微生物廣泛分布于地球表面各處及各種極端的環(huán)境，微生物與微生物之間或與其他生物存在著各式各樣的依存關系。在自然界當中，微生物不僅參與了自然界的C、N、S等元素的循環(huán)，而且在農(nóng)業(yè)中以菌造肥、以菌防病、以菌催長，在工業(yè)中制造皮革、處理廢水、降解有機磷和有毒物質(zhì)，在發(fā)酵工程和酶工程上也起著重要的作用。然而少數(shù)有害微生物也對人類生活造成危害，主要表現(xiàn)為水體中腸道致病菌和非腸源性的微生物的污染，食品的收獲、運輸、加工和貯藏過程微生物入侵，以及臨床醫(yī)學中介入性治療引起的微生物感染造成的危害等。
因此，研究微生物在不同環(huán)境的生長有助于了解微生物的屬性，從而充分利用微生物的有益作用為人類造福，同時超快診斷有害微生物并設法消除有害微生物給人類帶來的危害來提供有益的幫助。目前，微生物生長檢測方法可以分為兩大類：侵入式測量和非侵入式測量。早期以侵入式測量方式為主，包括：稱干重法、菌絲長度測量法、體積測量法、微生物計數(shù)法、生理指標法等。但是由于操作者需要學習使用顯微鏡、梯度稀釋菌液、菌液涂布、離心、酸堿滴定、配制溶液等專業(yè)技術，并且工作量大，操作耗時長，獲取的采樣點少，侵入式操作導致的雜菌干擾、培養(yǎng)基含量減少等因素，微生物生長檢測結(jié)果往往不夠精確而且效率低下，所以該類檢測方法難以實現(xiàn)快速、精確自動化分析微生物生長。
微生物的生長伴隨著一系列與生長量相平行的生理指標也發(fā)生變化，其中可用于快速生長測定主要包括：RNA，DNA，P，ATP，乙酰等含量以及產(chǎn)熱，黏度，產(chǎn)酸，產(chǎn)二氧化碳氣體(用標記葡萄糖做基質(zhì))，耗氧，透光度等指標。這些物質(zhì)也是構(gòu)成當前非侵入式微生物測量方法的基本依據(jù)。近年來，可用于分析這些生物指標的微生物傳感器陸續(xù)被研究者提出，通過反演這些生物指標的變化可以獲取微生物的生長狀態(tài)，也是尋求一種非侵入式、簡便、準確、快速、自動化的微生物生長檢測方法的主流。二氧化碳作為微生物生長代謝的產(chǎn)物之一，其變化量能實時快速反映微生物的生長情況。
目前，基于二氧化碳的檢測方案已經(jīng)快速應用于微生物生長曲線測量?？烧{(diào)諧半導體激光光譜技術(TDLAS)作為一種響應時間快、高靈敏度、選擇性強、高分辨率、結(jié)構(gòu)簡單、非侵入式的痕量氣體檢測技術已經(jīng)成功的應用于大氣檢測、工廠一排放等領域，而波長調(diào)制技術作為一種可調(diào)諧半導體光譜技術，通過對入射的激光波長進行調(diào)制來壓制背景噪聲信號，將檢測的靈敏度提高二個數(shù)量級，進而探測更低的氣體濃度。
本文依據(jù)波長調(diào)制光譜技術的優(yōu)點，研究了一種在封閉空間內(nèi)、有限有機物條件下的微生物生長曲線測量方法，獲得了一種非侵入式、響應時間快、高靈敏度、高分辨率等優(yōu)勢的微生物曲線測量方法，并將該微生物生長曲線測量方法應用于不同溫度條件下的微生物生長測量，同時對測量曲線進行擬合，獲取了微生物在不同培養(yǎng)條件下的生長參量以及微生物生長與環(huán)境因素的關系，同時提出了一種波長調(diào)制光譜技術測量的壓力補償方案，克服了測量過程中壓力變化帶來的測量誤差，最后將該研究方法應用于血培養(yǎng)檢測。
與現(xiàn)有儀器相比較，利用基于波長調(diào)制光譜技術的血培養(yǎng)系統(tǒng)測厭氧培養(yǎng)瓶的陽性報警結(jié)果與現(xiàn)有儀器結(jié)果吻合程度很好，需氧、兼性厭氧培養(yǎng)瓶獲得的陽性報警結(jié)果僅有1個誤差，并且分析造成該結(jié)果的原因，檢測結(jié)果未出現(xiàn)出現(xiàn)假陰性結(jié)果，同時檢測現(xiàn)有儀器中1個假陽性結(jié)果，該方法獲得了很好測量結(jié)果。本文研究成果將進一步推進TDLAS技術應用于微生物生長檢測，為今后的研究做了鋪墊，最后對全文進行總結(jié)，提出了下一步工作展望。
相關新聞推薦
1、不同酵母的生長曲線、發(fā)酵力、耐凍性能測定及發(fā)酵面團感官評定（三）
3、常見抑制因子對厭氧氨氧化（Anammox）菌脫氮性能的影響及其作用機制