触酶试验

发布时间：2025-06-20 10:58:23 阅读量：8 作者：生物检测中心

触酶试验：原理、操作与临床应用详解

一、 引言

触酶试验（Catalase Test）是微生物学实验室中最基础、应用最广泛的生化试验之一。这项快速、简便的测试主要用于区分某些形态学或染色特性相似的革兰阳性球菌，特别是鉴别葡萄球菌属（通常触酶阳性）和链球菌属/肠球菌属（通常触酶阴性）。其在细菌鉴定流程中扮演着关键角色，对初步分群和指导后续鉴定方向具有重要意义。

二、 试验原理

触酶（过氧化氢酶）是一种由微生物产生的酶。其核心功能是催化过氧化氢（H₂O₂）分解为无害的水（H₂O）和氧气（O₂）。

化学反应式：

2H₂O₂ → 2H₂O + O₂ ↑

（触酶催化）

当将过氧化氢溶液加入到产生触酶的细菌菌落上时，酶迅速分解过氧化氢，产生大量肉眼可见的气泡（氧气），此为触酶阳性反应。若细菌不产生触酶，则无明显气泡产生，为触酶阴性反应。

三、 试剂与材料

  1. 3%过氧化氢溶液： 最常用浓度，需新鲜配制或确保未过期失效（开瓶后通常建议冷藏保存并在短期内用完）。更高浓度（如30%）仅用于特殊菌种的鉴定（如某些乳酸菌），常规使用3%已足够。
  2. 接种工具： 一次性接种环或无菌木棒（或牙签）。
  3. 载玻片： 干净的玻璃载玻片（或直接在培养皿中进行）。
  4. 待测菌株： 通常在非选择性血琼脂平板（如胰酶大豆血琼脂TSA with 5% Sheep Blood）上培养18-24小时的新鲜纯培养物。避免使用含血液的培养基（如血平板）上的菌落进行试验，因红细胞本身含有过氧化氢酶会干扰结果。
  5. 对照菌株（强烈推荐）：
    • 阳性对照： 金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus ATCC 25923）。
    • 阴性对照： 粪肠球菌（Enterococcus faecalis ATCC 29212）或化脓性链球菌（Streptococcus pyogenes）。
  6. 生物安全防护： 在适当的生物安全柜（BSC）内操作，尤其是处理可能产生气溶胶的阳性结果时。佩戴实验服、手套和护目镜。

四、 操作步骤（载玻片法，最常用）

  1. 准备： 在洁净载玻片上滴加一滴3%过氧化氢溶液。
  2. 取菌： 用无菌接种环或无菌木棒/牙签，挑取一个待测菌的新鲜菌落（最好来自非选择性培养基）。注意： 不要挑取培养基琼脂。
  3. 混合： 将挑取到的细菌轻轻涂抹或均匀混入载玻片上的过氧化氢液滴中。
  4. 观察： 立即（5-10秒内） 用肉眼仔细观察液滴中是否有气泡产生。
  5. 记录： 及时记录观察结果。
  6. 对照试验： 每次试验（或每天批次试验）应同时进行阳性对照和阴性对照试验，步骤同上，以确保试剂有效性与操作正确性。
  7. 消毒： 试验后，将载玻片浸入含适当消毒剂的容器中消毒处理。

五、 结果判读与解释

  • 触酶阳性（Catalase Positive）： 在菌落与过氧化氢混合后立即（通常1-2秒内） 产生剧烈、持续、明显可见的气泡（泡沫）。
    • 常见触酶阳性菌属举例： 葡萄球菌属（Staphylococcus）、微球菌属（Micrococcus）、李斯特菌属（Listeria）、棒状杆菌属（Corynebacterium）、芽孢杆菌属（Bacillus）、奈瑟菌属（Neisseria）、假单胞菌属（Pseudomonas）、酵母菌（如念珠菌Candida）等。
  • 触酶阴性（Catalase Negative）： 菌落与过氧化氢混合后无气泡产生或仅在搅动时产生少量、短暂、不持续的微小气泡（通常为机械作用而非酶反应）。
    • 常见触酶阴性菌属举例： 链球菌属（Streptococcus）、肠球菌属（Enterococcus）、大多数的乳杆菌属（Lactobacillus）、大多数的梭菌属（Clostridium - 需氧/厌氧条件影响需注意）等。

六、 质量控制

  • 阳性对照： 金黄色葡萄球菌必须产生强烈、迅速的气泡（阳性反应）。
  • 阴性对照： 粪肠球菌或化脓性链球菌必须无气泡产生（阴性反应）。
  • 试剂： 3%过氧化氢溶液应清澈无色。可用阳性对照菌验证其有效性。过期或污染的试剂会导致假阴性。
  • 菌落： 必须使用新鲜培养（18-24小时） 的菌落。陈旧培养物或使用含血培养基的菌落可能导致假阳性或结果不可靠。
  • 操作： 确保菌落与试剂充分混合。结果必须在加入试剂后立即观察（5-10秒内），延迟观察可能导致假阴性（因氧气释放完毕）。避免使用含铁镍的接种环，微量金属离子可能催化非酶促反应产生假阳性（使用一次性塑料环或木棒可避免）。

七、 注意事项与常见问题

  1. 避免假阳性：
    • 切勿使用血琼脂平板上的菌落！红细胞内的触酶会导致假阳性。
    • 避免使用含铁/镍接种环（用一次性塑料环或无菌木棒/牙签）。
    • 确保试剂未被细菌或杂质污染。
  2. 避免假阴性：
    • 使用足够量的新鲜、生长旺盛的菌落（来自非抑制性培养基）。
    • 使用新鲜配制或妥善保存未失效的过氧化氢溶液（开瓶后易分解）。
    • 使用适当浓度的试剂（通常3%）。
    • 结果必须在加入试剂后立即观察（5-10秒内），反应通常迅速完成。
    • 某些触酶活性低的菌株（如乳酸菌）可能需要更高浓度（30%）H₂O₂或延长观察时间（但需注明方法和解释）。
  3. 安全：
    • 操作阳性反应时会产生气溶胶，务必在生物安全柜内进行，做好个人防护（护目镜、手套）。
    • 过氧化氢对皮肤、眼睛有刺激性，避免直接接触。
  4. 特殊菌种：
    • 厌氧菌： 触酶试验对某些厌氧菌（如梭菌）鉴定也有价值，但必须在厌氧条件下操作并解释结果需谨慎（有些厌氧菌只在暴露于氧气后短暂产生触酶）。
    • 乳酸菌： 鉴定乳酸菌时，可能需要使用30% H₂O₂进行测试。
  5. “微弱”反应： 对于产生微小或缓慢气泡的反应，应谨慎判读并重复试验（使用新鲜试剂和菌落）。可考虑结合其他试验或分子方法确认。

八、 临床应用价值

  1. 革兰阳性球菌初步分群的核心试验：
    • 区分葡萄球菌（触酶阳性） 与链球菌/肠球菌（触酶阴性） 是其在临床微生物实验室最重要的应用。
  2. 辅助鉴定其他细菌：
    • 帮助区分李斯特菌（触酶阳性） 与其他形态相似的革兰阳性杆菌（如棒状杆菌）。
    • 有助于区分某些革兰阴性杆菌（如触酶强阳性的铜绿假单胞菌）。
    • 在厌氧菌鉴定中有一定参考价值（如区分产气荚膜梭菌与其他梭菌）。
  3. 酵母菌鉴定： 区分念珠菌属（触酶阳性）与其他触酶阴性的酵母菌（如隐球菌属Cryptococcus - 通常触酶阳性）。
  4. 指导后续鉴定方向： 触酶结果作为第一步筛选，能快速缩小鉴定范围，指导后续选择正确的生化试验鉴定板条（如葡萄球菌鉴定板条）或分子检测方法。

九、 总结

触酶试验凭借其操作简便、成本低廉、结果快速（通常数秒内获得）且信息价值高的显著优点，成为临床微生物学实验室不可或缺的基础试验。其核心价值在于高效区分关键病原菌组群，尤其在革兰阳性球菌的初步鉴定中地位不可替代。严格遵循标准化操作流程（尤其是使用非血平板菌落、新鲜试剂、立即观察、设立阴阳对照）并理解潜在的干扰因素（如假阳性/假阴性来源）至关重要，这是确保实验结果准确可靠、为临床提供有效病原学诊断依据的基础。掌握触酶试验的原理与应用，是每一位微生物学工作者必备的核心技能。

参考文献

  1. Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI). Principles and Procedures for Detection and Characterization of Bacteria and Fungi. M54. Clinical and Laboratory Standards Institute.
  2. Jorgensen, J. H., Pfaller, M. A., Carroll, K. C., Funke, G., Landry, M. L., Richter, S. S., & Warnock, D. W. (Eds.). (2015). Manual of Clinical Microbiology (11th ed.). ASM Press. (重点参考细菌鉴定相关章节)
  3. Isenberg, H. D. (Ed.). (2004). Clinical Microbiology Procedures Handbook (2nd ed.). ASM Press.
  4. Winn, W. C., Allen, S. D., Janda, W. M., Koneman, E. W., Procop, G. W., Schreckenberger, P. C., & Woods, G. L. (2006). Koneman's Color Atlas and Textbook of Diagnostic Microbiology (6th ed.). Lippincott Williams & Wilkins.