微生物培養基發展歷程
發布時間：2022-08-29 瀏覽次數：3011
今天的微生物學實驗室無論是分離細菌、鑒定細菌、研究其代謝特性或是長期保存， 對于合成培養基和培養技術的應用已非常嫻熟，然而在19世紀中葉前，人類對微生物尤其是致病微生物的認知還處于懵懂狀態，隨著法國微生物學家巴斯德(L. Pastuer,1822- 1895)經典論文“關于乳酸發酵的記錄”于1857年發表之后，如同牛頓開辟出經典力學一 樣，巴斯德開辟了對人類歷史產生重大影響的微生物學領域。從19世紀60年代開始，以 法國巴斯德和德國科赫(1843-1910)為代表的科學家對炭疽、霍亂、結核桿菌等病原的相繼發現，微生物學的研究被推進到了生理學階段，但當時卻沒有很好的辦法從液體培養液中將病原菌分離出來，直到1876年，科赫首次創用了平板劃線分離法，即在液體培養液中添加明膠后傾注于玻璃板上，使病原菌的分離就像科赫描述的“如同樹上熟透的蘋果掉在地上一樣容易”，隨后，科赫助手們將凝固劑由明膠替換為熔點和凝固點更為合適的瓊脂； 將玻璃板替換為今天我們熟知的平皿，有效避免了污染，使培養基的配制和應用得到完善，并且一直沿用至今。到19世紀末，一方面，在實驗室里，繼科赫之后，維諾格拉德斯基和貝格林克等學者為了滿足分離不同病原菌的需要，試驗出了多種培養基，主要作為基本氮源，并在培養基中添加血清、血液等天然物質滿足細菌對特殊生長因子的需求以及添加不同糖類物質滿足了不同細菌生長過程中對碳源的需求，培養基初步被分為基礎培養基、血培養基、增菌培養基和分離培養基等，貝格林克用蛋白胨替代了肉汁分離細菌獲得成功，推動了培養基超專業化方向發展。另一方面，美國一家生產酶制品的Difico公司，從1895年開始生產胃酶和胰酶制品，1913年開始生產專用于培養基的細菌胨， 1917年開始生產了干燥培養基。至此，培養基作為一個行業真正開始了，而合成培養基和培養技術的應用推動微生物學進入第一個黃金發展時期。
微生物學科在19世紀取得的巨大進步對人類社會的發展產生的影響極其深遠，毫無疑問培養基和培養技術的應用在推動微生物學的快速發展中起到了至關重要的作用。 19世紀的歐洲是世界的政治中心、經濟中心和文化中心，表現出鼎盛與和平時代的特點。 然而，19世紀卻是流行病頻頻暴發的年代，如被稱為19世紀病的霍亂，第一次始于1817年, 當時霍亂起于印度，傳到阿拉伯地區，然后到了非洲和地中海沿岸；在1826年的第二次大流行中，它抵達阿富汗和俄羅斯，然后擴散到整個歐洲；第三次大流行，它漂洋過海， 1832年抵達北美，不到20年，霍亂就成了“最令人害怕、最引人注目的19世紀世界病”。 肺結核被稱為19世紀白色瘟疫的不治之癥，還有炭疽病、狂犬病等，不僅使人類生命財產 遭受巨大損失，而且心靈受到極大創傷，因此，對傳染病的控制成為人類迫切需要解決的 、問題。但是，多種病原體的發現絕非偶然，自虎克發明顯微鏡之后，人類不斷探索，從食物變質、發酵及傳染病等系列現象已覺察到微生物的存在，先有基魯拉、包亨利等人提出病原菌存在的假想，隨后巴斯德通過獨創的“實踐-理論-實踐”的研究方法證明了微生物的存在，微生物學研究進入生理學階段后，迅速轉向對微生物的類型、習性、營養、繁殖、作用等研究，在這一階段中，作為微生物操作技術和研究方法的合成培養基和培養技術的創立成為微生物學發展的特有標志。
20世紀以來，生物化學和生物物理學向微生物學滲透，再加上電子顯微鏡的發明和同位素示蹤原子的應用，推動了微生物學向生物化學階段的發展，1897年德國學者E.畢希納發現酵母菌的無細胞提取液能與酵母一樣具有發酵糖液產生乙醇的作用，從而認識了酵母菌酒精發酵的酶促過程，將微生物生命活動與酶化學結合起來，從20世紀30年代 起，人們利用微生物進行乙醇、丙酮、丁醇、甘油、各種有機酸、氨基酸、蛋白質、油脂等的工 業化生產，帶動了培養基行業的快速發展。
任何行業都有各自的發展規律，通過對國內外培養基行業發展歷史研究，我們可以將培養基行業的發展分為三個階段，即起步階段、加速發展階段和成熟階段，每個階段都有一些顯著特征，分析這些特征，對認識行業的發展規律意義重大。
（1）起步階段：受微生物及相關學科的帶動和促進發展作用特征明顯，合成培養基及培養技術本身就是微生物學科發展的標志性成果，而培養基行業的發展又加快了微生物學的發展進程。微生物培養基按照我們劃分學科的基礎 — “相對獨立的知識體系”，有了生物化學和生物物理學等其他學科的滲透，創造了條件，培養基才能成為一個行業取得發展。
（2）加速發展階段：專業化和商業化是該階段的特征。早期的Difico公司從生產優質的胃酶和胰蛋白酶轉向生產出適合不同類型的細菌胨，幾乎成為蛋白胨的“標準”，又比如Oxoid公司生產的3號膽鹽、牛肉浸粉，這些公司產品范圍明確，通 過不斷完善質控手段，總結出各自的技術手冊，使產品逐漸符合專業標準，在行業內處于領先和壟斷地位，表現出較強的專業性。而在商業化方面，隨著培養基應用領域和范圍的擴大，一方面對培養基的種類和數量的需求日益增長，另一方面不同專業如醫學微生物、工業微生物、農業微生物等對培養基需求表現出的差異越來越明顯，為了滿足對培養基日益增長和差異化的需求，這些廠家在生產培養基原料的基礎上擴大到培養基產品，如Difico公司1917年開始生產干燥培養基，Oxoid公司1950年即開始生產干燥培養基，培養基行業迅速朝著商業化方向發展，品牌幾乎成為培養基產品的代名詞。
（3）成熟階段：在經過了快速發展階段，成熟的培養基行業特征包括： 具有了成熟的生產工藝和穩定的原材料供給；具有完善的產品質量控制方法，可以滿足各專業的需求；企業之間的競爭不再聚焦于低價位的市場爭奪，轉向服務、效率等“內功” 比拼。
