌、试验

线，以及连接各分支微生物电极的内插孔。2.5 电阻抗测量装置组成：由电阻抗检测仪、交流信号发生器、时间程序分配控制器、微生物传感器、计算机系统、辅助分析电路等组成。电阻抗测量装置电路原理方框图见图2。

3 试验方法

3.1 细菌菌种处理：将纯分离大肠杆菌、沙门氏菌，金黄葡萄球菌菌种进行扩种培养[1](细菌

分离和提纯过程略)。

3.2 专用培养基配制：筛选和配制专门适用于电阻抗测量要求的液体培养基[1]。现通过反复实

验，筛选出了三种专用培养基SM1H 、SM2H 和SM3H ，专用培养基配方略。

3.3 电阻抗测量细菌接种：按细菌接种的要求和操作规程，首先将专用培养基SM1H 3毫升注入各微生物电阻抗传感器的特制培养皿内，将扩种培养的各种细菌接种到这些专用培养基中，本试验每种细菌培养都做了重复试验组，同时也作对照组试验，然后将微生物电极放入特制培养皿中，随后将微生物电阻抗传感器放入专用恒温培养箱中，在37°C 环境连续培养20小时。培养期间定时采集数据，接种具体情况详见表1 。

图１ 阻抗曲线图

谱

图２ 实验装置电气方框图

培养基大肠杆菌组 沙门氏菌组 金黄葡萄球菌组试验类型 组号 SM1H SM1HDC1 SM1HSM1 SMIHPT1 试验组 1

SM1H SM1HDC2 SM1HSM2 SMIHPT2 重复试验组 2

对照组SM1HB SM1HB SM1HB 对照组 3

表1 微生物电阻抗传感器专用培养皿接种情况

4 数据记录

将接种后的微生物电阻抗传感器放入专用恒温培养箱内37°C环境连续培养20小时，其间时间程序分配控制器每间隔10分钟，对每一个微生物电阻抗传感器顺序检测读取数据一次，直至培养结束。因时间程序分配控制器每间隔10分钟对每一个微生物电阻抗传感器顺序读取数据一次，所以在20小时内所获取的数据记录非常多，本文难以全部列出，故在表2中只简列了每2小时时间点读取的数据值，详见表2 。

5 阻抗曲线图谱与分析

5.1 细菌阻抗曲线图谱

根据数据记录描绘的细菌阻抗曲线图谱和对照组曲线图谱见图3。从中可以看到，SM1HDC1、SM1HSM1、SM1HPT三个培养基在培养期间所形成的曲线各不相同，各自形态各异，与对照组SM1HB曲线图谱相比较，其Ωcm值都明显升高，这表明Ωcm 值升升高与细菌在培养基内的生长繁殖有直接关系，但不同种类细菌的曲线形态是不相同的，这是因为不同种类细菌在其它条件相同的培养下，单位时间内细菌的适应性和生长繁殖速度及尾产物是不尽相同的，这种不相同，引起了其培养基电阻抗的差别，反映在Ωcm值不同，所以形成了细菌各自完全不同的阻抗曲线图谱。

5.2 细菌阻抗曲线图谱的重复性

　用相同的培养基，相同的细菌菌种，相同类型的微生物电阻抗传感器，作电阻抗法进行细菌鉴别的重复性试验。图4是大肠杆菌培养基(SMIHDC1、SMIHDC2)在相同的条件下两次重复试验的阻抗曲线图谱。两组阻抗曲线图谱从形态上观察非常相似或接近，所记录的Ωcm值的范围也很接近。沙门氏菌和金黄葡萄球菌重复试验的阻抗曲线图谱也与大肠杆菌的情况相似，在此本文没有给出。

培养基 读取数据时间(小时)

02468101214161820

大肠杆菌组

SM1HDC10:2302:3054:3236:3388:32010:33512:34214:35816:34018:32520:335 SM1HDC20:2302:3034:3176:3358:33010:34012:34014:36016:34618:31920:320 沙门氏菌组

SM1HSM10:2302:3524:3716:4188:42110:42212:42914:40616:40818:40320:395 SM1HSM20:2302:3504:3676:4158:41810:42012:43214:40316:41018:40320:380 金黄葡萄球菌组

SMIHPT10:2302:3204:3576:3758:38010:37512:36614:37116:36018:35920:351 SMIHPT20:2302:3224:3536:3708:38010:37012:37014:37116:36518:35520:345 对照组

SM1HB0:2352:2814:2716:2708:28210:28212:28214:28216:28218:28220:282

表2 时间程序分配控制器记录数据

5.3 对照组阻抗曲线图谱

对照组(SMIHB)试验是在微生物电阻抗传感器中只加注了3毫升SM1H专用培养基，不接种任何细菌，在其它条件相同的情况下，连续培