厌氧培养箱需要配什么气体
厌氧培养箱是一种为厌氧微生物培养提供无氧环境的实验设备，通过特定的气体配置来去除氧气，为厌氧微生物的生长提供理想条件。以下是对厌氧培养箱中常用气体的详细介绍，包括它们的作用、不同气体的配置方案及在实验中的实际应用。
一、厌氧培养箱中使用的主要气体
厌氧培养箱的无氧环境通常通过充入以下几种气体实现：
氮气（N₂）：
氮气是一种惰性气体，不会与其他物质反应，因此常用于置换培养箱中的氧气，降低氧气浓度。
通过充入氮气，将箱体内的氧气逐渐排出，使氧气浓度降至接近零的状态，创建出厌氧环境。
氮气不仅能有效去除氧气，而且成本较低，是厌氧培养箱中最常用的惰性气体。
二氧化碳（CO₂）：
二氧化碳气体的作用是调节培养环境的pH值。很多厌氧微生物需要在中性或弱酸性环境中生长，二氧化碳有助于维持这一适宜的酸碱平衡。
在厌氧培养箱中，二氧化碳浓度通常设置在5%-10%，确保培养环境中的酸碱度稳定，适合大多数厌氧微生物的生长。
二氧化碳还能帮助排除氧气，因此通常与氮气混合使用，以更有效地去除残余氧气。
氢气（H₂）：
氢气是一种活性气体，能够与氧气发生化学反应生成水，从而进一步降低箱内的氧气浓度。
厌氧培养箱中通常配置有钯催化剂，钯催化剂能够加速氢气和氧气之间的反应，使残余氧气迅速转化为水。
一些实验需要氧气浓度降到极低甚至接近零，氢气的作用在此非常重要。常用氢气比例为5%-10%，通过钯催化剂处理后，能确保氧气含量低于0.1%。
二、厌氧培养箱的气体配置方案
不同的实验需求下，厌氧培养箱所需的气体比例可能有所不同。以下是常见的气体配置方案：
80%氮气 + 10%二氧化碳 + 10%氢气：
这种配置方案适合氧气浓度要求极低的实验，特别是对氧气极其敏感的厌氧微生物。
氮气作为主要置换气体，占据了80%的体积，有效地将氧气置换出培养箱。
二氧化碳和氢气的10%含量确保了培养环境的酸碱平衡和极低的氧气浓度。
90%氮气 + 5%二氧化碳 + 5%氢气：
这是较为通用的气体配置方案，适用于大多数厌氧微生物的培养。
90%的氮气能够有效排除箱内的大部分氧气，而5%的二氧化碳保持了适合微生物生长的pH值。
5%的氢气在钯催化剂的作用下，去除残余氧气，确保培养箱的无氧状态。
100%氮气：
一些实验中，只使用氮气来达到无氧环境。此种方式适用于氧气需求不是特别敏感的厌氧微生物。
这种方案成本较低，但适用性有限，通常不推荐用于要求严格的无氧实验。
三、气体配置方案的选择依据
微生物种类：
不同厌氧微生物对氧气浓度的耐受性不同。有些微生物完全不能接触氧气，需使用高浓度的氢气和钯催化剂去除残留氧气；而另一些微生物可以耐受极低浓度的氧气，可以仅使用氮气去除大部分氧气。
实验的精确性要求：
高精度的厌氧实验通常会选择“氮气 + 氢气 + 二氧化碳”的组合，确保氧气含量降至最低。
一些基础实验或非严格厌氧实验，可选择仅使用氮气或“氮气 + 二氧化碳”的组合，以满足基本的厌氧环境。
实验成本：
多气体组合比单一气体的成本更高。对于一些常规实验或教学需求，可以选用100%氮气或其他简单组合。
对于高精度实验，尽管成本较高，但多气体配置方案能够保证实验的准确性和可靠性。
四、厌氧培养箱的气体原理与工作流程
气体置换和氧气去除：
当样本准备进入厌氧培养箱时，首先将其放入过渡舱，并通过多次充氮、抽真空的操作将氧气排出。接着，将过渡舱内的气体置换为配置的无氧气体组合，确保无氧环境不受破坏。
氢气与氧气反应：
在主培养室内，当氢气和氧气在钯催化剂的作用下反应生成水，从而去除残余的氧气。这种方法使箱内氧气含量可低至0.1%以下，特别适合要求严格的无氧实验。
保持稳定的厌氧环境：
氧气传感器实时监测培养箱内的氧气浓度，一旦氧气浓度上升，气体控制系统会自动充入氮气或其他惰性气体，以恢复厌氧状态。
二氧化碳的加入不仅帮助维持无氧环境，还能调节培养基的pH，提供适合微生物的酸碱环境。
五、厌氧培养箱常见的气体相关注意事项
气体质量控制：
使用高纯度的氮气、二氧化碳和氢气，以避免杂质干扰微生物的生长。
钯催化剂的维护：
定期检查和更换钯催化剂，确保其活性，保持氧气去除反应的效率。
气体管路的密封性：
检查气体连接和培养箱的密封性，防止外界氧气进入，破坏厌氧环境。
气体安全性：
氢气属于易燃气体，在操作和存储时应避免与明火接触，并保持通风良好的环境，以防爆炸风险。
六、总结
厌氧培养箱的气体配置是为厌氧微生物提供无氧环境的核心，氮气、二氧化碳和氢气的合理组合能够有效地去除氧气，维持培养环境的稳定。不同实验可根据需求选择合适的气体组合，使培养箱在低氧或无氧环境下达到最佳效果。
