Защо се използват елективни хранителни среди? Избираеми културни медии

Хранителните среди в микробиологията са субстрати, върху които се отглеждат микроорганизми и тъканни култури. Използват се за диагностични цели, изолиране и изследване на чисти култури от микроорганизми, производство на ваксини и лекарства, както и за други биологични, фармацевтични и медицински цели.

Класификация на микробиологичните хранителни среди

В микробиологията хранителните среди се делят на:
- среди с определен и неопределен състав;
- естествени, полусинтетични и синтетични;
- основни, диагностични, избираеми;
- плътни, полутечни, течни, сухи, гранулирани.

Естествените хранителни среди са тези, които са получени от естествени материали: кръв, месо, протеини, животински органи, растителни екстракти и растителни материали. Примери за такива среди включват месен бульон, суроватка, бирена мъст, инфузии на сено, агар-агар, кръв и жлъчка. Естествените среди се отнасят до среди с несигурен състав, които в различно време могат да имат различни количества от определени компоненти.

Полусинтетичните среди също се считат за среди с несигурен състав. Те се приготвят на базата на естествени хранителни среди, но към тях се добавят вещества, които гарантират активно възпроизвеждане на културите. Културите се отглеждат на полусинтетични среди за производство на витамини, аминокиселини и антибиотици за индустриални фармацевтични продукти.

Синтетичните среди се приготвят от съставки с известен състав, в известни концентрации и съотношения, следователно тези среди принадлежат към среди с определен състав. С тяхна помощ те изучават метаболизма на микроорганизмите, техните биологични и физиологични свойства и възможността за получаване на вещества, които потискат или, обратно, стимулират тяхното развитие.

Основни, избираеми и диагностични културни среди

Основните среди се използват за отглеждане на различни микробни култури, както и като основа за получаване на елективни и диагностични среди. Основните среди, например, включват месен бульон, месен агар, пивна мъст и бульон Hottinger. За различни култури някои компоненти се добавят към основната среда за стимулиране на растежа - това могат да бъдат витамини, аминокиселини и естествени екстракти. По този начин причинителят на магарешка кашлица се отглежда върху среда с добавяне на кръв.

Елективни среди - среди за селективно (селективно) отглеждане на биологични култури. Съставът на средата е подбран така, че да бъде оптимален за един вид или група близкородствени бактерии и да потиска развитието на бактерии от други видове. Например добавяне на натриев хлорид към средата в определена концентрация инхибира растежа на всички бактерии с изключение на стафилококи. С помощта на избираеми култури се получават чисти култури за по-нататъшно размножаване и натрупване.

За идентифициране на микроорганизми се използват диагностични среди. Въз основа на промените в средата и нейния химичен състав (промени в цвета на средата, поява на газови мехурчета и др.) се определя вида на бактериите. Към такива среди често се добавят химически индикаторни багрила като кристално виолетово, малахитово зелено, метиленово синьо, фузин и други. Те помагат за разделянето на близки култури. Например, в розовата среда Endo, оцветена с фузин, Е. coli образува червени колонии, а тифните и дизентерийните колонии от бактерии са безцветни.

Хранителните среди са в основата на бактериологичните изследвания. Те служат за изолиране на чисти култури от микроби от изследвания материал и за изследване на техните свойства. Хранителната среда създава оптимални условия за размножаване на микроорганизми. Средата трябва да съдържа вещества, необходими за изграждането на всички компоненти на цитоплазмата, т.е. всички източници на растеж на живия организъм. Те включват предимно източници на азот, въглерод, водород и кислород.

Източникът на водород и кислород в хранителните среди е водата. Източникът на азот са органични съединения, които се получават от месо, риба, плацента, мляко, яйца и кръв. В резултат на хидролиза с панкреатин или трипсин тези продукти произвеждат т.нар. хидролизати, съдържащи голямо количество аминокиселини и пептони, които се усвояват добре от повечето микроорганизми. Природният протеин се усвоява само от някои микроорганизми, които имат екзопротеази. Хидролизатите са основата за приготвяне на среди за много микроорганизми.

Източникът на въглерод за патогенните микроби са предимно различни въглехидрати: моно- и дизахариди, многовалентни алкохоли, органични киселини и техните соли.

В допълнение към органогените, бактериите се нуждаят от неорганични съединения, съдържащи фосфор, калий, сяра, натрий, магнезий, желязо, както и микроелементи: кобалт, йод, манган, бор, цинк, молибден, мед и др.

Нуждата на микроорганизмите от неорганични съединения се задоволява чрез добавяне на соли KH2PO4 K2HPO4 и други към хранителната среда, необходими в незначителни количества, които действат като катализатори на химичните процеси и влизат в хранителната среда с пептон, неорганични соли и вода. Наред с изброените органични елементи много микроорганизми се нуждаят от растежни фактори, т.е. във вещества, които самите те не могат да синтезират. Растежните фактори трябва да се добавят към хранителните среди в готов вид. Растежните фактори включват различни витамини, източникът на които в хранителните среди са продукти от растителен и животински произход, добавени към хранителната среда, съдържащи никотинова, пантотенова, парабензоена киселина, витамини А, В, С и др.

Хранителните вещества могат да се абсорбират от микробите само при определена реакция на околната среда, т.к пропускливостта на мембраните на микробните клетки се променя в зависимост от pH на околната среда.

Изисквания към хранителните среди.

1. Хранителните среди трябва да съдържат хранителните вещества, необходими за хранене на микробите.

2. Имайте pH реакция, която е оптимална за вида микроб, който се отглежда. -

3. Хранителните среди трябва да имат достатъчна влажност и вискозитет, т.к микробите се хранят според законите на дифузията и осмозата.

4. Да е изотоничен и да има определен редокс потенциал (rH2).

5. Хранителните среди трябва да са стерилни, като по този начин се гарантира възможността за отглеждане на чисти култури.

Нуждата от хранителни вещества и физичните условия за различните видове микроби не са еднакви и това изключва възможността за създаване на универсална хранителна среда.

Според консистенцията има твърди и течни хранителни среди. Плътните се приготвят на базата на течни, като към тях се добавят слепващи вещества: агар-агар или желатин! Агар-агар (желе на малайски) е продукт от растителен произход, извлечен от морски водорасли. Агар-агарът се разтваря във вода при температура 80-86°C, втвърдява се при 36-40, поради което се използва за уплътняване на хранителни среди за отглеждане на различни групи микроорганизми при тяхната оптимална температура.

Хранителните среди се класифицират според техния състав и предназначение.

1. Въз основа на състава хранителните среди се делят на прости и сложни

Има група среди с общо предназначение - прости. Тази група включва месо-пептонен бульон (прост хранителен бульон), месо-пептонен агар (прост хранителен агар), хранителен желатин. Тези среди се използват за отглеждане на много патогенни микроби. Средите с общо предназначение или простите хранителни среди обикновено се приготвят от хидролизати с добавяне на пептон и натриев хлорид. Те се използват и като основа за подготовка на сложни медии.

2. Втората група включва елективни, специални и диференциално диагностични среди.

Избираеми среди (селективни, селективни, натрупване, обогатяване). Принципът на създаване на селективни хранителни среди се основава на задоволяване на основните биохимични и енергийни нужди на вида микроб, за който са предназначени за култивиране, или на добавяне на инхибитори, които потискат растежа на съпътстващата микрофлора. Определен състав и концентрация на хранителни вещества, микроелементи, растежни фактори при строго определена стойност на pH или добавянето на инхибитори осигуряват оптимални условия за култивиране на един или няколко вида микроорганизми. При засяване на материал, съдържащ смесица от различни микроби върху тях, растежът на видовете, за които средата ще бъде селективна, ще увяхне първи. Примери за елективни среди са жълтъчен бульон, селенитов бульон, среда на Плоскирев - за отглеждане на микроби от семейството на червата, алкална пептонна вода - за Vibrio cholerae.

Бульон от жълтъци. Към MPB се добавя 10-20% волска жлъчка. Жлъчката потиска растежа на коките и въздушната флора, но е благоприятна за разпространението на салмонела.

Селенит бульон. Състои се от фосфатен бульон с добавка на натриева сол на селенит, който е инхибитор на растежа на кокова флора и Escherichia coli, но не инхибира растежа на салмонела.

Сряда Плоскирева. Плътна среда, съдържаща инхибитори на E. coli, coli, но благоприятна за растежа на Shigella и Salmonella, чието размножаване не се инхибира от брилянтно зелено и жлъчни соли.

Пептонна вода. Съдържа 1% пептон и 0,5% натриев хлорид. Средата е селективна за хлорни вибриони, т.к те се размножават по-добре от другите бактерии в „гладни среди“, особено с алкална реакция, тъй като самите те отделят киселинни отпадъчни продукти.

Специални среди. Необходими за култивиране на бактерии, които не растат върху прости хранителни среди. За някои организми е необходимо да се добавят въглехидрати, кръв и други допълнителни хранителни вещества към прости хранителни среди. Примери за прости хранителни среди са захарен бульон и захарен агар за стрептококи (приготвени съответно от MPB и MPA, към които се добавя 0,5-2% глюкоза).

За пневмококи и менингококи специалната среда е суроватъчен бульон и суроватъчен агар (за приготвяне на суроватъчен бульон 1 част MPB се смесва с 2 части пресен серум; за получаване на суроватъчен агар към разтопения се добавя 10-25% стерилен конски или говежди серум MPA).

Диференциално диагностичните среди се използват за определяне на вида на изследвания микроб въз основа на характеристиките на неговия метаболизъм. Според предназначението си диференциално-диагностичните среди се разделят, както следва:

1. Среда за идентифициране на протеолитичната способност на микроби, съдържаща мляко, желатин, кръв и др.

2. Среди с въглехидрати и многовалентни алкохоли за

откриване на различни захаролитични ензими.

Индикаторите се добавят към състава на диференциална диагностична среда, предназначена за идентифициране на захаролитични свойства и редокс ензими: неутрално червено, кисел фуксин, бромотимолово синьо, водно синьо с розова киселина (ВР). Променяйки цвета си при различни стойности на pH, индикаторът показва наличието на ензим и разграждането на въведената в средата съставка.

Примери за среди за диференциална диагностика:

Ендо среда. Състои се от MPA с добавка на 1% лактоза и основен фуксин (индикатор), обезцветен с натриев сулфит. Endo medium има леко розов цвят. Използва се при диагностицирането на чревни инфекции за разграничаване на бактерии, които разлагат лактозата до образуване на киселинни продукти от бактерии, които нямат тази способност. Колониите от лактозо-положителни микроби (Escherichia coli) са червени поради редуцирането на фуксина. Безцветни са колонии от лактозоотрицателни микроорганизми - салмонела, шигела и др.

Средите за диференциална диагностика включват кратка и разширена пъстра серия. Състои се от среда с въглехидрати (Hiss среда), MPB, мляко и месно-пептонен желатин.

Средата на Hiss се приготвя на базата на пептонна вода, към която се добавят химически чисти моно-, ди- или полизахариди (глюкоза, лактоза, нишесте и др.).

За откриване на промени в pH в резултат на образуването на киселини и разграждането на въглехидратите, към средата се добавя индикатор. При по-дълбоко разграждане на въглехидратите се образуват газообразни продукти (CO2, CH4 и др.), Които се улавят с помощта на поплавъци - малки епруветки, спуснати с главата надолу в средата. Среди с въглехидрати могат да се приготвят и като плътни среди с добавяне на 0,5-1% агар-агар. Тогава образуването на газ се открива чрез образуването на мехурчета (счупвания) в колоната на средата.

На MPB, който е част от пъстрата серия, се откриват продукти, образувани по време на разграждането на аминокиселини и пептони (индол, сероводород). Сероводородът се открива чрез поставяне на лента от филтърна хартия, напоена с разтвор на оловен ацетат, в MPB след засяване на културата. Когато аминокиселините, съдържащи сяра, се разграждат, се отделя сероводород и хартията почернява поради образуването на оловен сулфид. За определяне на индол може да се използва сложен индикатор. Индолът се образува от разграждането на триптофан и може да бъде открит, когато този индикатор се добави към култура, отглеждана върху MPB. В присъствието на индол MPB става зелен или син.

Сухи среди.

Хранителният агар, както и основните диференциални диагностични среди, в момента се произвеждат под формата на сухи препарати, съдържащи всички необходими компоненти. Към такива прахове трябва само да добавите вода и да ги сварите и след това, след изливане, да ги стерилизирате.

Консервиращи хранителни средипредотвратяват смъртта на патогени и потискат растежа на сапрофитите. Най-широко използвани са глицеринова смес (среда на Tyga), хипертоничен разтвор, глицеринов консервант с LiCl2, разтвор на натриев цитрат и натриев деоксихолат (среда на Bengsang-Elliott).

Среда за обогатяване на бактерии

Среда за обогатяване(Например, Кита-Тарози сряда, селенитен бульон, тиогликолатна среда) се използват за натрупване на определена група бактерии чрез създаване на условия, които са оптимални за едни видове и неблагоприятни за други. Най-често като такива средства се използват различни багрила и химикали - жлъчни соли, Na+ тетратионат, К телурит, антибиотици, фуксин, виолетово, брилянтно зелено и др.

Елективни и селективни хранителни среди за отглеждане на бактерии

Избираеми и селективни среди(Например, среди Уилсън-Блеър, Ендо, Плоскирев, Макконки) са предназначени за първично засяване на материал или за повторно засяване от консервиращи или обогатителни среди с цел получаване на чиста култура. Средите се приготвят, като се вземат предвид биохимичните и енергийните нужди на микроорганизмите. Съответно се изолират кръвни и серумни среди (напр. Leffler, Bordet-Gengou), яйчна среда (например Lowenstein-Jensen) и др.

Среда за отглеждане на анаеробни микроби.Месо-пептонен бульон от черен дроб на Китай - Tarozzi (MPPB).Пресен или замразен черен дроб (за предпочитане от едър рогат добитък) се нарязва на ситно, залива се с равно количество чешмяна вода, вари се един час, прецежда се през памучна вата и към 1 част от получения извлек се добавят 3 части месно-пептонен бульон. Сместа се загрява до кипене, добавя се химически чиста готварска сол (1,25 g на 1 литър среда) и рН се довежда до 7,6-7,8, след което се вари 15 минути и се филтрира през хартиен или навлажнен памучен филтър. Ситно нарязани парчета (1,5-2 g) черен дроб се добавят към филтрирания бульон в размер на 100 g черен дроб на 1 литър бульон (черният дроб първо се почиства от филми и се измива с вода). Няколко такива парчета се поставят в епруветка, 7-10 ml бульон се изсипват във висока колона и върху повърхността й се наслоява вазелин или парафиново масло.

Бульонът с парчета черен дроб се стерилизира при свръхналягане от 0,1 MPa Vза 30 минути. За да се отстрани кислородът от епруветката преди инокулацията, средата се вари в продължение на 10 минути и бързо се охлажда с вода.

Полутвърд агар за анаероби. Към MPB се добавят 0,25-0,75% агар-агар и 1% глюкоза; pH на околната среда е 7,4. Средата се излива в епруветки във високи колони. Стерилизирайте с частично течаща пара за 15-20 минути в продължение на 3 дни.

Среда за отглеждане на млечнокисели бактерии.Мляко (пълномаслено).Загрейте до кипене. Изсипете в тубичка и поставете на студено място за 10-20 часа, за да стегне крема. След това време обезмаслената част от млякото се излива през тръбния кран в епруветки и се затваря с памучни тапи. Стерилизирайте частично при 100°C за три дни за 20 минути или при 112°C веднъж за 30 минути.

Обезмаслено мляко. За да се получи обезмаслено мляко, пълномасленото мляко се отделя и след това се процедира по същия начин, както при използването на пълномаслено мляко.

Хидролизирано мляко (по Богданов).Вземете 1 литър варени Иобезмаслено мляко, охладено до 45° C, настройте pH на 7,6-7,8, добавете 0,5 g панкреатин на прах (предварително разреден в малко количество топла вода) или 2-3 g натрошен панкреас и след няколко минути 5 ml от хлороформ. След това бутилката се разклаща добре, затваря се плътно с коркова запушалка и се поставя за 3 дни в термостат при температура 40 ° C с ежедневно разклащане на течността. След определения срок, за да се отстрани хлороформът, бутилката се отваря, течността се прецежда и се разрежда 2-3 пъти с чешмяна вода. Коригирайте рН на средата до 7,0-7,2 и стерилизирайте.

Хидролизиран млечен агар. 1,5-2% агар се добавя към хидролизирано мляко, разтопява се, излива се в епруветки и се стерилизира при свръхналягане от 0,1 MPa Vза 15 минути. Млечнокиселите бацили се развиват добре върху тази среда.

Суроватъчен агар. За 100 ml чешмяна вода вземете 7,5 g агар, варете до пълно разтваряне, добавете вода до първоначалния обем (т.е. в обем, равен на обема на изпарената вода), добавете 400 ml предварително приготвена суроватка, изложете да тече пара за 30 минути, филтрирайте през слой памучна вата, изсипете в епруветки Истерилизира се под налягане от 0,05 MPa за 30 минути.

Зелева сряда. 200 г наситнено зеле (или люцерна) се заливат със 100 мл вода и се варят в тенджера 10 минути, изцедени през двойна марля. Получената течност се прецежда и се разрежда 2 пъти с чешмяна вода. Добавете 2% глюкоза и 1% пептон, изсипете в епруветки и стерилизирайте при три свръхналягания от 0,05 MPa за 15 минути.

Среда за растеж на осмофилни дрожди. Добавете 200 g предварително загрят мед, 1 g калиев дифосфат, 0,5 g магнезиев сулфат, 0,5 g амониев тартарат, 0,1 g натриев хлорид и 0,1 g калиев хлорид към приблизително 1 литър дестилирана вода. Всички компоненти се смесват и стерилизират при свръхналягане от 0,1 МРа за 20 минути.

Халофилна хранителна среда. Използвайте обикновена месопептонна среда с добавяне на 10-15 до 20-30% готварска сол. В допълнение, когато се произвеждат твърди хранителни среди, процентът на агар се увеличава. Стерилизацията се извършва при свръхналягане от 0,1 MPa за 20 минути.

Среда за обогатяване. Средата на Мюлер. Към 4,5 g химически чиста креда, предварително стерилизирана със суха топлина, се добавят 90 ml MPB и се стерилизира при свръхналягане от 0,1 MPa в продължение на 20 минути. Пригответе: а) разтвор на хипосулфит (50 g чист кристален хипосулфит се излива в 100 ml с дестилирана вода, стерилизира се с течаща пара в продължение на 30 минути); б) йоден разтвор (20 g метален йод и 25 g калиев йодид се изсипват в 100 ml дестилирана вода). Преди сеитба 10 ml разтвор на хипосулфит и 2 ml разтвор на йод се добавят стерилно към бульона с тебешир. Разклатете сместа при добавяне на всяка съставка. Изсипете в стерилни епруветки или колби.

Сряда Килиан. Към 100 ml обикновен MPB се добавя стерилно 1 ml воден разтвор (1:1000) на брилянтно зелено преди употреба.