Питательные среды. 2
Питательные среды
Известно очень много
Выбор питательной среды зависит в значительной степени от цели эксперимента. Герберт настойчиво высказывался за повсеместное использование синтетических питательных сред. Од нако следует признать, что они обладают рядом практических неудобств. Микроорганизмы, выравненные на таких питательных средах, обычно фенотепически отличаются от выращенных на питательных средах, естественного происхождения типа бульона (например, по составу и ло скорости деления). Размножение микроорганизмов на таких средах обычно легче подавляется избыточной аэрацией или токсическими катионами; они также более чувствительны к нарушениям баланса между некоторыми составными частями питательной среды, особенно аминокисло тами. Многие бактерии нуждаются в большом числе факторов роста, и для некоторых из них до сих пор не найдены искуст венные среды, на которых они могли бы размножаться. Воз можно, что все эти неудобства со временем будут преодолены но пока среды неизвестного состава типа бульонов, приготов ленных из перевара, используются весьма широко, хотя они и вносят в эксперимент неконтролируемые факторы.
В литературе опубликованы результаты количественных ана лизов многих питательных сред природного происхождения, что является определенным шагом на пути к их стандартизации Однако данными этих анализов следует пользоваться с осторожностью, поскольку результаты определений, проведенных независимо друг от друга, демонстрируют существенные различия состава различных партий одной и той же питательной среды. Более того, при проведении анализов обычно игнорируется наличие в питательных средах многих существенно важных составных частей, хотя ясно, что компоненты, требуемые в следовых количествах, например витамины и катионы, могут присутствовать в исключительно малой концентрации. При этом может оказаться, что размножение бактерий идет нормально, тогда как процессы типа споруляции или адсорбции фага ингибируются.
В состав сред, применяемых для выращивания бактерий, входят необходимые для построения белков цитоплазмы элементы: азоты, углерод, водород, кислород, неорганические соединения, содержащие фосфор, калий, серу, натрий, магний, железо, микроэлементы: кобальт, йод, марганец, бор, цинк, молибден, Медь и др. Все перечисленные элементы должны находиться в питательной среде в удобоусвояемом для данного микроорганизма соединении, причем требования различных микробов в этом отношении неодинаковы. Потребность в кислороде и водороде бактерии удовлетворяют главным образом за счет поступающей в клетку воды.
По характеру усвоения азота патогенные микроорганизмы делятся следующим образом: одни из них извлекают азот из простых аммонийных соединений, другие нуждаются в аминокислотах, третьи расщепляют высокомолекулярные вещества — пептоны, представляющие собой продукты неполного ферментативного переваривания белков. Строго паразитические виды бактерий размножаются только в присутствии нативного, т. е. неизмененного, белка.
Источником углерода для патогенных бактерий являются главным образом различные углеводы: сахар, многоатомные спирты, органические кислоты и их соли.
Потребность бактерий в неорганических элементах удовлетворяется прибавляемыми к питательной среде солями: NaCI. KH2PO, K2HPO4 и т. д. Микроэлементы, выполняющие роль катализаторов химических процессов, необходимы в ничтожно малых количествах и поступают в питательную среду с пептоном , неорганическими солями и водой.
Наряду с перечисленными органическими и неорганическими элементами бактерии нуждаются в ростовых факторах, которые по своей роли соответствуют витаминам для животных. Источником факторов роста являются прибавляемые к питательной среде продукты растительного и животного происхождения, содержащие в своем составе никотиновую, пантатеновую, парабензойную кислоты, витамины А, В, С и др.
Питательные вещества могут усваиваться микробами только при определенной реакции питательной среды, так как прони цаемость оболочек микробных клеток изменяется в зависимости от рн среды.
Потребность в питательных веществах
и физических условиях у различных
видов микробов неодинакова и
этим исключается возможность
По консистенции различают плотные и жидкие питательные среды. Плотные питательные среды готовят из; жидких посред-ством прибавления к ним клеевых вещество агара или желати-на. Агар-агар (по малайски - желе)—продукт растительного происхождения, добываемый из морских водорослей. В воде агар растворяется при температуре 80-86°С, застудневает при 36 - 40 С. Применение агаровых сред благодаря их способности сохранять плотность при температуре 37°С дало возможность выращивать патогенных микробов при оптимальной для боль-шинства из них температуре на плотных средах. Желатин-вещество белковой природы животного происхождения. В теплой иоде при температуре 32-34°С он набухает и растворяется, а, при более низкой температуре превращается в студень. Однако при рН ниже 6,3 и выше 7,0 плотность желатина уменьшается, и он плохо застывает.
Исходные продукты для приготовления питательных сред. Для приготовления питательных сред используют:
• Продукты животного происхождения (мясо, рыба, казеин, молоко, яйца, кровь и т. д.).
• Продукты растительного происхождения (картофель и др.).
• Органические и неорганические соединения определенного химического состава.
Питательные среды, приготовленные из продуктов растительного и животного происхождения, несмотря на то, что они не могут быть стандартны и не имеют определенного химическото состава, находят широкое применение в практике микробиологии. Синтетические питательные среды, составленные химических соединений, используют преимущественно для изучения обмена веществ микробной клетки.
Требования, предъявляемые к питательным средам. Питательные среды должны:
• Содержать необходимые для питания микроба шггателып вещества.
• Иметь реакцию рН, оптимальную для выращиваемого вида
микроба.
• Иметь достаточную влажность, так как микробы питаются по
законам диффузии и осмоса.
• Обладать изотоничноегью.
Быть стерильными, обеспечивая тем самым возможность выращивания чистых культур микробов.
Питательные среды подразделяются на среды общего назначения и специальные.
К первой группе относятся мясо-пептонные: агар, бульон, питательный желатин. Среды общего назначения используют для выращивания многих патогенных микробов и применяют в качестве основы для приготовления специальных сред, добавляя к ним кровь, сахар, молоко, сыворотку и другие ингредиенты, необходимые для размножения того или иного вида микроба.
К специальным питательным средам
относятся элективные (Избирательные)
и дифференциально-
Элективные (избирательные) среды. Принцип создания элективных питательных сред основан на удовлетворении основных биохимических и энергетических потребностей того вида микроба, для культивирования которого они предназназначены. Определенный состав и концентрация питательных микроэлементов, ростовых факторов при строго значении рН обеспечивают оптимальные условия для выращивания одного или нескольких видов микроорганизмов. При посеве на них материала, содержащего смесь различных микроорганизмов, раньше всего будет проявляться рост того вида, для которого данная среда будет элективной.
Дифференциально-
Дифференциально-
Среды для выявления протеолитической и гемолитической способности микробов, содержащие в своем составе белковые вещества: кровь, молоко, желатин, свернутую кровяную сывооротку и т. д.
• Среды с индифферентными химическими веществами, которые служат источником питания для одних видов микробов и не усваиваются другими видами.
• Среды с углеводами и многоатомными спиртами для обнаружения соответствующих ферментов.
• Среды для определения редуцирующей способности микробов
В состав дифференциально-
Сухие питательные среды. Приготовление питательных cpeд — один из наиболее ответственных и трудных участков работы бактериологической лаборатории. В связи с этим биопромьш ленность выпускает стандартные, консервированные, сухие пи тательные среды, различного назначения, для культивирования микроорганизмов.
Приготовление обычных питательных сред. Основой для при готовления этих сред служит мясная вода, содержащая экстрак тивпые вещества
Посуда. Питательные среды готовят в кастрюлях, эмалиро ванных или из нержавеющей стали. Готовые питательные среды разливают во флаконы, пробирки, чашки.
Новую стеклянную посуду кипятят в
1—2% растворе соляной кислоты для
нейтрализации растворимой
Мясная вода.
1. 500 г свежей говядины или телятины, освобождают от костей жира и сухожилий, пропускают через мясорубку, фарш заливают 1 литром водопроводной воды, хорошо размешивают. Оставляют на сутки и прохладном месте или помеща-ют на 2 часа в термостат.
2. Мясную пасту отжимают через марлю, кипятят в течение 5 мин. Для свертывания белков, дают остыть. Фильтруют через ватный фильтр, доливают водой до первоначального объема. Мясную воду разливают во флаконы, стерилизуют 20-30 минут при 120° и сохраняют в темном место. Она имеет вид прозрачной желтоватой жидкости слабокислой реакции (рН 6,2—6,4), без белков. В мясной воде содержится небольшое количество аминокислот, солей, углеводов, факторов роста и экстрактивных веществ. Для приготовления обычных питательных сред к мясной воде прибавляют сухой пептон, который является первичным продуктом гидролиза белка и состоит из смеси альбумоз, полипептидов и аминокислот, полученных путем пептического или триптического переваривания.
На мясокомбинатах для производства сухого пептона исполъзуют фибрин, кровь и другие отходы. Сушат пептон в распылительной вакуум-сушилке.
Жидкий пептон можно приготовить в лабораторных условиях путем пептического переваривания белков.
Пептон Мартена. Свиные желудки (не промытые водой) с обильным слизистым слоем очищают от пленок, жира и пропускают через мясорубку. К фаршу прибавляют воду и соляную килоту в следующем соотношении: фарш из свиных желудков 250г . вода водопроводная, нагретая до 50°, 1000 мл, соляная кислота {удельный вес 1,18) 10 мл. Смесь выдерживают в термостатепри 50°. Через 24 часа пептон прогревают в автоклаве при 100° и фильтруют, фильтрат подщелачивают 10% раствором NaOH до щелочной реакции по лакмусу. После этого фильтрат разливают 11 колбы и стерилизуют при 115°С 30 минут.
Для приготовления бульона пептон Мартена смешивают с равным объемом мясной воды, устанавливают необходимую ре-акцию, кипятят 30 минут, фильтруют и стерилизуют при 115° 30 минут.
Мясо можно переваривать с помощью трипсина — перевар Хоттингера, при этом более полно используют белки мяса, которые расщепляются до пептонов, полипептидов и свободных аминокислот. При тршггическом переваривании мяса получают в Ю раз больше бульона, чем при обычном методе.
Мясной перевар Хоттингера. Мясо, освобожденное от жира и сухожилий, нарезают небольшими кусочками, помещают в кастрюлю с кипящей водопроводной водой (в полуторном объеме) и кипятят 15—20 минут, затем мясо извлекают из жидкости и пропускают через мясорубку. Установив рН охлажденной до 40—45° жидкости, равный 8, заливают ею фарш. К полученной смеси добавляют сухой панкреатин в количестве 0,5—1% или поджелудочную железу из расчета 100 г железы на 1 л жидкости. Затем смесь снова подщелачивают до рН 8 и разливают ее в бутыль. Туда же добавляют 2—3% хлороформа и, закрыв бутыль резиновой пробкой, несколько раз встряхивают содержимое. Бутыль ставят на 7—14 суток при температуре 37°.
В результате переваривания мясной фарш превращается в гомогенный сероватый осадок, над которым находится совершенно прозрачная жидкость соломенно-желтого цвета. Перевар Хоттингера хорошего качества дает положительную реакцию на триптофан и содержит 560—860 мг% аминного азота. Для приготовления бульона к 1 части перевара прибавляют 6—7 частей воды.
Мясо-пептонный бульон (МПБ).
1. В 1 л мясной воды растворяют при подогревании и помешивании 10 г пептона (1%) и 5 г (0,5%) хлористого натрия. Рекомендуется брать 3 части хлористого натрия и 2 части дву-замещенного фосфорнокислого натрия. Смесь вводится в количестве 0,5%. Фосфорнокислый натрий стабилизирует реакцию среды и служит дополнительным источником фосфора. Устанавливают рН среды до 7,6—7,8, кипятят 30—45 минут до выпадения осадка.
2. Охлаждают, фильтруют через бумажный фильтр, доливают водой до первоначального объема, проверяют рН.
3. Разливают по пробиркам, флаконам и стерилизуют 15— 20 минут в автоклаве при 120°.
Концентрированный мясо-пептонный бульон готовят на особой мясной воде (1 кг мяса заливают 1 л воды). Такой бульон служит для выращивания анаэробных и других микробов. Мясо-пептонный агар (МПА).
1. К мясо-пептонному бульону для придания плотности добавляют 2—2,5% мелко нарезанного и промытого arap-aгapa.
2. Кипятят, помешивая до полного расплавления агара. В некоторых случаях для просветления среды прибавляют белок одного куриного яйца, смешанного с двойным количеством холодной воды. Среду помещают в автоклав на 45 минут при 115°. Свернувшиеся хлопья белка адсорбируют взвешенные частицы и осаждаются на дно.
Агар-агар получают путем специальной обработки морских водорослей. Он является веществом полисахаридной приро-ды, содержит незначительное количество азота и не пред-ставляет собой питательный субстрат. Студень, образуемый агар-агаром, расплавляется при 70— 100°С и застывает при 40—50°.
3. Проверяют и исправляют реакцию среды. Отстаивают и фильтруют через ватно-марлевый фильтр в горячем автоклаве или в специальной металлической воронке с двойными стенками, между которыми находится горячая вода.
4. Разливают среду через стеклянную воронку с зажимом в пробирки и флаконы и стерилизуют в автоклаве при 120° в течение 15—20 минут.
5. Из расплавленного стерильного мясо-пептоиного агара приготовляют скошенный и прямой агар (агар столбиком). В первом случае пробирки укладывают горизонтально до полного застывания, во втором — пробирки помещают в штатив вертикально.
В настоящее время
Постоянство состава, стандартность среды, простота и удобство в работе легкость транспортировки и хранения являются боль-шим преимуществом сухих питательных сред.
Определение рН (концентрации водородных ионов) питательной среды производят колориметрическим методом. Известно, что дистиллированная вода имеет рН 7 (отрицательный логарифм числа водородных ионов). Выше идут показатели щелочной реакции, ниже 7 — показатели кислой реакции. Для определения рН по метода Михаэлиса имеются наборы стандартов от рН 5,4 до рН 8,4, индикаторы — 0,1% раствор паранитрофенола 0,3% раствор меганитрофенола и компаратор.
Рис. 3. Компаратор Михаэлиса. 1-вид спереди; 2-вид сзади;
Определение рН производится в компараторе (рис. 4)— специальном штативе с 6 гнездами. В этих гнездах размещают пробирки в определенном порядке. Во 2-е гнездо ставят пробирку с 2 мл испытуемой среды, 4 мл дистиллированной воды и 1 мл ин¬дикатора, рядом в 1-е и 3-е—такие же пробирки и наливают в них по 2 мл испытуемой среды и 5 мл дистиллированной воды. 5-е гнездо помещают пробирку с дистиллированной водой, в 4-и 6-е — стандарты с показателями, близкими заданной реакции Например, необходимо установить реакцию рН 7,4. В 4-е гнездо ставят стандартную пробирку с рН 7,2, а в 6-е—с рН 7,4. ЖелтоватыЙ цвет среды при описанном размещении пробирок копенсируется тем, что между пробирками со стандартом и источником света устанавливают пробирку, в которой налита среда без индикатора. Пробирку рассматривают на свет через сиж отверстия компаратора на фоне голубой пластинки. Если в при веденном примере цвет исследуемой среды совпадает с цветом стандарта рН 7,2, н необходимо приготовить среду с цветом стандарта рН 7,4, то ко нторой пробирке содержащей 2 мл испытуемой среды и индикатор, микроиипеткой прибавляют N/20 раствора NaOH (4% раствор NaOH, разведенный в 20 раз) до тех пор, пока цвет содержимого этой пробирки совпадет со стандартом рН 7,4. Так, для 2 мл среды потребовалось 0,32 мл N/20 .ЧаОН. Для приготовления 1000 мл среды необходимо произвети расчет по уравнению:
0,32-1000
х = —— = 160 (мл)
2
Т.е. к 1 л питательной среды нужно прибавить 160 мл N/20 раствора или 8 мл нормального раствора щелочи. Этот способ дает возможность установить рН больших количеств питательной реды.
Для определения рН плотных питательных
сред их расплавляют и наливают в
пробирки компаратора горячую
После установления соответствующего рН среду кипятят, фильтруют, осветляют, разливают во флаконы, пробирки и стерилизуют. Следует учитывать, что после стерилизации среда тановится более кислой.
Стерилизация питательных сред. Стерилизацию питательных сред осуществляют различными способами в зависимости от тех ингредиентов, которые входят в их состав.
1. Синтетические среды и все агаровые среды, не содержащие в своем составе нативного белка и углеводов, стерилизуют 15—20 мин в автоклаве при температуре 115—120°С.
2. Среды с углеводами и молоком (в состав которого входит лактоза), питательный желатин стерилизуют текучим паром при температуре 100°С дробно или в автоклаве при 112°С. Среды, в состав которых входят белковые вещества (сыворотка крови, асцитическая жидкость), обеспложиваются тиндализещией или фильтрованием.
3. Для стерилизации питательных сред, содержащих в своем составе нативные белки, пользуются фильтрацией через мембранные фильтры Зейтца.
Подготовленные к употреблению питательные среды проверяют на стерильность. Для этого их ставят в термостат при температуре 37°С. Среды, простерилизованные в автоклаве, выдерживают в термостате 1 сут., простерилизонанные текучим паром — 3 сут.
Техника посева микроорганизмов
Бактериологический метод—
Материалом для посева могут быть пересеваемые культуры бактерий, различные выделения животных и человека, ткани трупа, вода, почва, продукты питания.
Жидкий материал для посева берут петлей или пипеткой. При взятии петлей жидкость должна образовать в кольце петли тон куто прозрачную пленку—«зеркало». Пипетками пользуются н том случае, когда материал засевают в большом или точно отмеряемом объеме.
Рис. 4. Схема пересева культуры микробов из пробирки в пробирку
Способ взятия плотного материала определяется его консистенцией. При посевах чаще всего пользуются бактериальной петлей. Все манипуляции, связанные с посевом и выделением пкробных культур, производят над пламенем горелки. Бактериальную петлю прокаливают над пламенем непосредственно еред взятием материала, затем петлю остужают. Для этого при ресеве микробной культуры с пробирки горячую петлю погружают в конденсационную жидкость, а при пересеве с чашек петри прикасаются к поверхности питательной среды, свободой от микробного роста. Достаточно остуженная петля не вызывает шипения конденсационной жидкости и не растапливает агар при соприкосновении со средой. После окончания посева петлю прожигают повторно для уничтожения находящейся на ней микробной культуры или инфицированного микроорганизмами материала.
Пипетки и шпатели используемые для посевов, так же как и бактериальные петли, перед посевом прожигают, а после посевов опускают в дезинфицирующий раствор.
Перед посевом вся посуда проверяется на целостность, далее, на чашках Петри со стороны дна, на пробирках в верхней трети, надписывают название засеянного материала или ставят номер анализа и дату посева.
Техника посевов на плотные и жидкие питательные среды
1. При посеве в жидкую питательную среду петлю с находящимся на ней материалом погружают в среду. Если материал вязкий и с петли не снимается, его растирают на стенке сосуда, а затем смывают жидкой средой. Жидкий материал, набираемый в пастеровскую или градуированную пипетку, вливают в питательную среду.
2. При посеве на скошенный мясо-пептонный агар пробирку берут в левую руку между I и II пальцами, чтобы основание пpoбирки находилось на поверхности кисти руки и посев осуществлялся под контролем глаза. Пробку из пробирки вынимают пpaвой рукой V и IV пальцами, не прикасаясь к той части пробки, которая входит внутрь пробирки. Остальные 3 пальца правой руки остаются свободными для взятия бактериальной петли, посредством которой производится посев. Петлю держат, как писчее перо. После вынимания пробки пробирку с питательной средой держат в наклонном положении во избежание попадания нее посторонних микроорганизмов из воздуха.
Петлю с находящимся на ней пересеваемым материалом вво дят в пробирку до дна, опускают плашмя на поверхность пита тельной среды и скользящими движениями наносят штрих снизу вверх, от одной стенки пробирки к другой (Рис. 4).
3. При посеве на поверхность плотной питательной среды чашки Петри чашку держат в левой руке. Дно ее с одной стороны придерживают I и II пальцами, а с другой — IV и V пальцами, Крышку, приоткрытую настолько, чтобы в образовавшуюся щель свободно проходили петля или шпатель, фиксируют I и III или I и II пальцами (Рис. 5). Небольшое количество исследуемого материала втирают бактериальной петлей в поверхность питательной среды у края чашки. Затем петлю прожигают, чтобы уничтожить избыток находящегося на ней материала. Линию посева начинают с того места, в котором находится материалу.Бактериальную петлю кладут плашмя на питательную среду чтобы не поцарапать ее поверхности, и проводят штрихи по всей среде или по секторам, разграфив предварительно дно чашки (при условии, что среда прозрачна) на несколько равных частей. Нужно стараться, чтобы штрихи, наносимые петлей, располагались как можно ближе друг к другу, так как это удлиняет общую линию посева и дает возможность получить изоли-рованные колонии микроорганизмов.
Рис. 5. Посев на плотную питательную среду в чашки Петри.
Для равномерного распределения засеваемого материала по поверхности плотной питательной среды можно пользоваться иместо петли тампоном или шпателем.
При обилии в засеваемом материале микробов они растут в пленки, покрывающей всю поверхность питательной среды. Такой характер микробного роста получил название сплошного, или газонного. Посев газоном производят, когда нужно по-лучить большие количества микробной культуры одного вида.
4. Из материала, подлежащего посеву в толшу плотной питательной среды, готовят взвесь в стерильной водопроводной воде пли в изотоническом растворе. Набирают 0,1—1 мл взвеси в пипетку (в зависимости от степени предполагаемого микробного загрязнеиия) в выливают в пустую стерильную чашку Петри. Вслед за этим чашку заливают 15—20 мл мясо-пептонного агара, расплавленного и остуженного до температуры 40—45°С (при такой температуре пробирка со средой, приложенная к ще-ке, не должна вызывать ощущения ожога). Для равномерного распределения исследуемого материала в питательной среде за-крытую чашку с содержимым слегка вращают по поверхности стола,
5. Посев уколом в столбик питательной среды производят в пробирку со средой, застывшей в виде столбика. Пробирку берут в левую руку, как обычно, и в центре столбика до дна пробирки вкалывают петлю с находящимся на ней материалом.
Получение чистых культур
Чистой культурой микробов называют популяцию микроор ганизмов одного вида, полученную из изолированной микробной колонии. Под микробной колонией подразумевается потомство бактерий, возникающее в результате размножения одной мик робной клетки.
Выделение чистой культуры микробов
является обязательным эталом всякого
бактериологического
Для выделения чистых культур микробов из материалов, со держащих обильную смешанную микрофлору, предложено много различных методов. Наибольшее распространение получил метод механического разъединения микроорганизмов, находящихся в исследуемом материале, с целью получения изолированных колоний на поверхности или в глубине питательной среды.
Очень широко применяются элективные питательные среды, стимулирующие развитие тех микроорганизмов, чистую культуру которых предполагается выделить.

- Питательные среды
- Питательные среды в микробиологии
- Питательные среды для выращивания микроорганизмов
- Питательные среды и их классификация
- Питательные среды и их классификация
- Питательные среды и их классификация
- Питательные среды. Культивирование микроорганизмов
- Питательная ценность вторичного сырья в молочной промышленности, эффективное использование. Производство заменителей молока для сельско
- Питательная ценность молока и молочных продуктов
- Питательная ценность хлеба и виды хлебобулочных изделий
- Питательность кормов
- Питательность кормов
- Питательные вещества
- Питательные вещества и их значение в обмене веществ