一种可控制微生物培养环境湿度的培养皿及其应用
阅读说明：本技术 一种可控制微生物培养环境湿度的培养皿及其应用 (Culture dish capable of controlling humidity of microorganism culture environment and application thereof ) 是由 王文琳 应南娇 张曼莉 陈逸璇 于 2021-06-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及微生物培养技术领域,公开了一种可控制微生物培养环境湿度的培养皿及其应用。该培养皿包括相互匹配的皿身和皿盖；所述皿身的底部设有干燥剂；所述皿身的顶部设有密封下层,所述密封下层与皿盖的顶部紧密贴合；所述皿盖的顶面上非圆心位置设有加样通孔一,所述密封下层设有加样通孔二,皿盖与皿身相对旋转后所述加样通孔一与加样通孔二的位置重合。本发明的培养皿利用干燥剂作为微生物培养环境,并采用特殊的密封结构,能够调节微生物培养环境湿度,并控制培养过程中环境湿度相对恒定,因而能用于研究环境湿度或干燥条件对微生物生长繁殖的影响,实现一定湿度下微生物的培养。(The invention relates to the technical field of microbial culture, and discloses a culture dish capable of controlling the humidity of a microbial culture environment and application thereof. The culture dish comprises a dish body and a dish cover which are matched with each other; a drying agent is arranged at the bottom of the dish body; the top of the dish body is provided with a lower sealing layer, and the lower sealing layer is tightly attached to the top of the dish cover; and a first sample adding through hole is formed in the non-circle center position on the top surface of the dish cover, a second sample adding through hole is formed in the lower sealed layer, and the first sample adding through hole and the second sample adding through hole coincide in position after the dish cover and the dish body rotate relatively. The culture dish provided by the invention utilizes the drying agent as a microorganism culture environment, adopts a special sealing structure, can adjust the humidity of the microorganism culture environment, and controls the relative constancy of the environmental humidity in the culture process, so that the culture dish can be used for researching the influence of the environmental humidity or the drying condition on the growth and the propagation of microorganisms, and realizes the culture of the microorganisms under a certain humidity.)
技术领域
本发明涉及微生物培养
技术领域
，尤其涉及一种可控制微生物培养环境湿度的培养皿及其应用。背景技术
微生物是个体无法用肉眼观察的微小生物，它包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生生物、显微藻类等在内的一大类生物群体，涵盖了有益和有害的众多种类，广泛涉及食品、医药、工农业、环保、体育等诸多领域。
培养皿是一种用于微生物或细胞培养的实验室器皿，由一个平面圆盘状的底和一个盖组成，一般用玻璃或塑料制成。培养皿材质主要分为塑料和玻璃两类，玻璃培养皿可以用于植物材料、微生物的培养，以及动物细胞的贴壁培养；塑料培养皿主要采用的是聚乙烯材料，包括一次性的和可多次使用的，适合实验室接种、划线、分离细菌的操作，也可以用于植物材料的培养。
在微生物培养过程中，环境湿度会对其生长繁殖产生重要影响，培养不同的微生物所需要的环境湿度不同。但目前实验室使用的培养皿通常是由一个平面圆盘状的底和一个盖组成的结构，难以调节微生物培养环境湿度，且在培养过程中无法控制环境湿度相对恒定，因而无法用于研究环境湿度或干燥条件对微生物生长的影响，也无法通过控制湿度来调控微生物的生长。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可控制微生物培养环境湿度的培养皿及其应用。该培养皿利用干燥剂作为微生物培养环境，并采用特殊的密封结构，能够调节微生物培养环境湿度，并控制培养过程中环境湿度相对恒定。
本发明的具体技术方案为：
一种可控制微生物培养环境湿度的培养皿，包括相互匹配的皿身和皿盖；所述皿身的底部设有干燥剂；所述皿身的顶部设有密封下层，所述密封下层与皿盖的顶部紧密贴合；所述皿盖的顶面上非圆心位置设有加样通孔一，所述密封下层设有加样通孔二，皿盖与皿身相对旋转后所述加样通孔一与加样通孔二的位置重合。
一种利用所述培养皿进行微生物培养的方法，包括以下步骤：
(1)旋转皿盖，使皿盖上的加样通孔一与皿身上的加样通孔二的位置重合；
(2)通过加样通孔一和加样通孔二向皿身内加入样品，所述样品包含微生物和水，或者包含微生物、水和营养物质；通过控制加入的样品量控制干燥剂含水量；
(3)旋转皿盖，使加样通孔一与加样通孔二的位置错开，并使密封下层与皿盖顶部紧密贴合后，进行微生物培养。
在本发明的培养皿中，微生物被吸附在干燥剂中，在干燥剂孔隙内生长繁殖，以干燥剂为培养环境，因此，通过控制干燥剂内的含水量，即可控制微生物培养环境的湿度。在加入样品时，样品中的水也被吸附到干燥剂中，通过控制加入的样品量，能够控制干燥剂中的含水量，即微生物培养环境湿度；利用皿盖、密封下层以及加样通孔一和加样通孔二之间的配合，在加入样品后旋转皿盖即可实现密封，防止干燥剂中的水分蒸发或者环境中的水分被吸附到干燥剂中，从而控制微生物培养环境湿度相对恒定。
当加入的样品中不含有营养物质时，可用于研究环境湿度或干燥条件对微生物生长繁殖的影响；当加入的样品中含有营养物质时，可实现一定湿度下微生物的培养。
作为优选，所述皿身内设有直径与皿身内径相同的过滤层；所述过滤层上设有若干通孔。
设置过滤层的作用在于：当菌液加到过滤层上的非通孔位置时，过滤层能在一定程度上使菌液流平，进而使其均匀吸附到皿身底部的干燥剂中，有利于控制干燥剂内的湿度均匀，并控制微生物在干燥剂中均匀分布。
进一步地，所述加样通孔一设于皿盖的顶面上靠近圆心处；所述通孔的孔径从过滤层的圆心向外依次增大。
由于加样通孔一位于皿盖顶面上靠近圆心的位置，因此，当通过加样通孔一和加样通孔二向培养皿内加入样品时，样品会集中分布在靠近圆心的位置，导致干燥剂中湿度和微生物分布不均匀(靠近培养皿中心位置的干燥剂中湿度高于培养皿边缘的干燥剂湿度，且微生物分布也较多)。为解决上述问题，本发明将过滤层上的通孔设计成从圆心向外依次增大的结构，使样品能够在过滤层上向远离圆心处流动，从而使干燥剂中湿度和微生物分布均匀。
进一步地，所述通孔沿过滤层的周向由内向外排列成至少两层通孔环，相邻两层通孔环中的通孔孔径相差1～2mm，最内层通孔环中的通孔孔径为2.7～3.3mm。
在最内层通孔孔径相同的情况下，相邻两层通孔环中的通孔孔径相差过大或过小均会导致样品不能均匀地进入干燥剂中，造成干燥剂中湿度和微生物分布不均匀，具体而言：当孔径相差过小时，样品通过过滤层向下流动的速度过慢，易造成样品在过滤层上蓄积，进而导致样品在靠近圆心处(即样品加入的位置)向下流动较多，靠近培养皿中心处的干燥剂湿度较大、微生物分布较多；当孔径相差过大时，样品通过过滤层向下流动的速度过快，易造成样品无法流动到过滤层边缘，同样会导致靠近培养皿中心处的干燥剂湿度较大、微生物分布较多。
进一步地，所述过滤层与密封下层之间的距离为皿身高度的1/4～1/3。
作为优选，所述皿身与皿盖之间螺纹连接，旋紧后密封下层与皿盖顶部紧密贴合。
作为优选，所述干燥剂为硅胶或面粉。
硅胶和面粉不会对微生物的生长繁殖产生不利影响，因此可作为本发明的干燥剂使用。
作为优选，步骤(2)中，样品量与培养环境湿度之间的关系如下：
其中，Wg为干燥剂含水量，W1为干燥剂质量，W2为样品质量。
样品中微生物含量较少，因此在计算干燥剂含水量时，可用样品质量近似地表示样品中的水质量，即加入样品后干燥剂吸附的水的质量。
作为优选，步骤(2)中，样品加入到过滤层的非通孔区域。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明的培养皿利用干燥剂作为微生物培养环境，并采用特殊的密封结构，能够调节微生物培养环境湿度，并控制培养过程中环境湿度相对恒定，因而能用于研究环境湿度或干燥条件对微生物生长繁殖的影响，实现一定湿度下微生物的培养；
(2)通过过滤层及其中通孔的设计，能使样品均匀地流到皿身底部，与干燥剂均匀混合，有利于控制干燥剂内的湿度均匀，并控制微生物在干燥剂中均匀分布。
附图说明
图1为本发明培养皿的一种结构示意图；
图2为本发明中密封下层的俯视图；
图3为本发明中皿盖的俯视图；
图4为本发明中密封下层和皿盖组合的俯视图；
图5为本发明中过滤层的俯视图。
附图标记为：皿身1，皿盖2，密封下层3，加样通孔一4，加样通孔二5，过滤层6，通孔7。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
应用例中，根据设定的干燥剂含水量计算样品量的方法如下：
其中，Wg为干燥剂含水量，W1为干燥剂质量，W2为样品质量。
实施例1
一种可控制微生物培养环境湿度的培养皿，如图1所示，包括相互匹配的皿身1和皿盖2，所述皿身1与皿盖2之间螺纹连接。所述皿身1的底部均匀分布有硅胶。
所述皿身1的顶部固设有密封下层3，皿身1与皿盖2之间旋紧后，密封下层3与皿盖2的顶部紧密贴合。如图2和图3所示，所述皿盖2的顶面上靠近圆心处设有加样通孔一4，所述密封下层3设有孔径与加样通孔一4相同的加样通孔二5，皿盖2与皿身1相对旋转后所述加样通孔一4与加样通孔二5的位置重合。
所述皿身1内固设有直径与皿身1内径相同的过滤层6，所述过滤层6与密封下层3之间的距离为皿身1高度的1/4。所述过滤层6上沿周向由内向外设有四层通孔环，每层通孔环中包含六个通孔7，相邻两层通孔环中的通孔7孔径相差1mm，最内层通孔环中的通孔孔径为3mm。
实施例2
本实施例与实施例1的不同在于，本实施例中，将硅胶换成面粉。
实施例3
本实施例与实施例2的不同在于，本实施例中，所述过滤层6与密封下层3之间的距离为皿身1高度的1/3；相邻两层通孔环中的通孔7孔径相差2mm，最内层通孔环中的通孔孔径为2.7mm。
实施例4
本实施例与实施例1的不同在于，本实施例中，所述密封下层3和过滤层6与皿身1之间为可拆卸连接。
在本实施例中，将密封下层3和过滤层6取出后，可向皿身1内添加或取出干燥剂，实现培养皿的重复利用。
对比例1
本对比例与实施例1的不同在于，本对比例中，相邻两层通孔环中的通孔7孔径相差0.5mm。
对比例2
本对比例与实施例3的不同在于，本对比例中，相邻两层通孔环中的通孔7孔径相差2.5mm。
应用例1
利用实施例1中的培养皿进行微生物培养，培养皿中硅胶的质量为5g，微生物培养方法如下：
(1)将大肠杆菌与PBS缓冲液混合，配制成样品，其中大肠杆菌的含量为109CFU/mL，样品密度为1.66g/mL；
(2)设定干燥剂含水量为20％，计算出需要添加的样品体积为1.250mL；
(3)旋转皿盖2，使皿盖2上的加样通孔一4与皿身1上的加样通孔二5的位置重合；
(4)将1.250mL样品用移液枪通过加样通孔一4和加样通孔二5加入皿身1内，控制样品加入到过滤层的非通孔区域；
(5)旋转皿盖2，使加样通孔一4与加样通孔二5的位置错开，并使密封下层3与皿盖2顶部紧密贴合后，待样品流入皿身1底部后，将培养皿放入30℃恒温箱中进行微生物培养。
在培养48h后，用湿度计测定干燥剂中的含水量为20.3％，与设定含水量之间的误差为0.3％，表明采用本发明的培养皿，能控制微生物培养环境湿度相对恒定；用湿度计测定培养皿中心的干燥剂含水量为20.5％，边缘的干燥剂含水量为19.1％，两者相差较小，说明培养皿内，干燥剂中的湿度较均匀。
应用例2
利用实施例1中的培养皿进行微生物培养，培养皿中硅胶的质量为5g，微生物培养方法如下：(1)将大肠杆菌与PBS缓冲液混合，配制成样品，其中大肠杆菌的含量为109CFU/mL，样品密度为1.66g/mL；
(2)设定干燥剂含水量为15％，计算出需要添加的样品体积为0.882mL；
(3)旋转皿盖2，使皿盖2上的加样通孔一4与皿身1上的加样通孔二5的位置重合；
(4)将0.882mL样品用移液枪通过加样通孔一4和加样通孔二5加入皿身1内，控制样品加入到过滤层的非通孔区域；
(5)旋转皿盖2，使加样通孔一4与加样通孔二5的位置错开，并使密封下层3与皿盖2顶部紧密贴合后，待样品流入皿身1底部后，将培养皿放入30℃恒温箱中进行微生物培养。
在培养48h后，用湿度计测定干燥剂中的含水量为15.1％，与设定含水量之间的误差为0.1％，表明采用本发明的培养皿，能控制微生物培养环境湿度相对恒定。
应用例3
利用实施例2中的培养皿进行微生物培养，培养皿中面粉的质量为5g，微生物培养方法如下：
(1)将大肠杆菌与PBS缓冲液混合，配制成样品，其中大肠杆菌的含量为109CFU/mL，样品密度为1.66g/mL；
(2)设定干燥剂含水量为20％，计算出需要添加的样品体积为1.250mL；
(3)旋转皿盖2，使皿盖2上的加样通孔一4与皿身1上的加样通孔二5的位置重合；
(4)将1.250mL样品用移液枪通过加样通孔一4和加样通孔二5加入皿身1内，控制样品加入到过滤层的非通孔区域；
(5)旋转皿盖2，使加样通孔一4与加样通孔二5的位置错开，并使密封下层3与皿盖2顶部紧密贴合后，待样品流入皿身1底部后，将培养皿放入30℃恒温箱中进行微生物培养。
在培养48h后，用湿度计测定干燥剂中的含水量为19.2％，与设定含水量之间的误差为0.8％，表明采用本发明的培养皿，能控制微生物培养环境湿度相对恒定。
应用例4
利用实施例3中的培养皿进行微生物培养，培养皿中面粉的质量为5g，微生物培养方法如下：
(1)将大肠杆菌与液体TGY培养基混合，配制成样品，其中大肠杆菌的含量为109CFU/mL，样品密度为1.66g/mL；
(2)设定干燥剂含水量为20％，计算出需要添加的样品体积为1.250mL；
(3)旋转皿盖2，使皿盖2上的加样通孔一4与皿身1上的加样通孔二5的位置重合；
(4)将1.250mL样品用移液枪通过加样通孔一4和加样通孔二5加入皿身1内，控制样品加入到过滤层的非通孔区域；
(5)旋转皿盖2，使加样通孔一4与加样通孔二5的位置错开，并使密封下层3与皿盖2顶部紧密贴合后，待样品流入皿身1底部后，将培养皿放入30℃恒温箱中进行微生物培养。
在培养48h后，用湿度计测定干燥剂中的含水量为19.0％，与设定含水量之间的误差为1.0％，表明采用本发明的培养皿，能控制微生物培养环境湿度相对恒定；用湿度计测定培养皿中心的干燥剂含水量为20.6％，边缘的干燥剂含水量为19.1％，两者相差较小，说明培养皿内，干燥剂中的湿度较均匀。
应用例5
利用对比例1中的培养皿进行微生物培养，培养皿中硅胶的质量为5g，微生物培养方法与应用例1相同。
在培养48h后，用湿度计测定培养皿中心的干燥剂含水量为23.3％，边缘的干燥剂含水量为18.1％，相差5.2％，明显高于应用例1，表明相邻两层通孔环中的通孔孔径相差过小，会导致干燥剂中湿度分布不均匀(靠近培养皿中心处的干燥剂湿度高于培养皿边缘的干燥剂湿度)。
应用例6
利用对比例2中的培养皿进行微生物培养，培养皿中面粉的质量为5g，微生物培养方法与应用例4相同。
在培养48h后，用湿度计测定培养皿中心的干燥剂含水量为24.7％，边缘的干燥剂含水量为17.5％，相差7.2％，明显高于应用例4，表明相邻两层通孔环中的通孔孔径相差过大，会导致干燥剂中湿度分布不均匀(靠近培养皿中心处的干燥剂湿度高于培养皿边缘的干燥剂湿度)。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。