細胞培養基變色的原因探究

在細胞培養的過程中，培養基的顏色變化往往是一個重要的指示信號，反映了培養環境的適宜性和細胞代謝的狀態。許多細胞培養實驗者可能會發現，隨著時間的推移，培養基的顏色會逐漸變深。這一現象背后隱藏著多種可能的原因，本文將對此進行詳細的探討。

酚紅指示劑的作用

細胞培養基中通常含有一種名為酚紅的pH指示劑。酚紅的顏色變化范圍涵蓋了pH 6-8，從黃色到紫紅色不等。在接近中性的pH值（pH 7.0-7.4）下，酚紅呈現粉紅色至紅色，這是理想的細胞培養環境。當培養基顏色變深時，通常意味著pH值有所變化，而這種變化往往是由多種因素引起的。

細胞代謝的影響

細胞的代謝活動是影響培養基pH值及顏色變化的主要因素之一。細胞在消耗葡萄糖并進行乳酸發酵時會產生乳酸，導致培養基變酸。這種酸性環境會使酚紅指示劑的顏色變黃，從而反映出培養基的pH值下降。隨著細胞代謝的持續進行，酸性代謝產物不斷積累，培養基的顏色可能會越來越深。

二氧化碳濃度的變化

在細胞培養過程中，二氧化碳（CO?）的濃度也起著至關重要的作用。在CO?孵化器中，CO?與水反應生成碳酸，進而分解為H+和HCO?-，影響培養基的pH值。當CO?濃度過高時，會導致培養基的pH值降低，使得培養基顏色變黃。相反，如果CO?濃度過低，培養基會變得偏堿，顏色可能會變深，同時細胞生長也會變得緩慢。

緩沖體系的變化

培養基中的碳酸氫鈉等緩沖物質在維持pH值穩定方面起著關鍵作用。如果緩沖體系不足或功能失效，可能導致pH值異常變化，進而影響培養基顏色。例如，當培養基中的堿性物質過量或細胞代謝產生的堿性物質增多時，酚紅會變成紫色或紅紫色，表明培養基變堿，顏色變深。

保存條件的影響

長時間未用完并且暴露在空氣中的培養基成分可能會發生變化，導致培養基顏色變深。這可能是由于空氣中的氧氣、二氧化碳等氣體與培養基中的成分發生反應，導致pH值變化。此外，一些培養基成分（如谷氨酰胺）在溶液中不穩定，長時間保存也可能導致顏色變化。

其他因素

除了上述因素外，還有一些特定成分的影響也可能導致培養基顏色變深。例如，色氨酸的降解產物會導致培養基褐變；葡萄糖在高溫滅菌后可能會出現有色物質；三價氮鐵鹽（NTA）也可能導致顏色變化。此外，不同成分的培養基顏色可能有所不同，如DMEM比1640顏色深一些，這主要是由于其中酚紅指示劑的添加含量不同所致。