1. Питательные среды, применяемые в бактериологической практике

В бактериологической практике питательные среды применяются для выращивания микроорганизмов, выделения их в чистой культуре, изучения их биологических свойств и длительного сохранения чистых культур.

Бактериологическая диагностика инфекционных заболеваний часто зависит от полноценности состава применяемых питательных сред – это касается, прежде всего, содержания в питательной среде пластического материала для построения тела микробных клеток, а также источников энергии.

Питательные среды должны содержать различные соединения, необходимые для жизнедеятельности микроорганизмов в лабораторных и производственных условиях. Основными из необходимых веществ являются: азот, углерод, водород, кислород. Кроме основных компонентов питательной среды (пластических, энергетических, зольных), для нормального развития микробов, особенно патогенных, необходимы ещё добавочные вещества, которые носят название «факторов роста», играющих важную роль регуляторов и стимуляторов обменных процессов. Отсутствие их ведёт к нарушению обмена веществ и прекращению роста микроорганизмов.

Различные потребности микробов отдельных видов обусловливают большое разнообразие питательных сред. Для многих видов бактерий существуют специальные среды, так как химических состав микробной клетки, в основном, зависит от того субстрата, на котором она размножается и растёт.

1.1. Требования, предъявляемые к питательным средам

Питательные среды, используемые в практической деятельности бактериологов, должны соответствовать следующим требованиям:

- содержать все необходимые для жизнедеятельности микроорганизмов вещества в легкоусвояемом и сбалансированном виде, в том числе факторы роста.

Факторами роста называют любые органические соединения, необходимые микроорганизмам для роста и размножения, но которые они не могут синтезировать самостоятельно. Наиболее важными являются 4 основных классов факторов роста:

 аминокислоты, необходимые для синтеза белка;

 пурины и пиримидины, которые нужны для построения нуклеиновых кислот;

 витамины, входящие в состав простетических групп или активных центров ферментов;

 липиды, в частности, фосфолипиды – жирные кислоты, необходимые для роста микоплазм и некоторых стрептококков как составная часть цитоплазматической мембраны.

Питательные среды должны соответствовать следующим требованиям:

- обладать оптимальной для выращиваемых бактерий рН;

- иметь достаточную влажность;

- обладать определённым окислительно-восстановительным потенциалом, то есть соотношением веществ, отдающих и принимающих электроны (этот потенциал определяет степень насыщения среды кислородом);

- быть изотоничными, стерильными и, по возможности, прозрачными.

Состав питательных сред разрабатывается для каждой группы микроорганизмов. В связи с этим таких сред довольно много.

1.2. 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.

Жидкие среды 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^оС, а затвердевает при 40^оС). 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^оС, что делает её неудобной для выращивания большинства микроорганизмов; оптимальная температура культивирования которых составляет 37^оС.

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.

Простые содержат 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:

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

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

 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.