Классификация питательных сред для выращивания микроорганизмов

Классификации питательных сред

I. По происхождению:

1. Естественные. Их готовят из естественных продуктов животного и растительного происхождения (мяса, молока, яиц, отрубей, картофеля, моркови, пивного сусла, сенного отвара, сливового или морковного сока, кокосового молока, сыворотки крови). Эти среды не имеют постоянного состава, а потому не стандартны. В настоящее время их используют в качестве добавок к искусственным средам.

2. Искусственные. Они содержат в качестве источников аминного азота высокомолекулярные органические компоненты (пептон, триптон, мясной экстракт, казеин), которые получают из продуктов животного и растительного происхождения, очищают и дегидратируют. Эти среды готовят из ингредиентов по определенной рецептуре, соответствующей ростовым потребностям культивируемых микроорганизмов. Состав их относительно постоянен, они стандартны, доступны и широко используются в диагностических лабораториях. Эта группа сред делится на:

а) простые среды, которые имеют достаточно простую рецептуру; в их состав входят источники аминного азота (пептон/триптон/мясной экстракт), а также соли, поддерживающие изотонические свойства и рН среды; предназначены для культивирования нетребовательных микроорганизмов. Примеры: мясная вода (МВ), пептонная вода, мясопептонный бульон (МПБ), мясопептонный агар (МПА).

б) сложные среды, которые получают путём добавления к простым питательным средам стимулирующих добавок — дрожжевого экстракта, сахаров, микроэлементов, витаминов, крови, сыворотки, гемина, пивного сусла и т. д., которые усиливают ростовые свойства и позволяют культивировать определенные виды микроорганизмов, в том числе привередливые.

3. Синтетические. Они состоят из низкомолекулярных неорганических и орга­нических соединений, в качестве источника аминного азота в эти среды входят аминокислоты. Синтетические среды имеют известный количественный и качественный состав ингредиентов: аминокислот, химически чистых аммонийных и азотнокислых солей, витаминов, микроэлементов и других факторов роста. Используют для культивирования микроорганизмов с целью получения вакцин и антибиотиков, изучения ростовых потребностей, а также для пассирования культур клеток.

II. По составу:

1. Минимальные — соответствуют минимальным потребностям микроорганизмов в питательных веществах. Мини­мальные среды используют в ге­нетических исследованиях.

2. Полные — содержат все необходимое для роста бактерий.

III. По консистенции:

1. Жидкие (мясо-пептонный, сахарный, кровяной, желчный бульоны, пептонная вода, молоко).

2. Полужидкие — содержат 0,5% агара (полужидкий агар).

3. Плотные – содержат уплотнители, придающие среде желеобразную консистенцию. В качестве уплотнителей могут использоваться:

· агар (по-малайски желе) – очищенный полисахарид из морских водорослей, который добавляют к жидким средам в концентрации 1–3% (обычно 15–20г/л). Плавится при 100 0 С, застывает — ниже +45 0 С; разлагают его немногие бактерии;

· желатин — он разжижается многими микроорганизмами и имеет низкую температуру плавления (26-30 0 С), поэтому редко используется в качестве уплотнителя;

· силикагель — используется в случаях, когда требуются плотные среды, не содержащие органических компонентов (для хемолитотрофов).

4. Свёрнутые — плотные среды, содержащие сыворотку крови или яичный белок, которые в процессе температурной коагуляции приобретают плотность.

5. Сыпучие — пшено, отруби и др., используют для длительного хранения микроорганизмовна поверхности среды.

IV. По назначению:

1. Общего назначения, основные (МПБ, МПА). На них растут многие нетребовательные микроорганизмы (псевдомонады, энтеробактерии, стафилококки).

2. Элективные (селективные, избирательные) содержат вещества, подавляющие рост сопутствующей микрофлоры и усиливающие рост определенных видов или родов микроорганизмов. В качестве селективных добавок используют антибиотики, антисептики (фурагин), анилиновые красители (феноловый красный, метиленовый синий, эозин, малахитовый зеленый), соли (теллурит калия, 4-9% NaCl, селенит натрия), желчь. Примеры элективных сред: для стафилококков — желточно-солевой агар, для синегнойной палочки – фурагиновый агар.

3. Дифференциально-диагностические позволяют отдифференцировать по внешнему виду колоний и биохимической активности одну группу микроорганизмов от другой при посеве биологического материала со смешанной микрофлорой. Содержат углеводы, индикаторы рН, селективные добавки. Примеры дифференциально-диагностических сред: для энтеробактерий — Эндо, Левина, Плоскирева, для клебсиелл — лактозо-бромтимоловый агар с пенициллином, для Clostridium difficile — фруктозо-циклосерин-цефокситиновый агар.

4. Индикаторные. В состав таких сред кроме индикатора рН (табл. 6) входят углеводы, либо аминокислоты, при разложении которых изменяется рН и как следствие этого — цвет среды.

Источник

Питательная среда

Питательная среда – жидкий, полужидкий или плотный субстрат, используемый для выращивания микроорганизмов (грибов, бактерий и прочее) в лабораторных и производственных условиях [4] .

Содержание:

При культивировании микроорганизмов важно создать оптимальные условия для их роста. Одним из основных факторов успешного культивирования является состав и свойства питательной среды. Универсальной питательной среды, пригодной для роста и развития всех без исключения микроорганизмов не существует, поскольку конструктивные и энергетические процессы микробов различны [3] [1] .

Питательные среды

1. Жидкая питательная среда (мясо-пептонный бульон или МПБ) [2] .; 2. Полужидкая среда (мясо-пептонный желатин или МПЖ) [2] .; 3. Плотная питательная среда (мясо-пептонный агар или МПА) [2]

Виды питательных сред

По составу питательные среды делят на:

1. Синтетические – представляют собой водные растворы химически чистых соединений в установленных дозировках. Состав таких питательных сред полностью известен, но используются они для немногих видов нетребовательных к питанию микроорганизмов [1] .
2. Натуральные или естественные – состоят из продуктов животного или растительного происхождения. Химический состав таких сред сложен и точно не определен. К ним относят мясопептонный бульон и агар, солодовое сусло, сусло-агар, обезжиренное и гидролизованное молоко, отвары овощей [1] .

По целевому назначению питательные среды делят на:

1. Основные – применяются для выращивания многих бактерий. К ним относят мясопептонный бульон (МПБ), триптические гидролизаты рыбных, мясных продуктов, казеина. Основные среды служат для приготовления сложных питательных сред. К ним добавляют молоко, сахар, кровь и прочие ингредиенты [1] .
2. Селективные (избирательные) – предназначены для выделения и накопления микроорганизмов определенных видов или групп из объектов, содержащих разнообразную микрофлору. Сопутствующие микробы или совсем не растут на селективных средах или развитие их сильно подавляется. Разработка таких питательных сред основывается на биологических особенностях конкретных микроорганизмов, отличающих их от многих других [1] .
3. Дифференциально-диагностические – позволяют быстро устанавливать и отличать группы микроорганизмов друг от друга. Их состав подбирается с расчетом четкого выявления характерных свойств конкретного вида. Во многих случаях это достигается введением в среды специальных красителей-индикаторов, окрашивающих колонии определяемых микробов в конкретные цвета [1] .

По физическому состоянию питательные среды делят на:

1. Жидкие (бульоны) – используют для накопления биомассы микробов, продуктов их метаболизма, а так же для выявления физиолого-биохимических особенностей микроорганизмов [1] .
2. Полужидкие – питательные среды, содержащие от 0,08 до 0,7% агара [1] .
3. Плотные – готовятся из жидких питательных сред, путем добавления желирующих веществ – агара или желатина (1,5–2,0%). Данные вещества при растворении в горячей воде формируют коллоидный раствор, дающий при охлаждении плотный гель (студень). Студеобразные среды возможно расплавить при помощи нагревания. Плотные среды используют для выделения чистых культур микроорганизмов: в диагностических целях, для количественного учета микроорганизмов, определения протеолитической и антагонистической активности [1] .
4. Сухие – выпускаются специализированными предприятиями, используются в микробиологических целях. Перед использованием в них добавляют воду и стерилизуют [1] .

Культура бактерии Xanthomonas axonopodis

Селективная питательная среда [5]

Требование к питательным средам

Для культивирования микроорганизмов используют различные по составу питательные среды. Но все они должны соответствовать ряду общих требований:

• содержать полный набор веществ необходимых для питания, выращиваемого микроорганизма, в легко усвояемой форме;
• обладать оптимальной влажностью, вязкостью, кислотностью среды (pH);
• быть изотоничными ( с осмотическим давлением равным осмотическому давлению внутри клетки);
• по возможности – быть прозрачными [3][1] .

Основные компоненты любой питательной среды – источники азота и углерода. Их количественное отношение является определяющей характеристикой большинства сред [3] .

Автотрофные микробы требовательны к наличию углекислого газа, поскольку его концентрация в воздухе составляет только 0,03 %. Для обеспечения питательных сред углекислым газом вносят обычно карбонат кальция (СаСО₃), иногда – гидрокарбонат натрия (NaHCO₃), либо другие карбонаты. В некоторых случаях через среду продувают воздух, искусственно обогащенный углекислым газом до 1–5% [3] .

Гетеротрофные организмы успешно развиваются на средах, содержащих источники углерода в виде органических соединений. В зависимости от индивидуальных особенностей гетеротрофные микроорганизмы используют разнообразные органические соединения – спирты, органические кислоты, углеводы, углеводороды, ароматические соединения. Обычно в лабораторной практике в качестве источника углерода применяют глюкозу, поскольку именно это соединение углерода легче всего утилизируется микробами [3] .

Потребности в источниках азота удовлетворяются азотосодержащими соединениями, с разной степенью восстановленности азота. В основном, это соли аммония, вносимые в питательную среду в форме сульфатов и хлоридов. При использовании этих веществ необходимо учитывать их высокую физиологическую кислотность, влияющую на кислотность среды и развитие микроорганизмов. Кроме того, потребность в азоте удовлетворяется нитратами. Нитриты используются очень редко, поскольку токсичны для многих микроорганизмов [3] .

Не маловажными для построения веществ микробной клетки являются соединения фосфора, серы, калия, магния, кальция и других элементов, которые так же должны содержаться в питательной среде в доступной форме. Их потребность удовлетворяется за счет минеральных солей [3] .

Потребность в сере удовлетворяются сульфатами. В фосфоре – солями фосфорной кислоты. Все необходимые металлы и прочие элементы – в форме катионов или анионов неорганических солей. В частности, источник магния – сульфат магния (MgSO₄), натрия – хлорид натрия или поваренная соль (NaCl), кальция – хлорид кальция (CaCl₂) или карбонат кальция (CaCO₃).

Для нормального развития микробов, в том числе бактерий, необходимы так называемые факторы роста (аминокислоты, азотистые основания, витамины, жирные кислоты, железоприны и многие другие соединения). Их добавляют в питательные среды в значительно меньшем количестве, чем макроэлементы [3] .

Потребность в нескольких аминокислотах удовлетворяют, добавляя гидролизат белка. Для его получения используют белки животного или растительного происхождения. В первом случае это мясо, рыба, желатин, казеин. Во втором – семена сои, подсолнечника, кукурузы. Источником аминокислот могут служить клетки микроорганизмов – дрожжи, водоросли, бактерии [3] .

Гидролиз проводится с использованием протеолитических ферментов, кипячением крепких щелочей или минеральных кислот. Некоторые натуральные вещества (дрожжевой или кукурузный экстракт) содержат несколько факторов роста (минеральные соли, витамины, аминокислоты) [3] .

Использование питательных сред

Питательные среды используются для:

• выделения чистых культурбактерий из биогенных и абиогенных объектов;
• для определения культуральных и ферментативных свойств микробов;
• для определения устойчивости микробов к химическим, биологическим и физическим факторам;
• для накопления микробной биомассы и продуктов биосинтеза;
• для хранения музейных культур [4] .

Источник

Классификация питательных сред

Питательные среды классифицируются по происхождению, консистенции, составу, целевому назначению.

А. По происхождению питательные среды делятся на естественные, искусственные, синтетические.

Естественными питательные среды называются в тех случаях, когда для выращивания микроорганизмов используются натуральные продукты (молоко, свернутая сыворотка и др.).

Искусственные питательные среды – это среды, которые готовятся по специальным прописям из различных продуктов, например, мясо-пептонный агар (МПА) или мясо-пептонный бульон (МПБ).

И естественные, и искусственные среды могут быть растительного (картофельная среда) или животного(молочные, мясные среды) происхождения.

Синтетическими питательными средами называются такие, которые состоят из растворов химически чистых соединений в точно установленных дозировках . Синтетические среды используются, когда выращиваемую бактериальную клеточную массу необходимо освободить от балластных органических соединений, входящих в состав обычных питательных сред.

Например, синтетические среды необходимы при получении бактериальных аллергенов или при изучении метаболических потребностей микроорганизмов. Преимущество таких питательных сред состоит в том, что они легко воспроизводимы, так как имеют постоянный состав.

Б. По консистенции различают питательные среды жидкие, полужидкие и плотные.

Жидкиесреды готовят, используя экстракты, растворы, гидролизаты различных исходных продуктов. Таким образом, вещества, необходимые для питания бактерий, находятся в растворенном состоянии. (Примеры: МПБ, солевой бульон и др.).

Полужидкие среды готовятся на основе жидких с добавлением в их состав 0,2-1% агара-агара или другого уплотнителя. Уплотнители – вещества, придающие средам требуемую консистенцию. В качестве уплотнителя чаще всего используется агар-агар (по-малайски – желе) – это полисахарид — продукт переработки некоторых морских водорослей; он плавится при температуре 80-86 о С, а затвердевает при 40 о С). Желатина тоже является уплотнителем; она представляет собой экстракт из тканей, содержащих много коллагена (костной или хрящевой). Желатину добавляют в питательные среды в количестве 10-22%. Температура плавления желатины – 25 о С, что делает её неудобной для выращивания большинства микроорганизмов; оптимальная температура культивирования которых составляет 37 о С.

Кроме того, некоторые бактерии выделяют протеолитические ферменты, разлагающие желатину.

Плотные питательные среды тоже готовятся на основе жидких, но содержащие агар-агара должно быть не менее 1,5-2%. (Примеры: МПА, сахарный агар).

Таким образом, консистенция питательных сред определяется количеством содержащихся в их составе агара-агара.

В. По составу питательные среды могут быть простыми и сложными.

Простыесодержат минимальное количество компонентов (например: МПБ, МПА).

Сложные готовятся путём добавления к простым определённых дополнительных компонентов (крови, сыворотки, глюкозы и др.).

Г. По целевому назначению питательные среды делят на основные, элективно-селективные, дифференциально-диагностические, транспортные.

К основным относятся среды, применяемые для выращивания многих бактерий (примеры МПА, МПБ).

Элективно-селективные среды предназначены для избирательного выделения и накопления микроорганизмов определённого вида (или определённой группы) из материалов, содержащих разнообразную постороннюю микрофлору. При этом состав сред определяется биологическими особенностями, по которым данный микроорганизм отличается от большинства других. Компоненты таких питательных сред обеспечивают преимущественный рост искомых микроорганизмов и (или) подавление в той или иной степени рост сопутствующей микрофлоры.

По консистенции эти среды могут быть жидкими(например: 1% пептонная вода для выделения холерного вибриона) или твёрдыми (желточно-солевой агар для выделения стафилококков).

Дифференциально-диагностические среды предназначены для разграничения отдельных видов или типов микроорганизмов.

Состав таких питательных сред основан на том, что отдельные виды (или типы) бактерий различаются между собой по биохимической активности вследствие неодинакового набора ферментов.

В состав таких сред входит обычно:

Ÿ питательная основа (МПБ или МПА), обеспечивающая рост изучаемых микроорганизмов;

Ÿ субстат, выявляющий наличие ферментов (например, лактоза, глюкоза);

Ÿ индикатор. Индикаторы – это вещества, меняющие свой цвет в зависимости от рН среды. Их используют не только для определения кислотности среды, но и вводят в состав питательной среды для выявления биохимических свойств микробов.

Изменение цвета среды указывает на образование кислоты или щёлочи в результате ферментативной деятельности микробов (например: индикатор Андреде в кислой среде имеет красную окраску, при нейтральном значении рН-бесцветную; аналогичным образом действует индикатор фуксин).

Примеры дифференциально-диагностических сред: среда Эндо, позволяющая отличать лактозоположительные и лактозоотрицательные энтеробактерии; жидкая среда Раппопорт, выявляющая различия тифозных и паратифозных бактерий и многие другие.

Выделяют транспортные среды (консервирующие), которые используются для первичного посева и транспортировки исследуемого материала. Они предотвращают отмирание патогенных микроорганизмов и способствуют подавлению сапрофитов. К этой группе относятся: глицериновая смесь, глицериновый консервант с солями лития и др.

Приведённая классификация в большой степени условна, так как некоторые среды могут быть одновременно и дифференциально-диагностическими, и селективными (например, среда Плоскирева, ЖСА и другие).

В настоящее время в лабораторной практике часто используются сухие питательные среды, которые выпускаются в виде полуфабрикатов. Для их производства используется рентабельное непищевое сырьё, отходы мясной и рыбной промышленности. Применение сухих сред избавляет лаборатории от трудоёмкого процесса приготовления обычных сред, позволяет получать сопоставимые результаты в разных лабораториях и приближает к разрешению вопроса о стандартизации питательных сред. Технология приготовления таких сред проста, она указана на этикетке. Сухие питательные среды удобны в транспортировке и хранении.

Источник