微生物培養(yǎng)基發(fā)展歷程
發(fā)布時間：2022-08-29 瀏覽次數(shù)：2943
今天的微生物學(xué)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(yǎng)基和培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用已非常嫻熟，然而在19世紀(jì)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(tài)，隨著法國微生物學(xué)家巴斯德(L. Pastuer,1822- 1895)經(jīng)典論文“關(guān)于乳酸發(fā)酵的記錄”于1857年發(fā)表之后，如同牛頓開辟出經(jīng)典力學(xué)一 樣，巴斯德開辟了對人類歷史產(chǎn)生重大影響的微生物學(xué)領(lǐng)域。從19世紀(jì)60年代開始，以 法國巴斯德和德國科赫(1843-1910)為代表的科學(xué)家對炭疽、霍亂、結(jié)核桿菌等病原的相繼發(fā)現(xiàn)，微生物學(xué)的研究被推進到了生理學(xué)階段，但當(dāng)時卻沒有很好的辦法從液體培養(yǎng)液中將病原菌分離出來，直到1876年，科赫首次創(chuàng)用了平板劃線分離法，即在液體培養(yǎng)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(yǎng)基的配制和應(yīng)用得到完善，并且一直沿用至今。到19世紀(jì)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(xué)者為了滿足分離不同病原菌的需要，試驗出了多種培養(yǎng)基，主要作為基本氮源，并在培養(yǎng)基中添加血清、血液等天然物質(zhì)滿足細菌對特殊生長因子的需求以及添加不同糖類物質(zhì)滿足了不同細菌生長過程中對碳源的需求，培養(yǎng)基初步被分為基礎(chǔ)培養(yǎng)基、血培養(yǎng)基、增菌培養(yǎng)基和分離培養(yǎng)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(yǎng)基超專業(yè)化方向發(fā)展。另一方面，美國一家生產(chǎn)酶制品的Difico公司，從1895年開始生產(chǎn)胃酶和胰酶制品，1913年開始生產(chǎn)專用于培養(yǎng)基的細菌胨， 1917年開始生產(chǎn)了干燥培養(yǎng)基。至此，培養(yǎng)基作為一個行業(yè)真正開始了，而合成培養(yǎng)基和培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用推動微生物學(xué)進入第一個黃金發(fā)展時期。
微生物學(xué)科在19世紀(jì)取得的巨大進步對人類社會的發(fā)展產(chǎn)生的影響極其深遠，毫無疑問培養(yǎng)基和培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用在推動微生物學(xué)的快速發(fā)展中起到了至關(guān)重要的作用。 19世紀(jì)的歐洲是世界的政治中心、經(jīng)濟中心和文化中心，表現(xiàn)出鼎盛與和平時代的特點。 然而，19世紀(jì)卻是流行病頻頻暴發(fā)的年代，如被稱為19世紀(jì)病的霍亂，第一次始于1817年, 當(dāng)時霍亂起于印度，傳到阿拉伯地區(qū)，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(jì)世界病”。 肺結(jié)核被稱為19世紀(jì)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(chǎn) 遭受巨大損失，而且心靈受到極大創(chuàng)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(fā)現(xiàn)絕非偶然，自虎克發(fā)明顯微鏡之后，人類不斷探索，從食物變質(zhì)、發(fā)酵及傳染病等系列現(xiàn)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(chuàng)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(xué)研究進入生理學(xué)階段后，迅速轉(zhuǎn)向?qū)ξ⑸锏念愋?、?xí)性、營養(yǎng)、繁殖、作用等研究，在這一階段中，作為微生物操作技術(shù)和研究方法的合成培養(yǎng)基和培養(yǎng)技術(shù)的創(chuàng)立成為微生物學(xué)發(fā)展的特有標(biāo)志。
20世紀(jì)以來，生物化學(xué)和生物物理學(xué)向微生物學(xué)滲透，再加上電子顯微鏡的發(fā)明和同位素示蹤原子的應(yīng)用，推動了微生物學(xué)向生物化學(xué)階段的發(fā)展，1897年德國學(xué)者E.畢希納發(fā)現(xiàn)酵母菌的無細胞提取液能與酵母一樣具有發(fā)酵糖液產(chǎn)生乙醇的作用，從而認識了酵母菌酒精發(fā)酵的酶促過程，將微生物生命活動與酶化學(xué)結(jié)合起來，從20世紀(jì)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(zhì)、油脂等的工 業(yè)化生產(chǎn)，帶動了培養(yǎng)基行業(yè)的快速發(fā)展。
任何行業(yè)都有各自的發(fā)展規(guī)律，通過對國內(nèi)外培養(yǎng)基行業(yè)發(fā)展歷史研究，我們可以將培養(yǎng)基行業(yè)的發(fā)展分為三個階段，即起步階段、加速發(fā)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(yè)的發(fā)展規(guī)律意義重大。
（1）起步階段：受微生物及相關(guān)學(xué)科的帶動和促進發(fā)展作用特征明顯，合成培養(yǎng)基及培養(yǎng)技術(shù)本身就是微生物學(xué)科發(fā)展的標(biāo)志性成果，而培養(yǎng)基行業(yè)的發(fā)展又加快了微生物學(xué)的發(fā)展進程。微生物培養(yǎng)基按照我們劃分學(xué)科的基礎(chǔ) — “相對獨立的知識體系”，有了生物化學(xué)和生物物理學(xué)等其他學(xué)科的滲透，創(chuàng)造了條件，培養(yǎng)基才能成為一個行業(yè)取得發(fā)展。
（2）加速發(fā)展階段：專業(yè)化和商業(yè)化是該階段的特征。早期的Difico公司從生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的胃酶和胰蛋白酶轉(zhuǎn)向生產(chǎn)出適合不同類型的細菌胨，幾乎成為蛋白胨的“標(biāo)準(zhǔn)”，又比如Oxoid公司生產(chǎn)的3號膽鹽、牛肉浸粉，這些公司產(chǎn)品范圍明確，通 過不斷完善質(zhì)控手段，總結(jié)出各自的技術(shù)手冊，使產(chǎn)品逐漸符合專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在行業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先和壟斷地位，表現(xiàn)出較強的專業(yè)性。而在商業(yè)化方面，隨著培養(yǎng)基應(yīng)用領(lǐng)域和范圍的擴大，一方面對培養(yǎng)基的種類和數(shù)量的需求日益增長，另一方面不同專業(yè)如醫(yī)學(xué)微生物、工業(yè)微生物、農(nóng)業(yè)微生物等對培養(yǎng)基需求表現(xiàn)出的差異越來越明顯，為了滿足對培養(yǎng)基日益增長和差異化的需求，這些廠家在生產(chǎn)培養(yǎng)基原料的基礎(chǔ)上擴大到培養(yǎng)基產(chǎn)品，如Difico公司1917年開始生產(chǎn)干燥培養(yǎng)基，Oxoid公司1950年即開始生產(chǎn)干燥培養(yǎng)基，培養(yǎng)基行業(yè)迅速朝著商業(yè)化方向發(fā)展，品牌幾乎成為培養(yǎng)基產(chǎn)品的代名詞。
（3）成熟階段：在經(jīng)過了快速發(fā)展階段，成熟的培養(yǎng)基行業(yè)特征包括： 具有了成熟的生產(chǎn)工藝和穩(wěn)定的原材料供給；具有完善的產(chǎn)品質(zhì)量控制方法，可以滿足各專業(yè)的需求；企業(yè)之間的競爭不再聚焦于低價位的市場爭奪，轉(zhuǎn)向服務(wù)、效率等“內(nèi)功” 比拼。
