基本原理
革兰氏染色的差异源于细菌细胞壁结构和化学成分的不同。
革兰氏阳性菌(G⁺):细胞壁厚,富含肽聚糖和磷壁酸,结构致密。在经过乙醇或丙酮脱色时,肽聚糖层脱水收缩,使得结晶紫-碘复合物被牢牢锁在细胞壁内,不易被洗脱,因此最终呈现紫色或蓝色。
革兰氏阴性菌(G⁻):细胞壁薄,肽聚糖层较薄,但外膜含有丰富的脂多糖和脂质。脱色剂能溶解外膜的脂质,破坏细胞壁完整性,形成孔隙,从而使结晶紫-碘复合物极易被洗脱。当复染剂沙黄或品红加入后,细胞便被染成红色或粉色。
实验材料与试剂
1、菌种:待测细菌的新鲜培养物(通常为18-24小时菌龄)。
2、载玻片、接种环、酒精灯、洗瓶、显微镜。
3、四种关键试剂(按使用顺序):
初染剂:结晶紫(Crystal Violet)
媒染剂:路哥氏碘液(Lugol's Iodine)
脱色剂:95%乙醇(Ethanol)或丙酮-乙醇混合液
复染剂:沙黄(Safranin)或稀释石炭酸品红(Carbol Fuchsin)
标准4步操作法
第一步:涂片、固定
1、制备涂片:取一滴无菌水或生理盐水于载玻片中央,用无菌接种环挑取少量菌落,均匀涂布成直径约1厘米的薄层膜。
2、风干:在空气中自然风干。
3、热固定:将涂有菌膜的一面朝上,快速通过酒精灯火焰2-3次。此步骤旨在杀死细菌并使其牢固附着在玻片上,但需避免过度加热导致细胞形态改变。
第二步:结晶紫初染
1、用结晶紫染液覆盖菌膜,染色1分钟。
2、用缓流自来水轻轻冲洗,洗去多余染液,甩干玻片上多余水分。
第三步:碘液媒染
1、用路哥氏碘液覆盖菌膜,染色1分钟。
2、碘液作为媒染剂,能与结晶紫形成分子量更大、溶解度更低的结晶紫-碘复合物(CV-I Complex)。
3、再次用缓流自来水轻轻冲洗,甩干。
第四步:乙醇脱色(最关键的一步)
1、将载玻片倾斜,用95%乙醇滴流冲洗涂片,直至流下的乙醇几乎无色(此过程通常仅需5-15秒,具体时间需经验判断)。
2、立即用缓流水轻轻冲洗,终止脱色。
第五步:沙黄复染
1、用沙黄染液覆盖菌膜,复染30秒至1分钟。
2、用缓流自来水冲洗干净,用吸水纸轻轻吸干或自然风干。
镜检:待玻片完全干燥后,在油镜下(100×物镜)观察。紫色为革兰氏阳性菌(G⁺),红色为革兰氏阴性菌(G⁻)。
常见问题解析
Q1:脱色环节如何把握?时间太短或太长会怎样?
问题:脱色是革兰氏染色中最需要经验的一步,难以精确计时。
影响:
脱色不足:如果乙醇作用时间太短,所有细菌(包括G⁻菌)的CV-I复合物都未被充分洗脱,在复染后G⁻菌也可能呈现紫色,导致假阳性结果。
脱色过度:如果乙醇作用时间太长,G⁺菌细胞壁中的CV-I复合物也会被部分或全部洗脱,随后被染成红色,导致假阴性结果。
解决方案:采用滴流法而非浸泡法,并密切观察流出液的颜色,当其从深紫色变为淡紫色或无色时立即停止。新手可用已知的G⁺(如金黄色葡萄球菌)和G⁻(如大肠杆菌)菌株做对照练习。
Q2:为什么会出现“革兰氏可变性”或结果不明确?
菌龄问题:使用老龄细菌(培养超过24-48小时)时,G⁺菌的细胞壁可能受损,肽聚糖降解,导致脱色时染料泄漏而呈红色或紫色不均匀(革兰氏可变性)。
涂片过厚:菌膜过厚会使脱色剂无法均匀作用,内部细菌脱色不充分,可能导致G⁻菌核心呈紫色,外围呈红色。
解决方案:始终使用18-24小时内的新鲜培养物制备薄而均匀的涂片。
Q3:染色结果中背景有沉淀或杂质怎么办?
问题:视野中有大量颗粒状沉淀,影响观察。
原因:通常是染液沉淀或涂片清洗不彻底所致。
解决方案:确保所有染液经过过滤且无沉淀;每一步冲洗后应充分甩干玻片上的积水,再进行下一步操作。
Q4:热固定时需要注意什么?
问题:固定不牢或细胞变形。
影响:固定不牢会导致菌体在染色冲洗过程中被冲走;过度加热会使细胞扭曲、破裂,影响形态观察和染色结果。
解决方案:将玻片在火焰上以不烫手背的温度快速通过2-3次即可。
Q5:镜检时视野中找不到细菌或细菌数量很少?
原因:可能因涂片时菌量取得太少,或冲洗步骤水流过猛将菌膜冲掉。
解决方案:挑取适量菌苔,确保涂片有足够的细菌密度;所有冲洗步骤必须使用缓流的水,并让水从玻片一端流下,避免直接冲刷菌膜区域。
结语
掌握革兰氏染色技术需要理论与实践相结合。严格遵循“四步法”的操作规程,特别是控制好菌龄、涂片厚度和脱色时间这三个关键点,同时注意细节,就能获得清晰、可靠的染色结果,为后续的微生物鉴定工作打下坚实的基础。

