细菌浓度测定,为何选择OD600?
在微生物实验和食品检验中,OD600(Optical Density at 600 nm)是测定细菌浓度最常用的方法。所谓“OD600”,是指用波长为600纳米的光穿过细菌悬液时,测量其吸光度(或称光密度),从而间接反映菌液中细菌的数量。
那么,为什么偏偏选择 600 nm 这个波长?而不是其他如400 nm、500 nm 或 700 nm?以下是通俗易懂的解释:
一、避免色素干扰 —— 多数细菌没有强吸收
细菌细胞本身不含强烈的天然色素(如叶绿素、血红蛋白等),它们对可见光的吸收较弱。
在 600 nm 这个波长下,大多数细菌的细胞成分(如蛋白质、核酸)不会强烈吸收光线,因此测得的“吸光度”主要不是由于染料或色素的化学吸收,而是由物理散射引起的。
如果选用更短波长(如260 nm或280 nm),虽然可以检测DNA或蛋白质含量,但会受到培养基中杂质、抗生素、血清等成分的严重干扰,不适合直接测活菌浓度。
✅ 所以选600 nm是为了“避开”分子吸收峰,专注于细胞本身的物理存在。
二、以“光散射”反映细胞数量
OD600 实际上主要测量的是光的散射(light scattering),而不是吸收。
当光通过含有细菌的液体时,细菌颗粒会使光线发生偏转(即散射),导致透过的光减少,仪器记录为“吸光度升高”。
细菌越多 → 颗粒越多 → 散射越强 → OD值越高。
在一定范围内(通常 OD600 < 0.8),OD值与细菌浓度呈良好的线性关系,可用于估算菌量。
✅ 因此,OD600 是一种简单、非破坏性的“浊度法”来估计菌液浓度。
三、600 nm 是“安全窗口”——兼顾灵敏度与兼容性
太短的波长(<500 nm):容易被培养基中的有色物质(如酵母提取物、血液、指示剂)吸收,背景干扰大。
太长的波长(>700 nm):散射效应减弱,灵敏度下降,小浓度变化难以检测。
600 nm 正好处于一个“黄金区间”:
能有效检测到细菌引起的散射;
不会被大多数培养基颜色显著干扰(比如LB培养基微黄,影响较小);
分光光度计普遍配备该波长光源,设备通用性强。
四、历史习惯与标准化
自20世纪中期以来,OD600 就被广泛用于大肠杆菌等模式菌的研究。
大量文献、生长曲线、标准操作规程(SOP)都基于 OD600 建立。
比如:“当 OD600 = 0.6 时进行诱导表达”已成为分子生物学中的通用语言。
这种标准化使得不同实验室之间的数据可比性强。
五、注意事项(不能盲目依赖)
尽管 OD600 使用方便,但也有一些局限:
只适用于浑浊的悬浮液:如果菌体聚团、沉淀或形成生物膜,结果不准。
需稀释至线性范围:OD600 > 1.0 时可能超出仪器线性响应,应稀释后测量。
不同菌种差异大:
大肠杆菌:OD600 ≈ 0.1 相当于约 10⁸ CFU/mL
枯草芽孢杆菌、乳酸菌等形态不同的菌,换算关系不同,需单独标定。
无法区分死菌与活菌:OD值反映的是所有颗粒的总散射,包括死菌、碎片等。
选择 OD600 测定细菌浓度,是因为它:
避开了细菌内部分子的强吸收峰,减少干扰;
主要反映细菌颗粒引起的光散射,与细胞数量相关;
对常见培养基颜色不敏感,背景干扰小;
设备普及、操作简便、重复性好;
已成为科研和检测领域的通用标准。
因此,OD600 是一种快速、无损、经济、可重复的细菌浓度估算方法,特别适合食品微生物、发酵工程、实验室研究中的日常监测。但在精确量化或特殊菌种检测时,应结合平板计数(CFU) 或细胞计数器等方法进行校准。