升高 pH:使用無(wú)菌的 1M NaOH 溶液。對(duì)于對(duì)鈉離子敏感的情況,可使用 1M KOH 溶液 或 碳酸氫鈉 (NaHCO?) 溶液(后者本身也是緩沖成分)。
重要提示:強(qiáng)烈建議預(yù)先配制好 無(wú)菌的 1M NaOH 和 1M HCl 溶液(過濾除菌),并用密封容器儲(chǔ)存。直接使用濃酸濃堿操作不便且危險(xiǎn)。確保使用的酸/堿溶液無(wú)菌,避免污染培養(yǎng)基。
開啟磁力攪拌器,使培養(yǎng)基緩慢而均勻地?cái)嚢琛?/div>
逐滴緩慢加入 1M NaOH 或 1M HCl 溶液。
每加入幾滴后,暫停攪拌片刻,將校準(zhǔn)好的 pH 電極浸入培養(yǎng)基中,測(cè)定當(dāng)前 pH 值(或使用無(wú)菌移液管吸取少量培養(yǎng)基滴在精密 pH 試紙上粗略判斷)。
關(guān)鍵: 加入酸/堿時(shí)要非常緩慢,并充分?jǐn)嚢?,避免局部過酸或過堿導(dǎo)致某些成分(如磷酸鹽、鈣鎂離子)沉淀。沉淀一旦形成很難再溶解。
持續(xù)少量添加并監(jiān)測(cè),直至達(dá)到目標(biāo) pH 值。
5、重新測(cè)定和確認(rèn):調(diào)整后,確保溶液混合均勻,再次用 pH 計(jì)精確測(cè)定最終 pH 值。
三、重要注意事項(xiàng)
1、溫度:pH 測(cè)量受溫度影響。pH 計(jì)通常有自動(dòng)溫度補(bǔ)償功能。確保校準(zhǔn)緩沖液和待測(cè)培養(yǎng)基的溫度盡量一致(通常在室溫 20-25°C 下測(cè)量和調(diào)整),并在 pH 計(jì)上設(shè)置正確溫度或啟用 ATC。注意:培養(yǎng)基在 37°C 時(shí)的 pH 會(huì)比室溫下低約 0.2-0.4 個(gè)單位。實(shí)驗(yàn)室通常調(diào)整室溫下的 pH 至目標(biāo)值(如 7.4),在 37°C 培養(yǎng)時(shí)即接近生理 pH(約 7.0 - 7.2)。
2、緩沖系統(tǒng):
培養(yǎng)基中的緩沖能力主要來源于 碳酸氫鈉/CO? 系統(tǒng) 和/或 HEPES, MOPS 等有機(jī)緩沖液。
碳酸氫鈉系統(tǒng):這是最常用的生理緩沖系統(tǒng)。其 pH 高度依賴于環(huán)境 CO? 濃度(通常 5-10% CO? 用于維持 pH 7.2-7.4)。在空氣中(0.03% CO?)敞口測(cè)量時(shí),CO? 會(huì)逸出,導(dǎo)致 pH 升高(可能到 8.0 以上)。因此,對(duì)于含碳酸氫鈉的培養(yǎng)基,pH 調(diào)整應(yīng)在 開放容器中快速完成,并理解在空氣中的測(cè)量值會(huì)高于在 CO? 培養(yǎng)箱中的實(shí)際值。調(diào)整目標(biāo)是讓其在指定 CO? 濃度下達(dá)到所需 pH。
有機(jī)緩沖液:添加 10-25mM HEPES 等緩沖液可以大大增強(qiáng)培養(yǎng)基在空氣中的緩沖能力,減少 CO? 逸出對(duì) pH 的影響,使其在室溫空氣中測(cè)量更接近實(shí)際值,也便于在開放環(huán)境下短時(shí)間操作(如顯微鏡觀察)。但高濃度 HEPES 可能有輕微細(xì)胞毒性。
3、滅菌的影響:
高壓蒸汽滅菌:加熱會(huì)促使 CO? 逸出和碳酸分解,通常導(dǎo)致滅菌后 pH 升高。糖類(如葡萄糖)在高溫下可能部分降解產(chǎn)生酸性物質(zhì),有時(shí)會(huì)略微降低 pH??傮w而言,升高更常見且幅度可能較大(0.2-0.5 單位)。必須在滅菌前將 pH 調(diào)得比目標(biāo)值略低一點(diǎn)(如低 0.1-0.3),并在滅菌后冷卻至室溫時(shí)再次測(cè)量確認(rèn)。如果偏差大,需在無(wú)菌條件下微調(diào)(使用無(wú)菌酸/堿溶液)。
過濾除菌:對(duì) pH 影響很小。通常在過濾前調(diào)整好 pH 即可。過濾后可直接使用或再次確認(rèn)。
4、無(wú)菌條件下的微調(diào):如果滅菌后 pH 偏離目標(biāo)值較大(尤其是高壓滅菌后),必須在超凈臺(tái)內(nèi)進(jìn)行無(wú)菌操作:
使用無(wú)菌的 1M NaOH 或 1M HCl 溶液(預(yù)先過濾除菌)。
使用無(wú)菌移液管或注射器吸取酸/堿。
逐滴、緩慢、邊加邊輕輕混勻(如輕輕晃動(dòng)培養(yǎng)瓶)。
如果需要精確測(cè)量滅菌后 pH,必須使用無(wú)菌的 pH 電極(經(jīng)酒精或高壓滅菌,需確認(rèn)電極耐受性)或使用無(wú)菌取樣法將少量培養(yǎng)基取出在超凈臺(tái)外測(cè)量(此方法有污染風(fēng)險(xiǎn),需極其小心)。
5、沉淀問題:如前所述,加酸/堿過快或不充分?jǐn)嚢铇O易導(dǎo)致磷酸鈣、磷酸鎂、碳酸鈣等沉淀。一旦形成,很難逆轉(zhuǎn)。緩慢加入和充分?jǐn)嚢枋穷A(yù)防的關(guān)鍵。
6、熱敏感成分:如果培養(yǎng)基中含有熱不穩(wěn)定成分(如某些生長(zhǎng)因子、維生素、抗生素),通常在過濾除菌后添加。pH 調(diào)整應(yīng)在這些成分添加之前完成(在基礎(chǔ)培養(yǎng)基溶解后調(diào)整)。
7、安全:操作強(qiáng)酸(HCl)強(qiáng)堿(NaOH)時(shí)務(wù)必佩戴手套、護(hù)目鏡,在通風(fēng)良好的地方進(jìn)行。避免皮膚接觸和吸入蒸氣。
四、總結(jié)關(guān)鍵步驟
1、準(zhǔn)備:配制好培養(yǎng)基,明確目標(biāo) pH 和緩沖系統(tǒng)(是否需要 CO?)。
2、校準(zhǔn):嚴(yán)格按照規(guī)程校準(zhǔn) pH 計(jì)。
3、測(cè)量:在室溫、開放環(huán)境下測(cè)量當(dāng)前培養(yǎng)基 pH(理解 CO? 系統(tǒng)的影響)。
4、調(diào)整:
慢速攪拌培養(yǎng)基。
使用無(wú)菌 1M NaOH 或 HCl 逐滴、緩慢加入。
每加幾滴暫停,充分混勻后測(cè)定 pH。
重復(fù)至接近目標(biāo) pH(考慮滅菌影響,高壓滅菌前可略低于目標(biāo)值)。
5、滅菌:進(jìn)行高壓滅菌或過濾除菌。
6、滅菌后確認(rèn) (重要!):待培養(yǎng)基冷卻至室溫后,在相應(yīng)環(huán)境下(空氣中或 CO? 培養(yǎng)箱平衡后)測(cè)量最終 pH。如有必要,在無(wú)菌條件下進(jìn)行微調(diào)。
7、添加熱敏成分:(如適用) 在無(wú)菌條件下加入過濾除菌的熱敏感成分。
遵循這些步驟并特別注意溫度、緩沖系統(tǒng)、滅菌影響和操作細(xì)節(jié),就能可靠地測(cè)定和調(diào)整培養(yǎng)基的 pH,為你的細(xì)胞或微生物創(chuàng)造最佳的生長(zhǎng)環(huán)境。
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