微生物菌種冷凍干燥保藏技術(shù)的適用范圍與場景有哪些？
小楊 / 2025-12-22 10:36:33
百歐博偉生物：微生物菌種冷凍干燥保藏技術(shù)的適用范圍極廣，核心是適用于絕大多數(shù)能耐受低溫和脫水過程的微生物，尤其適合需要長期、穩(wěn)定保藏且需保持高活性的菌種，但對部分極端環(huán)境微生物或結(jié)構(gòu)特殊的微生物存在局限性。
一、適用的微生物類別（主流類別）
該技術(shù)通過“預(yù)凍 - 真空干燥”去除菌種中的水分（降至 5% 以下），使微生物進入“休眠態(tài)”，因此對細胞結(jié)構(gòu)完整、有一定抗脫水能力的微生物均適用，具體包括以下四大類：
1、細菌類（絕大多數(shù)適用）
革蘭氏陽性菌：幾乎全部適用，尤其是需長期保藏的菌株。
優(yōu)勢：凍干后存活率高（芽孢菌可達 90% 以上，乳酸菌在適配保護劑下可達 70% 以上），保藏期長（芽孢菌可超 10 年，乳酸菌 3-5 年）。
革蘭氏陰性菌：多數(shù)適用，但部分脆弱菌株需優(yōu)化保護劑。
注意：需使用含血清或蔗糖的保護劑，避免細胞膜在脫水過程中破裂，部分菌株凍干后需快速密封，防止吸潮失活。
2、真菌類（酵母菌、霉菌、大型真菌孢子均適用）
酵母菌：適用范圍最廣，是凍干保藏的“優(yōu)勢類別”。
典型例子：釀酒酵母、畢赤酵母、假絲酵母。
特點：細胞壁厚、抗脫水能力強，用 10% 脫脂乳或 5% 甘油作保護劑，凍干后存活率可達 80% 以上，保藏期 5-8 年，且復(fù)蘇后發(fā)酵性能穩(wěn)定（如釀酒酵母的產(chǎn)酒率無明顯下降）。
霉菌與放線菌：主要針對孢子（菌絲體不適用，易斷裂失活）。
典型例子：青霉素生產(chǎn)菌（產(chǎn)黃青霉）、
黑曲霉、鏈霉菌屬（如
灰色鏈霉菌）。
操作要點：需先誘導(dǎo)產(chǎn)孢（如用查氏培養(yǎng)基培養(yǎng)），收集成熟孢子制成懸液，凍干后孢子萌發(fā)率可達 60%-90%，保藏期 8-15 年，是工業(yè)發(fā)酵菌種（如抗生素生產(chǎn)菌）的首選保藏方式。
大型真菌：針對擔孢子（如香菇、平菇的孢子）。
注意：需用低濃度保護劑，避免高濃度保護劑抑制孢子萌發(fā)，凍干后需在真空下密封，保藏期 3-5 年，可用于食用菌菌種的長期備份。
3、病毒類（部分適用，需嚴格控制條件）
僅適用于有衣殼或包膜的病毒，無包膜病毒（如噬菌體）凍干后易失活。
典型例子：流感病毒、乙肝病毒（實驗室毒株）、昆蟲桿狀病毒。
關(guān)鍵要求：必須使用含血清（如 10% 胎牛血清）或蛋白（如 2% 牛血清白蛋白）的保護劑，防止病毒衣殼在脫水過程中變性；預(yù)凍溫度需更低（-50℃~-60℃），保溫時間延長至 2-3 小時，保藏期 1-3 年，主要用于醫(yī)學(xué)或獸醫(yī)領(lǐng)域的病毒毒株備份。
4、其他微生物（部分適用）
藍細菌（藍藻）：僅絲狀藍細菌適用，單細胞藍細菌（如小球藻）凍干后存活率低（<30%），需用 5% 甘油 + 0.1% 碳酸氫鈉作保護劑，保藏期 2-3 年。
支原體：需特殊保護劑（如 20% 脫脂乳 + 10% 蔗糖），預(yù)凍速率控制在 0.5℃/ 分鐘，凍干后存活率約 50%，保藏期 1-2 年，主要用于微生物學(xué)研究菌株的保藏。
二、不適用或需謹慎使用的微生物類別
這類微生物因細胞結(jié)構(gòu)特殊、對低溫或脫水極度敏感，凍干后存活率極低（<10%），甚至完全失活，不建議優(yōu)先選擇凍干保藏。
1、極端環(huán)境微生物
例子：嗜熱菌（最適溫度 70-80℃）、嗜鹽菌（需高鹽環(huán)境）。
原因：嗜熱菌的細胞膜在低溫下易凝固，脫水后無法恢復(fù)流動性；嗜鹽菌依賴高濃度鹽分維持細胞形態(tài)，凍干過程中鹽分結(jié)晶會破壞細胞結(jié)構(gòu)，存活率通常 < 5%。
2、無細胞壁微生物
例子：原生動物、支原體（部分脆弱菌株）。
原因：無細胞壁保護，低溫會導(dǎo)致細胞膜收縮破裂，脫水過程中細胞易皺縮，即使使用保護劑，存活率也難以超過 30%，更適合短期低溫保藏（-20℃）。
3、菌絲體類微生物（非孢子）
例子：霉菌的營養(yǎng)菌絲、大型真菌的菌絲體（如香菇的菌絲）。
原因：菌絲體為長絲狀結(jié)構(gòu)，凍干過程中易斷裂成碎片，復(fù)蘇時難以形成完整菌落，且菌絲細胞含水量高，凍結(jié)時易形成大冰晶，存活率 < 20%，建議優(yōu)先用斜面低溫保藏（4℃）。
4、對保護劑敏感的微生物
例子：部分乳酸菌（如雙歧桿菌中的某些菌株）、厭氧菌。
原因：雙歧桿菌對甘油敏感（甘油會破壞其細胞膜），需用不含甘油的保護劑（如 15% 脫脂乳），且需在厭氧環(huán)境下凍干，操作復(fù)雜；產(chǎn)甲烷菌對氧氣和脫水雙重敏感，凍干后存活率 < 10%，更適合厭氧液氮保藏。
三、適用場景（從需求角度判斷是否選擇該技術(shù)）
除了微生物自身特性，是否選擇凍干保藏還需結(jié)合使用場景，以下場景優(yōu)先推薦：
長期保藏需求：需保藏 3 年以上（如菌種庫備份、工業(yè)生產(chǎn)菌種的長期儲存），凍干保藏的穩(wěn)定性遠優(yōu)于斜面保藏（4℃，僅 3-6 個月）或低溫保藏（-20℃，1-2 年）。
菌種運輸需求：需跨地區(qū)或跨國運輸菌種（如實驗室間菌株共享），凍干后的菌種密封在安瓿瓶中，無需低溫條件（室溫避光即可），運輸方便且不易污染，而液氮或低溫運輸成本高、風(fēng)險大。
高活性保留需求：需保持菌種的發(fā)酵性能、產(chǎn)酶能力或致病性（實驗室研究用），凍干過程對細胞代謝的影響最小，復(fù)蘇后菌種的生物學(xué)特性（如大腸桿菌的產(chǎn)酶率、酵母菌的發(fā)酵速率）變化 < 5%，遠優(yōu)于其他保藏方式。
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