在原種培養(yǎng)物、突變菌株和基因工程變體之間，任何一個(gè)實(shí)驗(yàn)室可以積累的單個(gè)細(xì)菌培養(yǎng)物的數(shù)量可能很多。事實(shí)上，在設(shè)計(jì)一個(gè)質(zhì)粒的過程中產(chǎn)生的變異數(shù)量可能是驚人的。大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室都會(huì)保留所有這些和其他變化，因?yàn)槟阌肋h(yuǎn)不知道明天可能需要什么。因此，保存所有這些細(xì)菌培養(yǎng)物和遺傳變異是需要深思熟慮的事情。 

加蓋試管中的細(xì)菌培養(yǎng)物處于封閉環(huán)境中。盡管培養(yǎng)物開始時(shí)可能是健康的，但隨著時(shí)間的推移，活細(xì)胞的數(shù)量將減少到零。保存培養(yǎng)物的目的是降低死亡率，以便在重新進(jìn)行培養(yǎng)物時(shí)，一些細(xì)胞仍然存活并可用于培養(yǎng)。細(xì)胞死亡的原因可能有很多，但在每種情況下都是基于細(xì)胞及其環(huán)境的固有化學(xué)性質(zhì)。如果有害的化學(xué)反應(yīng)可以減慢或停止，那么整個(gè)培養(yǎng)物將在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持活力。   

有兩種基本方法可以減緩細(xì)菌培養(yǎng)物中有害反應(yīng)的速度。第一個(gè)是降低溫度，從而降低所有化學(xué)反應(yīng)的速率。這可以使用冰箱、機(jī)械冷凍機(jī)和液氮冷凍機(jī)來完成。第二種選擇是從培養(yǎng)物中去除水，這個(gè)過程可能很棘手，并且涉及使用凍干機(jī)升華水。   

以下是保存細(xì)菌的主要選擇的簡(jiǎn)要討論。報(bào)告了每個(gè)選項(xiàng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。 

冷藏

細(xì)菌在 4°C 下可以短暫存活。對(duì)于每天或每周使用的菌株，在瓊脂斜面或平板上生長(zhǎng)的培養(yǎng)物可以儲(chǔ)存在冰箱中，前提是已采取預(yù)防措施以避免污染。應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)制備培養(yǎng)物，然后在儲(chǔ)存前密封。對(duì)于傾斜，我們建議使用螺旋蓋管。對(duì)于培養(yǎng)皿上的培養(yǎng)物，需要用封口膜密封培養(yǎng)皿。密封板不僅有助于防止霉菌潛入板中，而且還能減緩瓊脂的干燥速度。對(duì)于超過一周或兩周的情況，培養(yǎng)物可以以刺的形式儲(chǔ)存在小平底螺旋蓋小瓶中。在該技術(shù)中，小瓶中充滿少量瓊脂培養(yǎng)基（例如1ml）并滅菌。然后用無菌針將細(xì)菌引入固化的瓊脂中。將培養(yǎng)物用松蓋孵育過夜，然后用緊蓋保存在 4°C 下。儲(chǔ)存在刺棒中的培養(yǎng)物更能抵抗干燥和污染，但它們會(huì)比冷凍儲(chǔ)存更快地失去活力。刺傷可以保持活力的時(shí)間長(zhǎng)度取決于應(yīng)變。一些手冊(cè)聲稱刺針可以使用一年，但除非經(jīng)過測(cè)試，否則做出這種假設(shè)是不明智的。刺傷可以保持活力的時(shí)間長(zhǎng)度取決于應(yīng)變。一些手冊(cè)聲稱刺針可以使用一年，但除非經(jīng)過測(cè)試，否則做出這種假設(shè)是不明智的。刺傷可以保持活力的時(shí)間長(zhǎng)度取決于應(yīng)變。一些手冊(cè)聲稱刺針可以使用一年，但除非經(jīng)過測(cè)試，否則做出這種假設(shè)是不明智的。 

冷凍

冷凍是儲(chǔ)存細(xì)菌的好方法。一般來說，儲(chǔ)存溫度越低，培養(yǎng)物保留活細(xì)胞的時(shí)間越長(zhǎng)。冷凍柜可分為三類：實(shí)驗(yàn)室冷凍柜、超低溫冷凍柜和低溫冷凍柜。儲(chǔ)存在冰箱中的細(xì)菌（和其他細(xì)胞）面臨的問題是冰晶。冰會(huì)因局部鹽濃度增加導(dǎo)致脫水而損害細(xì)胞。當(dāng)水轉(zhuǎn)化為冰時(shí)，溶質(zhì)積聚在殘留的游離水中，這種高濃度的溶質(zhì)會(huì)使生物分子變性。冰也會(huì)使細(xì)胞膜破裂，盡管這個(gè)問題通常與缺乏細(xì)胞壁的細(xì)胞有關(guān)，例如培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞。為了減輕冷凍的負(fù)面影響，甘油經(jīng)常被用作冷凍保護(hù)劑。許多魚類和昆蟲都會(huì)產(chǎn)生甘油，通過降低細(xì)胞的冰點(diǎn)、增強(qiáng)過冷以及防止結(jié)冰來抵御寒冷的溫度。對(duì)于細(xì)菌，添加甘油至終濃度 15% 將有助于保持細(xì)胞在所有冷凍條件下存活。以下是每個(gè)冷凍機(jī)類別的一些具體信息。 

實(shí)驗(yàn)室冷凍柜可以將溫度降低至 -20 至 -40°C。這些是單級(jí)系統(tǒng)（一臺(tái)壓縮機(jī)），通常稱為通用冷凍機(jī)。細(xì)菌可以在通用冰箱中保存中等時(shí)間，例如1年。最好使用沒有無霜溫度循環(huán)的冰箱，因?yàn)檫@會(huì)對(duì)細(xì)胞和其他溫度敏感的生物分子造成嚴(yán)重破壞。通用冰箱價(jià)格便宜，在大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室都有，因此它們很容易用于儲(chǔ)存培養(yǎng)物。缺點(diǎn)是它們的溫度不夠低，無法長(zhǎng)期儲(chǔ)存。 

超低溫冰箱是兩級(jí)系統(tǒng)（兩個(gè)壓縮機(jī)，每個(gè)壓縮機(jī)具有不同的制冷劑），可降至 -86°C 左右。超低溫冰箱非常普遍，但其中的空間有時(shí)可能有限且競(jìng)爭(zhēng)激烈。超低溫冰箱的購(gòu)買、運(yùn)行和維護(hù)成本也高得多。好處是，儲(chǔ)存在 -80°C 下的細(xì)胞往往可以保持存活數(shù)年。超低溫冰箱產(chǎn)生的較低溫度大大減少了培養(yǎng)物內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)。然而，冷凍細(xì)胞中仍然發(fā)生分子運(yùn)動(dòng)，因此培養(yǎng)物的活力將會(huì)下降。定期監(jiān)測(cè)培養(yǎng)物以評(píng)估其生存能力非常重要。   

低溫冷凍柜非常冷，依靠液氮或?qū)ｉT的機(jī)械系統(tǒng)來運(yùn)行。對(duì)于生物樣品，低溫儲(chǔ)存應(yīng)低于-130°C。在此溫度下，水的分子運(yùn)動(dòng)停止，細(xì)胞被困在玻璃狀基質(zhì)中。儲(chǔ)存在低溫冰箱中的細(xì)菌可以保持其活力多年。在我們的實(shí)驗(yàn)室中，細(xì)菌和酵母培養(yǎng)物已在 -140°C 下保存 15 年，活力沒有明顯喪失。與冷凍干燥相比，在低溫冰箱中儲(chǔ)存細(xì)胞是有效且簡(jiǎn)單的長(zhǎng)期儲(chǔ)存方法。其缺點(diǎn)是成本以及庫(kù)存對(duì)停電、機(jī)械故障和液氮交付失敗的潛在脆弱性。此外，管子切勿存放在浸沒液氮的罐中。螺旋蓋管泄漏，會(huì)將氮?dú)夂臀廴疚镆黄鹞牍苤?。液氮?dú)庀嗬鋬鰴C(jī)將有效地避免這個(gè)問題，但這些冷凍機(jī)非常昂貴（高達(dá)1萬美元）并且需要大量液氮。另一種選擇是機(jī)械低溫冷凍機(jī)，溫度可低至 -150°C，但購(gòu)買成本也非常昂貴（約 2 萬美元）。兩臺(tái)低溫冷凍機(jī)的運(yùn)行費(fèi)用每月為數(shù)百美元。但這些冷凍機(jī)非常昂貴（高達(dá) 1 萬美元）并且需要大量液氮。另一種選擇是機(jī)械低溫冷凍機(jī)，溫度可低至 -150°C，但購(gòu)買成本也非常昂貴（約 2 萬美元）。兩臺(tái)低溫冷凍機(jī)的運(yùn)行費(fèi)用每月為數(shù)百美元。但這些冷凍機(jī)非常昂貴（高達(dá) 1 萬美元）并且需要大量液氮。另一種選擇是機(jī)械低溫冷凍機(jī)，溫度可低至 -150°C，但購(gòu)買成本也非常昂貴（約 2 萬美元）。兩臺(tái)低溫冷凍機(jī)的運(yùn)行費(fèi)用每月為數(shù)百美元。   

冷凍干燥

在水系統(tǒng)（例如活細(xì)胞）中，水不僅充當(dāng)酶促反應(yīng)的介質(zhì)，而且還充當(dāng)自發(fā)的負(fù)面反應(yīng)（例如自由基形成）。除去水會(huì)停止酶促反應(yīng)和非酶促反應(yīng)。冷凍干燥是去除這種水的一種方法。通過冷凍干燥可以非常有效地保存許多細(xì)菌。通過將細(xì)胞冷凍在含有凍干保護(hù)劑（通常是蔗糖）的介質(zhì)中，然后使用真空吸出水（升華），可以有效保存細(xì)胞。這種方法很費(fèi)力，需要專門的設(shè)備，但它的優(yōu)點(diǎn)是可以產(chǎn)生不受停電和空液氮罐影響的原種培養(yǎng)物。此外，如果培養(yǎng)物定期運(yùn)送到其他實(shí)驗(yàn)室，凍干培養(yǎng)物不需要特殊處理。冷凍干燥的缺點(diǎn)是并非所有培養(yǎng)物都以相同的方式反應(yīng)，因此需要進(jìn)行一些實(shí)驗(yàn)來優(yōu)化每種菌株的工藝。對(duì)于任何認(rèn)真生產(chǎn)和維護(hù)培養(yǎng)物保藏的實(shí)驗(yàn)室，冷凍干燥應(yīng)作為主要的保存方法。