II. Базовый текст

1. Состав и требования, предъявляемые к питательным средам

Пи­тательные среды необходимы для получения чистых культур микроорганизмов, изучения особенностей их морфологии и физиологии, а также для сохранения мик­роорганизмов в виде чистых культур в лабораторных и производственных условиях.

Питательная среда должна удовлетворять сле­дующим требованиям:

1. Питательность (полноценность) — содержание необходимых для жизнедеятельности микробов биохимических факторов — источников углерода, азота, серы, источников энергии, необходимых неорганических ионов в форме доступной для усвоения микроорганизмами.

2. Изотоничность, создаваемая 0,85% NaCl (концентрация солей в питательной среде должна соответствовать их концентрации в микробной клетке).

3. Оптимальные значения ряда биохимических показателей: концентрации водородных ионов (диапазон рН 4,5-8,5, обычно 7,2-7,4), окислительно-востановительного потенциала Eh, осмотического давления. Окислительно-восстановительный потенциал Eh (reduction-oxidation reaction) — мера способности химического вещества присоединять электроны (восстанавливаться), выражают его в милливольтах (мВ). Для анаэробов — низкий 0,120-0,060 мВ, для аэробов — высокий более 0,080 мВ),

4. Иметь достаточную влажность (не менее 60% для плотных сред), так как микробы пита­ются по законам диффузии и осмоса.

5. Определенная вязкость (наиболее оптимальная для диффузии веществ).

6. Прозрачность, для визуализации роста бактерий.

7. Стерильность.

Компоненты питательных сред

Источ­ником азота для микроорганизмов являются белки, но большинство мик­робов неспособны усваивать нативный белок, поэтому используются про­дукты кислотного и ферментного расщепления белка: пептон, казеин. Исходными компонентами искусственной питательной среды является мясная вода, кислотный и ферментный гидролизат казеина, пептон, также к основе добавляют хлорид натрия. Мясная вода содержит минеральные вещества, углеводы, витамины. Казеин пищевой кислотный является отходом молочной промышленности, содержит полноценный набор аминокислот и характеризуется высокой питательностью. Пептон — это продукт неполного переваривания белка, получаемый путем ферментного или кислотного гидролиза отходов производства мясных или рыбных продуктов или молочного казеина. Содержит альбумозы, пептоны и полипептиды аминокислот в незначительном коли­честве, состав их зависит от глубины расщепления белка. Пептон представляет собой порошок светло-желтого цвета, хорошо растворяется в воде, не свертывается при нагревании. Используется как источник азота и углерода.

Плотные питательные среды готовят из жидких с добавлением уплотнителя. В качестве уплотнителя обычно применяют агар-агар. Агар-агар — продукт, получаемый из морских водорослей, представляет собой желтоватый порошок или пластинки, содержит высокомолекулярные полисахариды, не расщепляется большинством микроорганизмов, не разрушается при автоклавировании, питательную ценность сред не изменяет, не подавляет рост микробов. Он способен образовывать в воде гели, плавящиеся при 100°С и уплотняющиеся при 45°С и ни­же, не используемые микроорганизмами в качестве пи­тательного субстрата. Несколько циклов плавления и за­твердевания не влияют на способность агара образовы­вать гель, поэтому агаровые среды можно несколько раз стерилизовать.

Также в состав питательных сред включают кровь, сыворотки, неорганические соли. Все питательные среды, как правило, содержат 0,5 % хлористого натрия, что соответствует изоосмотическим условиям среды, оптимальным для жизнедеятельности микробов. Функцией минеральных элементов в метаболизме микробов является в основном активация различных ферментов. Кроме того, неорганические ионы (в основном Na+ и К+) участвуют в транспорте веществ через клеточные мембраны, в регуляции синтеза белка.

Восстанавливающие вещества. Восстанавливающие вещества добавляют в среды, предназначенные для культивирования анаэробных микроорганизмов, чтобы снизить окислительно-восстановительный потенциал и сбалансировать его на оптимальном уровне. При культивировании анаэробов в качестве восстановителей обычно применяют тиогликолят натрия (0,1 %), цистеин (0.1%), аскорбиновую кислоту (0,1 %).

Углеводы, многоатомные спирты, индикаторы. Углеводы являются наилучшим источником углерода для большинства гетеротрофных микроорганизмов. Они входят в состав дифференциально-диагностических сред, предназначенных для определения биохимических свойств микробов.

В состав питательных сред, кроме углеводов и многоатомных спиртов, входят различные индикаторы, в основном кислотно-основные. Изменение цвета среды при посеве микроорганизмов указывает на образование кислоты или щелочи при ферментативной активности микроорганизмов. В качестве индикаторов обычно используют нейтральный красный, бромтимоловый синий, конго красный, смесь розоловой кислоты и водно-голубого, индикатор Андреде.

Красители. Способность красителей легко и обратимо переходить из окрашенной формы в восстановленную (бесцветную) широко используется в бактериологической практике, в частности, для дифференциации бактерий, разлагающих лактозу, от лактозоотрицательных. В результате указанного процесса лактозоположительные бактерии образуют на среде окрашенные колонии, а лактозоотрицательные — бесцветны. Наиболее употребительными красителями, входящими в состав питательных сред, являются основной фуксин, метиленовая синь и эозин.

Ингибиторы. При исследовании на наличие патогенных бактерий необходимо подавить рост сопутствующей микрофлоры. С этой целью используют различные ингибиторы. В качестве ингибиторов грамотрицательных микроорганизмов в состав сред входят тетратионат натрия и калия, теллурит калия, ацетат таллия, сульфат таллия, селенит натрия. Для угнетения роста грамположительных микробов используются анилиновые красители: бриллиантовый зеленый, кристаллический фиолетовый, этиловый фиолетовый, анилиновый синий. Желчь и соли желчных кислот входят в состав селективных сред для выращивания патогенных энтеробактерий. Смесь желчных кислот, получаемая в результате щелочного гидролиза желчи, входит в состав среды Плоскирева. За рубежом в составе селективных сред используют соли отдельных желчных кислот, в основном дезоксихолат натрия.

Сухие питательные среды. Приготовление питательных сред — один из наиболее ответственных участков работы бактериологической лаборатории. В связи с этим биопромышленность выпускает стандартные, консервированные, сухие питательные среды, различного назначения, для культивирования микроорганизмов. Они представляют со­бой гигроскопические порошки с влажностью до 10%. Го­товят среды по прописи, указанной на этикетке. Постоянство состава, стан­дартность среды, простота и удобство в работе, легкость транспортировки и хранения являются большим преимуще­ством сухих питательных сред. После установления соответствую­щего рН среду кипятят, фильтруют, осветляют, разливают во флаконы, пробирки и стерилизуют. Следует учитывать, что после стерилизации среда становится более кислой.