本發(fā)明涉及生物實(shí)驗(yàn)裝置領(lǐng)域，具體涉及一種硫酸鹽還原菌誘導(dǎo)碳酸鹽礦物的一次性實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，由于地質(zhì)微生物學(xué)的興起，利用微生物誘導(dǎo)礦物成為人們的研究熱點(diǎn)。由于微生物本身及其分泌物的影響，微生物誘導(dǎo)得到的礦物與化學(xué)合成得到的礦物在性質(zhì)上具有顯著的差異。在硫酸鹽還原菌誘導(dǎo)碳酸鹽礦物實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于硫酸鹽還原菌這種厭氧菌的培養(yǎng)的方法主要是Hungate滾管技術(shù)、厭氧手套箱技術(shù)等，由于這些厭氧培養(yǎng)技術(shù)設(shè)備條件要求高，價(jià)格比較昂貴，操作較為繁瑣，一般實(shí)驗(yàn)室不具備條件而限制了對(duì)厭氧菌研究工作的廣泛開展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種硫酸鹽還原菌誘導(dǎo)碳酸鹽礦物的一次性實(shí)驗(yàn)裝置，以及采用該實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)方法，以方便在一般實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，便于推廣厭氧菌的研究工作。

本發(fā)明所采用的技術(shù)解決方案是：

一種硫酸鹽還原菌誘導(dǎo)碳酸鹽礦物的一次性實(shí)驗(yàn)裝置，包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的培養(yǎng)瓶，所述培養(yǎng)瓶的瓶壁為具有放大功能的凸透鏡形狀，在培養(yǎng)瓶的瓶壁上部設(shè)置有進(jìn)料管，在進(jìn)料管上設(shè)置有第一閘閥，在培養(yǎng)瓶的底部設(shè)置有通氣口和礦物取出口，在通氣口處設(shè)置有第一無(wú)菌濾膜，培養(yǎng)瓶的瓶口封閉，在瓶口處設(shè)置有排氣管，在排氣管上設(shè)置有第二閘閥，在排氣管的管口處設(shè)置有第二無(wú)菌濾膜，在培養(yǎng)瓶的瓶口處還設(shè)置有用于插入pH電極的pH電極插口和用于插入氧化還原電極的氧化還原電極插口，在培養(yǎng)瓶的內(nèi)部設(shè)置有醋酸鉛試紙，所述培養(yǎng)瓶、進(jìn)料管和排氣管均是由聚苯乙烯材料制成的，所述兩個(gè)培養(yǎng)瓶分別固定在穩(wěn)固支架的兩端，其中一個(gè)作為實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶，另外一個(gè)作為對(duì)照組培養(yǎng)瓶。

優(yōu)選的，所述培養(yǎng)瓶在需要沖氮?dú)鈺r(shí)，通氣口通過螺紋旋鈕與氮?dú)夤苓B接；所述通氣口在與培養(yǎng)瓶的底部連接部位設(shè)置有一個(gè)在沖入氮?dú)鈺r(shí)打開，停止沖氮?dú)鈺r(shí)閉合的瓣膜，所述瓣膜也是由聚苯乙烯材料制成的。

優(yōu)選的，所述通氣口、礦物取出口、pH電極插口以及氧化還原電極插口不使用時(shí)均采用橡膠塞封閉。

優(yōu)選的，所述穩(wěn)固支架是由一根豎向設(shè)置的圓柱和位于圓柱頂端的三角頂板以及位于圓柱底端的三角底板連接形成，所述培養(yǎng)瓶連接在三角頂板和三角底板的端部之間。

優(yōu)選的，所述穩(wěn)固支架也是由聚苯乙烯材料制成的，穩(wěn)固支架與實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶和對(duì)照組培養(yǎng)瓶為一體式連接。

優(yōu)選的，所述三角頂板上設(shè)置有用于固定LED燈的第一掛鉤和用于懸掛實(shí)驗(yàn)記錄簿和記錄筆的第二掛鉤。

優(yōu)選的，所述通氣口設(shè)置1個(gè)，位于培養(yǎng)瓶的底部中心，所述礦物取出口設(shè)置4個(gè)，在培養(yǎng)瓶的底部周圈均勻分布。

一種硫酸鹽還原菌誘導(dǎo)碳酸鹽礦物的實(shí)驗(yàn)方法，采用上述的實(shí)驗(yàn)裝置，包括以下步驟：

A、在無(wú)菌環(huán)境中，打開進(jìn)料管上的第一閘閥，將已滅菌的硫酸鹽還原菌培養(yǎng)基通過進(jìn)料管等量注入實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶和對(duì)照組培養(yǎng)瓶中，再通過進(jìn)料管向?qū)嶒?yàn)組培養(yǎng)瓶和對(duì)照組培養(yǎng)瓶中等量注入預(yù)先配好的已進(jìn)行過無(wú)菌操作的用于誘導(dǎo)碳酸鹽礦物的Mg/Ca比溶液，關(guān)閉第一閘閥；

B、打開排氣管上的第二閘閥，將已滅菌的氧化還原電極接通電源插入實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶和對(duì)照組培養(yǎng)瓶的溶液中，通過通氣口給實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶和對(duì)照組培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)充入高純氮?dú)猓敝翆?shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶和對(duì)照組培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)溶液氧化還原電位到-100mV以下，停止通氣，封閉通氣口，關(guān)閉第二閘閥，切斷電極電源，在無(wú)菌環(huán)境中取出氧化還原電極，封閉氧化還原電極插口；

C、在無(wú)菌環(huán)境中，打開進(jìn)料管上的第一閘閥，通過進(jìn)料管給實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶中接入硫酸鹽還原菌，然后給實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶和對(duì)照組培養(yǎng)瓶中各注入一層已滅菌的液體石蠟，關(guān)閉第一閘閥。

D、將上述裝置置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，定期觀察醋酸鉛試紙顏色變化，并插入已滅菌過的pH電極測(cè)定溶液的pH值，在記錄簿上記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)，培養(yǎng)一段時(shí)間，待培養(yǎng)瓶中有礦物沉淀生成，通過培養(yǎng)瓶底部的礦物取出口取出礦物進(jìn)行分析研究。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：

本發(fā)明通過具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組可以同時(shí)在相同環(huán)境中進(jìn)行反應(yīng)，大大減少了實(shí)驗(yàn)人員的工作量，且避免了很多無(wú)關(guān)因素的干擾，對(duì)比效果真實(shí)明顯，培養(yǎng)瓶由無(wú)菌聚苯乙烯材料制成，價(jià)格低廉，用于一次性使用，適合厭氧菌培養(yǎng)的推廣。

附圖說明

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖；

圖2為本發(fā)明中實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶底部的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶中通氣口沖氮?dú)鈺r(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶中通氣口封堵時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明公開了一種硫酸鹽還原菌誘導(dǎo)碳酸鹽礦物的一次性實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)方法，為了使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)、技術(shù)方案更加清楚、明確，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。

結(jié)合附圖，一種硫酸鹽還原菌誘導(dǎo)碳酸鹽礦物的一次性實(shí)驗(yàn)裝置，包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的培養(yǎng)瓶，其中一個(gè)培養(yǎng)瓶作為實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶1，另外一個(gè)培養(yǎng)瓶作為對(duì)照組培養(yǎng)瓶2。實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶1和對(duì)照組培養(yǎng)瓶2均呈試管狀，其瓶壁3為具有放大功能的凸透鏡形狀，以方便實(shí)驗(yàn)過程中清楚觀察瓶?jī)?nèi)情況。在實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶1的瓶壁上部設(shè)置有用于加入物料的進(jìn)料管101，在進(jìn)料管101上設(shè)置有第一閘閥102，在實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶1的底部設(shè)置有通氣口103和用于取出生成礦物的礦物取出口104，在通氣口103處設(shè)置有第一無(wú)菌濾膜105。實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶1的瓶口采用端蓋封閉，在瓶口處設(shè)置有排氣管106，在排氣管106上設(shè)置有第二閘閥107，在排氣管106的管口處設(shè)置有第二無(wú)菌濾膜108。在實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶1的瓶口處還設(shè)置有pH電極插口和氧化還原電極插口，分別用于在實(shí)驗(yàn)需要時(shí)插入pH電極1010和氧化還原電極1011。在實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶1的內(nèi)部設(shè)置有醋酸鉛試紙109。在對(duì)照組培養(yǎng)瓶2的上部設(shè)置有用于加入物料的進(jìn)料管201，在進(jìn)料管201上設(shè)置有第一閘閥202，在對(duì)照組培養(yǎng)瓶2的底部設(shè)置有通氣口203和用于取出生成礦物的礦物取出口204，在通氣口203處設(shè)置有第一無(wú)菌濾膜。對(duì)照組培養(yǎng)瓶2的瓶口采用端蓋封閉，在瓶口處設(shè)置有排氣管206，在排氣管206上設(shè)置有第二閘閥207，在排氣管206的管口處設(shè)置有第二無(wú)菌濾膜208。在對(duì)照組培養(yǎng)瓶2的瓶口處還設(shè)置有pH電極插口和氧化還原電極插口，分別用于在實(shí)驗(yàn)需要時(shí)插入pH電極2010和氧化還原電極2011。在對(duì)照組培養(yǎng)瓶2的內(nèi)部設(shè)置有醋酸鉛試紙209。上述實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶1、對(duì)照組培養(yǎng)瓶2、進(jìn)料管101、進(jìn)料管201、排氣管106、排氣管206以及培養(yǎng)瓶瓶口處的封堵端蓋均是由無(wú)菌聚苯乙烯材料制成的，成本低廉，用于一次性使用。

上述實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶上的第一無(wú)菌濾膜105、第二無(wú)菌濾膜108，以及對(duì)照組培養(yǎng)瓶上的第一無(wú)菌濾膜、第二無(wú)菌濾膜208均是用于避免細(xì)菌進(jìn)入培養(yǎng)瓶。醋酸鉛試紙109和醋酸鉛試紙209分別用以檢測(cè)實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶1和對(duì)照組培養(yǎng)瓶2中硫酸鹽還原菌的氣體產(chǎn)物。

上述通氣口103、通氣口203、礦物取出口104、礦物取出口204、pH電極插口以及氧化還原電極插口在不使用時(shí)均采用橡膠塞4封閉。上述實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶1和對(duì)照組培養(yǎng)瓶2在需要沖氮?dú)鈺r(shí)，通氣口103和通氣口203分別通過螺紋旋鈕與氮?dú)夤?連接。所述通氣口103在與實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶1的底部連接部位以及通氣口203在與對(duì)照組培養(yǎng)瓶2的底部連接部位分別設(shè)置有一個(gè)在沖入氮?dú)鈺r(shí)打開，停止沖氮?dú)鈺r(shí)閉合的瓣膜6，所述瓣膜6也是由聚苯乙烯材料制成的。

上述實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶1和對(duì)照組培養(yǎng)瓶2分別固定在穩(wěn)固支架7的兩端。所述穩(wěn)固支架7是由一根豎向設(shè)置的圓柱701和位于圓柱頂端的三角頂板702以及位于圓柱701底端的三角底板703連接形成，整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)固。實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶1和對(duì)照組培養(yǎng)瓶2均連接在三角頂板702和三角底板703的端部之間。具體實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組可以同時(shí)在相同環(huán)境中進(jìn)行反應(yīng)，對(duì)比效果真實(shí)明顯。

進(jìn)一步的，上述穩(wěn)固支架7也是由聚苯乙烯材料制成的，穩(wěn)固支架7與實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶1和對(duì)照組培養(yǎng)瓶2為一體式連接。

進(jìn)一步的，上述三角頂板702上設(shè)置有兩個(gè)掛鉤，其中一個(gè)掛鉤用于固定LED燈8，LED燈8在觀察瓶?jī)?nèi)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)提供光源，另外一個(gè)掛鉤用于懸掛實(shí)驗(yàn)記錄簿9和記錄筆10，方便記錄和查閱實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

上述通氣口103設(shè)置1個(gè)，位于實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶1的底部中心，礦物取出口104設(shè)置4個(gè)，在實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶1的底部周圈均勻分布。相應(yīng)的，上述通氣口203設(shè)置1個(gè)，位于對(duì)照組培養(yǎng)瓶2的底部中心，礦物取出口204設(shè)置4個(gè)，在對(duì)照組培養(yǎng)瓶2的底部周圈均勻分布。

采用上述實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行硫酸鹽還原菌誘導(dǎo)碳酸鹽礦物的實(shí)驗(yàn)方法，依次包括以下步驟：

第一步、配制下列溶液：

溶液1、K₂HPO₄ 0.5g，NH₄Cl 1g，CaCl₂ 0.1g，MgSO₄·7H₂O 2g，酵母浸粉 1g，60％的乳酸鈉溶液6mL，Na₂SO₄ 0.5g，蒸餾水 950mL，pH調(diào)節(jié)至7.2。

溶液2、Fe(NH₄)₂(SO₄)₂ 0.5g，抗壞血酸 0.5g，L-Cys半胱氨酸 0.5g，蒸餾水 50mL。

溶液3、用于誘導(dǎo)碳酸鹽礦物的Mg/Ca比溶液。

第二步、給裝置中加入物料：

1、將溶液1放入滅菌鍋中121℃滅菌20min并冷卻；在無(wú)菌環(huán)境中將溶液2和溶液3用0.22μm濾膜過濾除菌，打開第一閘閥102和第一閘閥202，通過進(jìn)料管101和進(jìn)料管201向?qū)嶒?yàn)組培養(yǎng)瓶1和對(duì)照組培養(yǎng)瓶2中加入等量已滅菌的溶液1、溶液2和溶液3，關(guān)閉第一閘閥102和第一閘閥202。

2、打開實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶1上的第二閘閥107和對(duì)照組培養(yǎng)瓶2上的第二閘閥207，將已滅菌的氧化還原電極1011和氧化還原電極2011接通電源分別插入實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶1和對(duì)照組培養(yǎng)瓶2的溶液中，打開實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶1和對(duì)照組培養(yǎng)瓶2的通氣口橡膠塞，通過通氣口103和通氣口203分別給實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶1和對(duì)照組培養(yǎng)瓶2內(nèi)充入高純氮?dú)?，直至兩個(gè)培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)溶液氧化還原電位到-100mV以下，停止通氣，塞緊通氣口橡膠塞，關(guān)閉第二閘閥107和第二閘閥207，切斷電極電源，在無(wú)菌環(huán)境中拿出氧化還原電極1011和氧化還原電極2011，封閉氧化還原電極插口。

3、在無(wú)菌環(huán)境中，打開實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶1的第一閘閥102，向溶液中接入硫酸鹽還原菌，再注入一層滅過菌的液體石蠟封口，關(guān)閉第一閘閥102；打開對(duì)照組培養(yǎng)瓶2的第一閘閥202，注入液體石蠟封口，關(guān)閉第二閘閥202。

第三步、培養(yǎng)觀察記錄現(xiàn)象：

將上述裝置放入培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，定期取出上述裝置，觀察醋酸鉛試紙109和醋酸鉛試紙209的顏色變化，并分別在實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶1和對(duì)照組培養(yǎng)瓶2中插入已滅菌過的pH電極1010和pH電極2010，測(cè)定溶液的pH，在記錄簿上記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)，接通LED燈8的電源，通過具有放大鏡功能的培養(yǎng)瓶瓶壁觀察溶液中是否有礦物沉淀生成。

培養(yǎng)一段時(shí)間，待培養(yǎng)瓶中有礦物沉淀生成，用注射器通過實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)瓶底部的礦物取出口104和對(duì)照組培養(yǎng)瓶底部的礦物取出口204取出礦物沉淀進(jìn)行礦物學(xué)分析，研究硫酸鹽還原菌在誘導(dǎo)碳酸鹽巖中的作用。

上述方式中未述及的部分采取或借鑒已有技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)。

需要說明的是，在本說明書的教導(dǎo)下本領(lǐng)域技術(shù)人員所做出的任何等同方式，或明顯變型方式均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。