如何培养细菌

细菌概述

细菌是单细胞微生物，它们与植物和动物细胞不同，因为它们没有包含遗传物质的独特的、膜封闭的细胞核。 相反，它们的 DNA 在细胞内缠结地漂浮。

单个细菌只能通过显微镜才能看到，但它们繁殖得如此之快，以至于它们经常形成我们可以看到的菌落。 当一个细胞通过二元裂变过程分裂成两个细胞时，细菌就会繁殖。 裂变在短短 20 分钟内迅速发生。 在完美的条件下，单个细菌可以在短短 10 小时内成长为超过 10 亿个细菌！

培养和测试细菌是一个有趣的随时项目或一个伟大的科学展览项目。 细菌无处不在，而且由于它们繁殖迅速，因此只需一些简单的材料就可以轻松进行研究。 您所需要的只是 一些 培养皿 、琼脂和 无菌拭子或 接种针。 琼脂是一种凝胶状介质，可 为细菌生长提供营养和稳定、受控的环境 。 大多数细菌会在营养琼脂 上生长良好 ，但一些更挑剔的细菌（那些具有更复杂营养需求的细菌，如嗜 热脂肪芽孢杆菌 、 粘膜炎杆菌 和 凝结芽孢杆菌 ）更喜欢使用营养琼 脂，  胰蛋白酶大豆琼脂 。

细菌如何帮助我们？

没有细菌我们会在哪里？ 好吧，我们可能不会患上细菌性疾病，但我们的情况仍然会更糟！ 细菌在我们的身体和我们周围的世界中发挥着各种非常重要的功能。 这里仅仅是少数。

消化。 我们的大肠充满了有益细菌，可以分解我们身体无法自行消化的食物。 一旦细菌将其分解，我们的肠道就能够吸收它，从食物中为我们提供更多的营养。

维生素。 我们肠道中的细菌实际上会产生和分泌对我们的健康很重要的维生素！ 例如，我们肠道中的 大肠杆菌 是维生素 K 的主要来源。（大多数 大肠杆菌 对我们有益，但有一种有害类型会导致食物中毒。）

食物。 细菌被用来将牛奶变成酸奶、奶酪和其他乳制品。

氧。 蓝藻（以前称为蓝绿藻）生活在水中并进行光合作用，从而产生我们呼吸所需的大部分氧气。

清理。 漏油、污水、工业废物——细菌可以帮助我们清理所有这些！ 它们“吃掉”油或毒素，并将其转化为危害较小的物质。

细菌是神奇的生物，不是吗？ 它们可能非常危险，但同时又非常重要。 继续阅读，看看使用好细菌的实验！

细菌如何伤害我们？

某些类型的细菌会引起疾病。 这些细菌称为病原体。 它们像所有细菌一样繁殖得非常快。 这些疾病有多种形式，可引起耳部感染、链球菌性咽喉炎和霍乱等疾病。 它们可以通过我们的嘴和鼻子或通过割伤和擦伤进入我们的身体。 有些是通过空气传播的，有些是在食物中发现的，导致食物中毒。 细菌也是牙齿上菌斑堆积的原因，这可能导致蛀牙和牙龈疾病。

在抗生素发现之前，许多严重的细菌性疾病无法治愈，通常会导致死亡。 抗生素的作用是消灭细菌或抑制其繁殖，同时保持人体自身细胞不受伤害。 一段时间后，一些细菌会对抗生素产生耐药性，抗生素将不再对它们有效。 正因为如此，科学家们一直在研究新的抗生素。 （许多疾病，如水痘、肝炎或脊髓灰质炎，是由病毒而不是细菌引起的。抗生素对这些疾病没有效果。）

细菌感染很常见，但许多细菌感染可以通过良好的烹饪、清洁和洗手习惯来避免。

什么是抗菌剂？

人们如何阻止细菌生长和传播？ 他们通过两种方式控制它：杀死细菌细胞，并阻止细菌繁殖。 药剂是一种杀死或停止繁殖的解决方案或方法。 杀菌剂是杀死细菌细胞的药剂。 静电剂抑制细胞生长和繁殖。

有多种方法可以杀死细菌或阻止其繁殖。

物理方法：

• 消毒。 应用热量杀死细菌。 包括焚烧、煮沸和烹饪。
• 巴氏灭菌。 使用温和的热量来减少食物中的细菌数量。
• 寒冷的气温。 冷藏和冷冻是家庭中最常用的两种保存食物保质期的方法。

化学方法：

• 防腐剂。 这些试剂可以直接应用于活体组织，包括人体皮肤。
• 消毒剂。 这些药物对于活体组织并不安全。 消毒剂用于清洁厕所、水槽、地板等。
• 防腐剂。 这些几乎用于当今所有的加工食品中。 它们抑制食物中的细菌生长。
  • 一些食品防腐剂包括：苯甲酸钠、味精 (MSG)、二氧化硫、盐、糖和木烟。
• 抗生素。 它们杀死体内的细菌细胞，而不伤害正常细胞。 抗生素通常能够治愈曾经致命的疾病，例如猩红热。 然而，它们可以杀死有益细菌和有害细菌。
  • 阿莫西林和氨苄青霉素——抑制细胞壁合成的步骤（构建）
  • 青霉素——抑制细胞壁合成步骤
  • 红霉素——抑制蛋白质合成的 RNA 翻译

---

安全注意事项

虽然大多数环境细菌对健康个体无害，但一旦集中在菌落中，它们就可能是危险的。

为了最大限度地降低风险，请在处理细菌时戴上一次性手套，并在处理前后彻底洗手。 在细菌研究期间切勿进食或饮水，也不要吸入或摄入生长中的培养物。 在无通风的房间内工作并尽可能减少气流。 除非取样或消毒，否则将装有培养基的培养皿保持封闭（最好用胶带封住）。 即使如此，取出培养皿仅足以插入您的工具或用漂白剂或 70% 异丙醇覆盖介质。

实验完成后，将培养皿密封在塑料袋中并丢弃。 用漂白剂或酒精覆盖意外破损或溢出物 10 分钟，然后小心清理，密封在塑料袋中并丢弃。

准备培养皿

在培养细菌之前，您需要准备无菌培养皿。 一瓶 125 毫升的营养琼脂足以装满约 10 个培养皿。

水浴法—— 松开琼脂瓶盖，但不要完全取下。 将瓶子放入 170-190 °F 的热水中，直至所有琼脂变成液体。 为防止瓶子翻倒，请保持水位与琼脂水平齐平。

• 在倒入培养皿之前，让琼脂冷却至 110-120 °F（当瓶子仍然感觉温暖但不太热而无法触摸时）。
• 滑开培养皿的盖子，将琼脂倒入培养皿中。 倒入足够的琼脂覆盖培养皿底部的1/2至2/3（约10-13ml）。 不要让瓶口接触盘子。 立即盖上培养皿以防止污染，并轻轻地前后倾斜，直到琼脂覆盖整个培养皿底部。 （只要有琼脂，就可以装满多少个盘子：您可以将多余的琼脂倒置存放，直到准备使用它们为止。）
• 使用前将培养皿静置一小时，让琼脂凝固。

• 在倒入培养皿之前，让琼脂冷却至 110-120 °F（当瓶子仍然感觉温暖但不太热而无法触摸时）。
• 滑开培养皿的盖子，将琼脂倒入培养皿中。 倒入足够的琼脂覆盖培养皿底部的1/2至2/3（约10-13ml）。 不要让瓶口接触盘子。 立即盖上培养皿以防止污染，并轻轻地前后倾斜，直到琼脂覆盖整个培养皿底部。 （只要有琼脂，就可以装满多少个盘子：您可以将多余的琼脂倒置存放，直到准备使用它们为止。）
• 使用前将培养皿静置一小时，让琼脂凝固。

• 在倒入培养皿之前，让琼脂冷却至 110-120 °F（当瓶子仍然感觉温暖但不太热而无法触摸时）。
• 滑开培养皿的盖子，将琼脂倒入培养皿中。 倒入足够的琼脂覆盖培养皿底部的1/2至2/3（约10-13ml）。 不要让瓶口接触盘子。 立即盖上培养皿以防止污染，并轻轻地前后倾斜，直到琼脂覆盖整个培养皿底部。 （只要有琼脂，就可以装满多少个盘子：您可以将多余的琼脂倒置存放，直到准备使用它们为止。）
• 使用前将培养皿静置一小时，让琼脂凝固。

• 在倒入培养皿之前，让琼脂冷却至 110-120 °F（当瓶子仍然感觉温暖但不太热而无法触摸时）。
• 滑开培养皿的盖子，将琼脂倒入培养皿中。 倒入足够的琼脂覆盖培养皿底部的1/2至2/3（约10-13ml）。 不要让瓶口接触盘子。 立即盖上培养皿以防止污染，并轻轻地前后倾斜，直到琼脂覆盖整个培养皿底部。 （只要有琼脂，就可以装满多少个盘子：您可以将多余的琼脂倒置存放，直到准备使用它们为止。）
• 使用前将培养皿静置一小时，让琼脂凝固。

实验#1：脸颊细胞拭子

按照上述说明制作培养皿。 准备好培养皿后，使用无菌棉签或接种针擦拭脸颊内侧。 用棉签轻轻地在琼脂上以之字形擦拭几次，然后盖上培养皿的盖子。 您需要将培养皿放在温暖的地方 3-7 天，然后细菌就会生长。 用图画和书面描述记录每天的成长。 单个细菌太小，没有高倍显微镜就无法看到，但你可以看到细菌菌落。 通过菌落的颜色和形状区分不同类型的细菌。

实验#2：测试抗菌剂

准备灵敏度方块

测试物质抗菌效果的一种方法是使用“灵敏度平方”。 剪下小方块的吸墨纸（或其他吸水纸），然后将它们浸泡在您想要测试的任何物质中：碘、乙醇、抗菌肥皂、防腐剂、大蒜等。使用干净的镊子来处理这些方块，这样就不会污染他们。 用永久性墨水给它们贴上标签，将它们浸泡在所选物质中，然后用纸巾吸干多余的液体。

收集细菌

决定收集细菌的来源。 对于使用灵敏度平方，请确保只有一个源，并尽可能保持每个培养皿的一致性。 来源可能包括厨房水槽、浴室柜台、手机或您想要测试的其他表面。 用无菌棉签擦拭所选表面，然后以之字形轻轻擦拭准备好的琼脂培养皿。 旋转盘子并重复。

设置实验

每个实验都应该有一个控制培养皿，用于显示正常条件下的细菌生长情况，以及一个或多个测试培养皿，您可以在其中更改某些变量并检查结果。 要测试的变量的示例是温度或防腐剂的存在。 这些如何影响细菌生长？

• 将一道菜标记为“对照”。 然后在您的测试皿中，使用镊子添加已浸泡在您想要测试抗菌特性的物质中的灵敏度方块。 最好添加一张普通的正方形吸纸，看看吸纸本身是否对细菌生长有任何影响。 为了获得最佳结果，请使用多个测试培养皿并控制变量，使每个培养皿的条件相同：从同一地点收集细菌、暴露于相同量的抗菌物质、在相同温度下储存等。您执行的测试越多，您收集的数据越多，您对自己的结论就越有信心。
• 将所有餐具放在黑暗、室温的地方，例如壁橱。

等待 3-7 天，检查培养皿中的细菌生长情况，无需打开盖子。 你会看到多个圆点的生长； 这些是细菌菌落。 根据您收集细菌样本的位置，您的培养皿中可能会生长多种类型的细菌（甚至一些霉菌！）。 不同类型的菌落会有不同的颜色和纹理。 如果您有复合显微镜或立体显微镜，请尝试近距离观察菌落以观察更多差异。

将对照培养皿中的细菌数量与测试培养皿中的细菌数量进行比较。 接下来，比较每个纸方块周围的细菌生长量。 哪一个细菌生长得离它最近？ 哪一个附近生长的细菌数量最少？ 如果您做了不止一种测试菜肴，所有测试菜肴的结果是否相似？ 如果不是，您认为哪些变量可能导致结果不同？ 这对你的结论有何影响？

对于此实验的变体，测试温度对细菌生长的影响，而不是使用灵敏度平方。 将对照皿置于室温下，并将其他皿置于不同温度的黑暗区域。

实验#3：肥皂调查

每次您触摸某物时，您都可能会沾染上新的细菌，并留下一些细菌。 这就是许多传染病的传播方式——我们与周围的每个人分享我们的细菌！ 即使是安全地生活在我们皮肤上的细菌，如果通过我们的口腔或割伤和擦伤进入我们的身体也会使我们生病。 这就是为什么我们经常洗手如此重要的原因之一。

哪种肥皂最能减少手上的细菌？ 您可以通过使用琼脂和培养皿培养一些细菌来测试这一点。

材料

• 两个（或更多）培养皿
• 无菌拭子
• 琼脂
• 吸纸  或其他吸水纸
• 镊子或镊子
• 不同种类的洗手液：普通肥皂、抗菌肥皂、洗洁精、洗手液

该怎么办

1. 按照标签上的说明准备琼脂，然后倒入足以覆盖每个培养皿底部的琼脂。 盖上培养皿，静置约一个小时，直至琼脂再次凝固。 （如果冷却后您不打算立即使用它们，请将它们倒置存放在冰箱中。）

2. 培养皿准备好后，从您或志愿者的手上收集一些细菌。 （确保此人最近没有洗手！）用无菌棉签在手掌上以之字形擦拭。

3. 取下培养皿的盖子，用棉签在琼脂上以锯齿状轻轻地来回擦拭。 将盘子转动四分之一圈，然后再次呈之字形。 盖上培养皿，并使用新的无菌拭子对另一个培养皿重复步骤二和三。 将菜肴标记为“测试”和“对照”。 （您可能想做多个测试菜，这样您就可以比较结果。）

4. 将吸墨纸剪成小的“灵敏度方块”。 使用永久性墨水在方块上标记您要测试的不同类型的洗手液，例如，“R”表示普通肥皂，“A”表示抗菌肥皂，“S”表示洗手液。 使用镊子将每个方块浸入适当的清洁剂中。 用纸巾吸干多余的清洁剂，然后将方块放在“测试”皿中的琼脂上。 （将方块展开，使它们之间有距离。）添加一方块普通吸墨纸来测试吸墨纸本身是否有任何效果。 不要在“对照”培养皿中放入任何方块 - 这个培养皿将向您展示在没有任何肥皂的情况下细菌生长的情况。

5. 将餐具放在壁橱等黑暗、室温的地方，并不受干扰地放置几天。

发生了什么

培养皿中细菌的生长速度取决于温度和其他因素。 几天后检查您的培养物，但您可能需要等待 5-7 天才能记录数据。 你会看到多个圆点的生长； 这些是细菌菌落。 培养皿中可能生长着多种类型的细菌。 不同类型的菌落会有不同的颜色和纹理。

对于每次肥皂测试，计算并记录每个培养皿中的细菌菌落数量。 要了解每种肥皂的效果如何，请将测试培养皿中的菌落数除以对照培养皿中的菌落数，然后用 1 减去结果，并将答案写为百分比。 例如，如果您的对照培养皿有 100 个菌落，肥皂测试培养皿有 30 个菌落，则肥皂消除了 70% 的细菌： 1 — (30 ÷ 100) = .7 = 70%

根据您的结果，哪种类型的肥皂在消除细菌方面最有效？ “抗菌”肥皂真的比普通肥皂效果更好吗？ 不用肥皂用水洗手效果如何？ 您可以做哪些进一步的测试来确定哪种肥皂和洗手方法对于消除细菌最有效？

实验#4：空气中的细菌

此实验需要两个培养皿，您将在其中演示抗菌剂（例如抗生素和家用清洁剂）如何影响细菌生长。

将盘子盖上盖子放在室温下。 将培养皿暴露约一个小时。

等待时，剪下小方块纸（吸墨纸效果很好），在上面贴上您要测试的抗菌剂名称的标签（例如“L”代表来苏水，“A”代表酒精等），然后浸泡每一种都包含在不同的家用化学品中，您希望测试其抗菌特性。 如果有时间，您也可以尝试使用天然抗菌剂，例如茶树油或红辣椒。 擦掉多余的液体，并使用镊子将每个方块放置在培养皿之一的不同位置。 第二个培养皿是您的“对照”。 它将向您展示没有任何化学试剂的空气细菌培养物是什么样子。

将餐具（盖上盖子）存放在壁橱等黑暗的地方，这样它们可以在几天内不受干扰。 3-7 天后，取出两个培养皿，盖上盖子，仔细观察每个培养皿中的细菌生长情况。 细菌会以小的、彩色的簇的形式出现。 记下你的观察结果并画图。 您还可以回答以下问题。 在对照培养物中，培养皿的多少部分被细菌覆盖？ 在敏感性平方测试培养物中，细菌覆盖该培养皿的程度是否与对照培养物相同？ 每种化学物质对细菌生长有什么影响？ 某种特定的化学物质是杀死细菌还是仅仅抑制其生长？

• 为了进一步研究，您可以使用 抗生素盘组来看看不同的抗生素对细菌有什么作用。
• 对于更高级的项目，了解革兰氏染色与抗生 素的使用有何关系。

实验#5：自制酸奶

一般来说，当人们想到“细菌”时，他们会想到有害细菌。 然而，并非所有形式的细菌都是有害的！
您可以在家制作一批酸奶，享受美味的好细菌产品。

您需要使用发酵剂（杂货店或健康食品店有售），或者一杯含有活菌的原味、无味酸奶。 （如果含有活培养物，容器上会注明。）

慢慢加热四杯牛奶直至变热，但不要沸腾或烫伤。 温度应在95-120度左右，以杀死一些有害细菌。 稍微冷却，直到牛奶温热，然后加入一杯活性酸奶或发酵剂。

将混合物放入一个大碗（或玻璃罐）中并盖上盖子。 确保碗或罐子在使用前经过洗碗机消毒或用热水清洗。

培养酸奶混合物有两种不同的方法：您可以将带盖的碗或罐子放入干净的塑料冷却器中，然后在冷却器中注入热水，直至刚好低于培养容器顶部。 使用这种方法时，您需要偶尔向冷却器中注入热水，以使酸奶的温度保持一致。 另一种方法是将容器包裹在加热垫和毛巾中，将加热垫设置为低至中火。

加热 3 1/2 至 4 小时后检查混合物。 它应该是“凝固的”，具有类似于商店购买的酸奶的光滑、奶油状的稠度。 如果混合物尚未凝固，请再加热 1-2 小时。 当稠度合适时，添加一些调味品，例如香草精、巧克力糖浆或浆果，然后将酸奶存放在冰箱中。 它应该保存几周。 为了安全起见，我们建议您不要食用任何已分离或具有非典型稠度的酸奶。