ACES、MOPS和MOPSO在酵母提取物培養基中的使用比較

在微生物培養中，緩衝劑的選擇對於培養基的效果至關重要。這篇文章將比較三種常用於緩衝性炭培基酵母提取物（BCYEα）培養基中的緩衝劑：ACES、MOPS和MOPSO。特別是針對嗜肺性退伍軍人桿菌的培養效果進行評估。 ACES通常添加於BCYEα培養基中，應用於嗜肺性退伍軍人桿菌（Legionella pneumophila）的培養。BCYEα培養基是一種特殊培養基，pH值為6.9，通常添加ACES和L-cysteine，以提供適合嗜肺性退伍軍人桿菌生長的環境。

研究動機

研究者希望通過使用MOPS和MOPSO來替代ACES，這兩種緩衝劑相較於ACES具有成本低、不易分解的優勢。這樣的替換能否在保證培養效果的同時降低成本，是本文探討的重點。

研究目的和應用

- 嗜肺性退伍軍人桿菌的研究目的

• 公共健康保障
  嗜肺性退伍軍人桿菌是退伍軍人症（Legionnaires' disease）的病原體，這是一種嚴重的肺炎，對免疫力較低的人群危險性特別高。研究這種病菌有助於更好地了解其傳播途徑和感染機制，從而制定有效的公共健康政策，預防疫情爆發。
• 診斷技術開發
  改進和開發針對嗜肺性退伍軍人桿菌的快速診斷方法，能夠在早期階段識別感染，從而提高治療效果，減少病死率。
• 治療方法改進
  通過研究這種病菌的生物學特性，可以發現新的治療靶點，開發更有效的抗菌藥物，對抗抗藥性菌株的出現。

- 研究應用

• 環境監測
  嗜肺性退伍軍人桿菌經常存在於人工水系統中，如冷卻塔、熱水系統和噴泉。通過研究這種病菌，可以開發出更有效的檢測和監控技術，預防在這些環境中爆發大規模感染。
• 疫苗開發
  了解嗜肺性退伍軍人桿菌的免疫逃逸機制，有助於開發有效的疫苗，提供對高危人群的長期保護。
• 微生物生態學
  研究嗜肺性退伍軍人桿菌在自然環境中的生存和傳播，能夠更全面地了解微生物生態系統的動態，這對環境保護和生態修復具有重要意義。

- 嗜肺性退伍軍人桿菌的研究歷史

• 發現與早期研究
  嗜肺性退伍軍人桿菌於1976年在美國費城退伍軍人年會爆發的肺炎疫情中首次被發現。這次疫情造成34人死亡，超過200人患病，成為現代醫學歷史上重要的公共衛生事件。隨後的研究確認了這種病菌是一種新的病原體，並且屬於水源性病菌。
• 培養與鑑定
  初期，培養嗜肺性退伍軍人桿菌非常困難。傳統培養基無法支持其生長，直到BCYEα培養基的發明才解決了這一問題。這種培養基添加了L-cysteine和鐵，為嗜肺性退伍軍人桿菌提供了必要的營養成分。
• 遇到的問題
  • 環境監測困難：嗜肺性退伍軍人桿菌在自然和人工水環境中廣泛存在，但其濃度通常很低，難以檢測和監控。這增加了預防和控制疫情的難度。
  • 抗生素耐藥性：隨著抗生素的廣泛使用，一些嗜肺性退伍軍人桿菌菌株開始顯現抗藥性，這對治療提出了新的挑戰。
  • 診斷延遲：傳統的培養方法需要數天時間才能確診感染，這可能延誤治療並增加病死率。
• 革新的方法
  • 分子診斷技術：現代分子診斷技術，如聚合酶鏈反應（PCR），大大縮短了診斷時間，能夠在數小時內確診感染，提高了治療的及時性和有效性。
  • 基因組學研究：基因組學的發展使得對嗜肺性退伍軍人桿菌的研究進一步深入。通過全基因組測序，研究者可以更好地了解其致病機制和抗藥性基因，從而開發出針對性的治療方法。
  • 環境檢測技術：新的環境檢測技術，如即時定量PCR（qPCR）和生物感應器的應用，使得在水系統中快速檢測嗜肺性退伍軍人桿菌成為可能，有助於及早發現和控制疫情。

緩衝劑基本介紹

- ACES（N-(2-Acetamido)-2-aminoethanesulfonic acid）

ACES是一種常用的生物緩衝劑，pKa值為6.8（25°C），適用於接近中性pH範圍的應用。它在BCYEα培養基中被廣泛應用於嗜肺性退伍軍人桿菌的培養。然而，ACES的成本相對較高，且在長時間使用過程中易分解。

- MOPS（3-(N-Morpholino)propanesulfonic acid）

MOPS是一種緩衝劑，pKa值為7.2（25°C），在生物化學和細胞培養中應用廣泛。與ACES相比，MOPS具有成本低、不易分解的優勢。它能夠替代ACES用於BCYEα培養基，特別是在需要降低成本的應用中。

- MOPSO（3-(N-Morpholino)-2-hydroxypropanesulfonic acid）

緩衝劑使用目的

緩衝劑在培養基中的主要作用是維持穩定的pH值，這對於微生物的生長和代謝至關重要。不同的緩衝劑在pH範圍、成本和穩定性方面有著不同的特點，適用於不同的實驗需求。

緩衝劑比較( 表格 )

研究結果

- F889菌種培養效果

研究者對退伍軍人桿菌F889菌種進行培養，結果顯示使用ACES、MOPS和MOPSO三種緩衝劑的培養結果無明顯差異。這意味著，從培養效果上看，MOPS和MOPSO能夠有效替代ACES。

- 細胞毒性

- 多菌種測試

如何選擇適合您的培養基緩衝劑？

- 銷售渠道

ACES的一個主要銷售渠道是BCYEα培養基的生產廠商或是檢測退伍軍人桿菌的機構。由於BCYEα培養基專門用於嗜肺性退伍軍人桿菌的培養，因此這些機構對緩衝劑的需求較大。

- 成本效益

對於能夠接受緩衝能力差異的客戶，可以推薦測試成本較低的MOPS。雖然ACES的pKa值為6.8（25°C），與BCYEα培養基的pH值更接近，但MOPS的pKa值為7.2（25°C），在實際應用中也能提供足夠的緩衝能力，而成本更低。

結論

本文比較了三種緩衝劑在BCYEα培養基中的應用，結果顯示MOPS和MOPSO可以有效替代ACES，尤其是在培養退伍軍人桿菌F889菌種時效果相當。考慮到成本效益，對於一些能接受緩衝能力差異的應用場合，推薦使用MOPS來替代ACES。進一步的研究仍然需要確定其他退伍軍人桿菌菌種對緩衝劑更換的反應，以全面評估MOPS和MOPSO的適用性。

延伸閱讀:Useful pH range of Biological Buffers
延伸閱讀:How to choosing the biological buffer you need: By ph and pKa
延伸閱讀:為什麼使用MOPS？
延伸閱讀:What is a Good's Buffer?