实验室厌氧养殖箱是一种专为厌氧微生物研究设计的设备，通过去除氧气、调节温度和湿度等方式，营造无氧或极低氧气环境，使得厌氧微生物能够在此环境下生长和繁殖。这种养殖箱广泛应用于微生物学、临床医学、食品和环境科学等实验领域，用于分离、培养、研究厌氧菌群的代谢和生长特性。

一、实验室厌氧养殖箱的工作原理

厌氧养殖箱的主要功能是创建和维持一个无氧环境，避免氧气对厌氧微生物的影响。其工作原理主要包括以下几方面：

1. 气体置换：

• 使用氮气（N₂）或氮气和二氧化碳（CO₂）混合气体置换氧气，通过惰性气体替换箱内的空气，使得氧气浓度降至接近零的状态。

• 氮气是常用的惰性气体，能有效排除氧气；二氧化碳则有助于调节培养环境的pH，适合多种厌氧菌的生长需求。

2. 化学反应去除氧气：

• 养殖箱内通常配备氢气（H₂）和钯催化剂。氢气在钯催化剂的作用下与氧气反应生成水，从而进一步去除残留氧气。反应方程式为：2H2+O2→2H2O2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O2H2+O2→2H2O。

• 这种反应可有效降低氧气浓度，特别适合对氧气极其敏感的厌氧菌。

3. 密封控制：

• 实验室厌氧养殖箱一般配备有密封手套和过渡舱，以保证实验过程不受外界氧气干扰。通过过渡舱，样本可在进入主培养室前先进行气体置换，确保氧气不会随样本进入培养箱内。

二、实验室厌氧养殖箱的结构组成

1. 主培养室：

• 主培养室是厌氧养殖箱的核心区域，用于放置培养基和样本。该区域具有良好的密封性，配有氧气检测系统和温湿度控制系统，确保环境稳定。

2. 过渡舱：

• 用于样本的传递，样本在进入主培养室前先置入过渡舱进行氧气置换。此步骤可防止样本携带的氧气破坏主培养室的无氧环境。

3. 气体控制系统：

• 连接氮气、二氧化碳和氢气气瓶，通过调节气体比例和流量，创建适合厌氧微生物生长的无氧环境。气体流量由触控系统自动调节，确保氧气浓度始终保持在极低水平。

4. 氧气检测系统：

• 实时监控主培养室内的氧气浓度，并在氧气含量升高时自动补充惰性气体，确保培养环境无氧稳定。

5. 温湿度控制系统：

• 养殖箱内配备温控和湿度控制装置，根据实验需求，调节合适的温湿度，以确保微生物能够在最佳条件下生长。

三、实验室厌氧养殖箱的操作步骤

1. 开始使用前的准备

• 检查气体供应：确保氮气、二氧化碳和氢气气瓶连接正常，并检查气体压力和充足度。

• 清洁培养室：在使用前，用无菌水清洁主培养室，保持培养环境的无菌状态。

• 设定温湿度：根据实验需求设定适当的温度（如37℃）和湿度。

2. 样本放置和传递

• 样本放入过渡舱：将实验样本放入过渡舱，关闭外部门。

• 去除氧气：启动充氮气或抽真空功能，将过渡舱内的氧气置换或去除。通常需要反复操作数次，以确保无氧状态。

• 样本传递到主培养室：当过渡舱氧气浓度达标后，打开过渡舱与主培养室的门，将样本转移到主培养室内。

3. 培养过程

• 调节气体浓度：主培养室内根据设定自动调节氮气、二氧化碳和氢气的比例，确保无氧状态。

• 温湿度监测：设备实时监测氧气浓度、温度和湿度，并根据传感器反馈自动调节，保持实验环境稳定。

• 观察和记录：通过箱体的观察窗或触控屏查看和记录微生物生长情况，避免频繁开关箱门。

4. 实验结束和样本取出

• 样本转移至过渡舱：实验结束后，将样本从主培养室转移至过渡舱，并再次去除氧气。

• 样本移出：当过渡舱内氧气浓度达到无氧状态后，打开外门，将样本取出。

5. 清洁和维护

• 清洁培养箱：关闭气体供应后，用无菌布擦拭内部，保持养殖箱的清洁。

• 更换水盘中的水：湿度控制装置中的水盘应定期清洁并更换蒸馏水，防止水垢沉积。

四、实验室厌氧养殖箱的应用领域

1. 微生物学研究：用于培养和分离厌氧菌群，研究厌氧微生物的生理特性和生长机制。

2. 临床医学：用于培养致病性厌氧菌，如破伤风杆菌、产气荚膜梭菌等，辅助病原菌的分离和鉴定。

3. 食品微生物检测：检测食品中的厌氧菌，评估食品的发酵、保质情况。

4. 环境科学研究：用于研究土壤和水体中的厌氧微生物，评估厌氧菌群对生态系统的影响。

5. 工业发酵和生物制药：厌氧微生物在一些发酵工艺中起到重要作用，例如在生物制药和有机酸生产中的应用。

五、实验室厌氧养殖箱的优势

1. 稳定的无氧环境：

• 通过多层次气体置换和化学去氧反应，确保箱内环境长期无氧，适合高精度的厌氧研究。

2. 高效的温湿度控制：

• 精准的温湿度调节，满足不同厌氧菌的培养条件，有助于优化实验结果的准确性。

3. 自动化和安全性：

• 氧气检测和气体控制系统自动调节气体流量和比例，减少人为操作干预，提高安全性和效率。

4. 减少污染风险：

• 过渡舱和主培养室的双重密封设计，确保样本的无氧传递，避免外界氧气渗入，降低了实验污染风险。

六、注意事项

1. 检查气体供应和连接：

• 实验前确认氮气、二氧化碳和氢气的供应充足，定期检查气体管道连接，避免漏气。

2. 定期清洁和消毒：

• 实验结束后应彻底清洁培养箱内部，防止杂菌滋生。过渡舱的密封条也应定期检查，确保无破损。

3. 传感器和钯催化剂的维护：

• 氧气检测传感器和钯催化剂需定期校准和更换，以保持传感器的灵敏度和催化剂的活性。

4. 避免频繁开箱：

• 尽量减少箱门的开关次数，以保证培养环境的稳定，避免氧气渗入。

总结

实验室厌氧养殖箱通过严格控制氧气浓度、温湿度，提供了一个稳定的无氧环境，为厌氧微生物的研究提供了理想的条件。在微生物学、医学、食品和环境科学等领域，厌氧养殖箱不仅简化了厌氧菌的培养操作，也提高了实验结果的稳定性和准确性。