基本介紹

定義：描述水溶液的酸堿性強(qiáng)弱程度，也稱氫離子濃度指數(shù)、酸堿值。

定義式為pH=-lg[H⁺]  

• [H⁺]指的是溶液中氫離子的活度（稀溶液下可近似按濃度處理），單位為mol·L^-1。

• 這個概念是1909年由丹麥生物化學(xué)家Søren Peter Lauritz Sørensen提出，p代表德語Potenz，意思是力量或濃度，H代表氫離子（H⁺）。有時候pH也被寫為拉丁文形式的pondus hydrogenii。

• 常溫下（298K） pH<7，溶液呈酸性；

  pH>7，溶液呈堿性；

  pH=7，溶液呈中性。

 

測定方法

酸堿指示劑法

在待測溶液中加入pH指示劑，不同的指示劑根據(jù)不同的pH會變化顏色，如石蕊試劑、無色酚紅試劑。

pH試紙法

pH試紙有廣泛試紙和精密試紙，用玻棒蘸取待測溶液到試紙上，根據(jù)試紙的顏色變化，對照比色卡得到溶液的pH。

pH計(jì)法

pH值是水溶液中氫離子活度的方便表示方法。pH值定義為水溶液中氫離子活度(aH⁺)的負(fù)對數(shù)，即pH= -lgaH⁺，但氫離子活度卻難以由實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確測定。為使用方便，溶液的pH值規(guī)定為由下式測定：

式中E為含有待測溶液(pH)的原電池電動勢，V ;

Es為含有標(biāo)準(zhǔn)緩沖液（pHs)的原電池電動勢，V ;

k為與溫度（t，°C）有關(guān)的常數(shù)。

k=0.05916+0.000198（t-25）

由于待測物的電離常數(shù)、介質(zhì)的介電常數(shù)和液接界電位等諸多因素均可影響pH值的準(zhǔn)確測量，所以實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)值只是溶液的近似pH值，它不能作為溶液氫離子活度的嚴(yán)格表征。盡管如此，只要待測溶液與標(biāo)準(zhǔn)緩沖液的組成足夠接近，由上式測得的pH值與溶液的真實(shí)pH值還是頗為接近的。溶液的pH值使用pH計(jì)（酸度計(jì)）測定。水溶液的pH值通常以玻璃電極為指示電極、飽和甘汞電極或銀-氯化銀電極為參比電極進(jìn)行測定。pH計(jì)測量溶液的pH，可以精確測量到小數(shù)點(diǎn)后2-3位。

 

細(xì)胞培養(yǎng)基的pH分析☆

• 動物細(xì)胞大多數(shù)需要輕微的堿性條件，適宜pH在7.2～7.4之間，偏離此范圍可能對細(xì)胞生長產(chǎn)生有害的影響。但各種細(xì)胞對pH的要求也不完全相同，原代培養(yǎng)的細(xì)胞一般對pH的改變耐受力差，無限細(xì)胞系耐受力較強(qiáng)。

•  細(xì)胞培養(yǎng)基的pH值通常需經(jīng)校正的pH計(jì)來測定。

•  酚紅是細(xì)胞培養(yǎng)基中最常用的pH指示劑。酚紅通常對含血清的細(xì)胞培養(yǎng)基生產(chǎn)的生物制品質(zhì)量并不會產(chǎn)生明顯影響，也可通過純化技術(shù)去除，但酚紅在無血清細(xì)胞培養(yǎng)基中可能帶來胞內(nèi)鈉/鉀失衡，影響細(xì)胞生長。根據(jù)細(xì)胞培養(yǎng)基中酚紅顏色的改變，初步判斷培養(yǎng)基pH的改變，需要實(shí)驗(yàn)員一定的經(jīng)驗(yàn)積累。

1. 一般情況下，培養(yǎng)基顏色開始變紫，標(biāo)志著pH的升高，培養(yǎng)基開始變堿；

2. 一般情況下，培養(yǎng)基顏色開始變黃，標(biāo)志著pH的降低，培養(yǎng)基開始變酸。

備注：一般情況下，可以通過酚紅的指示作用判斷培養(yǎng)基的pH值，但一些特殊的細(xì)胞培養(yǎng)基（如部分無血清培養(yǎng)基）中酚紅的含量與普通細(xì)胞培養(yǎng)基中的酚紅含量不同，不能通過肉眼觀察或通過經(jīng)驗(yàn)來判定pH值，建議使用pH計(jì)進(jìn)行測定。

 

細(xì)胞培養(yǎng)基pH值改變的原因及解決辦法

pH值升高都有哪些原因？

① 隨著培養(yǎng)基開蓋時間的增長，pH值會不斷升高；

--- 培養(yǎng)基中CO2揮發(fā)，導(dǎo)致溶液堿性升高。

② 培養(yǎng)基存儲條件不合適；

③ 操作時間過長。
 

如何解決pH值升高的問題？

① 完全培養(yǎng)基盡量現(xiàn)配現(xiàn)用，2~8℃下保存一周內(nèi)使用完；

② 培養(yǎng)基在2~8℃下避光保存；

③ 避免操作時間過長。操作時間快速、減少同時進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)數(shù)量。

 

pH值降低都有哪些原因？

①  在細(xì)胞生長過程中，產(chǎn)生細(xì)胞代謝產(chǎn)物乳酸，乳酸蓄積，pH值通常會下降；

② 培養(yǎng)瓶蓋擰得過緊；

--- 細(xì)胞代謝產(chǎn)生的CO2無法溢出，溶解于培養(yǎng)基中導(dǎo)致酸性變強(qiáng)。

③ NaHCO3緩沖系統(tǒng)緩沖能力不夠；

④ 細(xì)菌、酵母或真菌污染等。

 

如何解決pH值降低的問題？

① 及時傳代、提高傳代比例或降低血清量；

② 適當(dāng)松開瓶蓋；

③ 增加培養(yǎng)液中NaHCO3濃度或減少培養(yǎng)箱內(nèi)CO2濃度（NaHCO3含量在2.0 g/L到3.7 g/L之間時，對應(yīng)的CO2濃度為5~10%）；

④ 若是微生物污染造成的，需及時丟棄培養(yǎng)基，并對操作、培養(yǎng)空間進(jìn)行消毒處理。

 

在什么情況下選擇HEPES緩沖體系呢？

在開放式培養(yǎng)條件下（非5%CO2的培養(yǎng)環(huán)境），細(xì)胞代謝產(chǎn)生的CO2迅速溢出，pH迅速升高，使用HEPES緩沖液體系，可以防止培養(yǎng)基pH值迅速變動。

 

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