1.3.3 Дифференциация питательных сред по целевому назначению

Прежде чем приступить к разработке ПС, необходимо решить во­прос о предназначении будущей среды. Следовательно, дифференциа­ция ПС по целевому назначению также является одним из основных принципов их конструирования.

В соответствии с этим принципом среды подразделяют:

• на микробиологические (предназначенные для культивирования бактерий,

дрожжей, грибов);

• среды для культур клеток, часть из которых относят также к вирусологическим средам.

По физическому состоянию ПС классифицируются на:

> жидкие

> жидкие концентрированные

> полужидкие

> твердые (плотные)

> сухие.

Жидкие среды лучше обогащать кислородом, в них легче изучить влияние на культуру различных факторов, определить бактериальную массу, образование веществ и побочных продуктов. Жидкие среды ис­пользуют для проведения более точных исследований, их составом проще варьировать.

Полужидкие среды получают путем добавления к жидким концентрирующих примесей, например 0,5% агара, и используют, в частности, для культивирования анаэробных микроорганизмов или при диагностике вирусов в чувствительных тканевых культурах.

Для культивирования клеток широко применяются жидкие концентрированные среды, выпускаемые фирмами в виде 10-, 50- и 100-кратных концентратов.

К плотным ПС обычно относят агаризованные среды, но в качест­ве уплотняющих веществ могут использоваться желатина, силикагель, карбоксилметилцеллюлоза и другие. К ним можно отнести свернутую сыворотку, свернутый яичный белок, картофель, ломтики моркови, зерна, пшено, рис и отруби.

Плотные ПС, в отличие от жидких, более удобны в транспортиров­ке. На них легче проводить микроскопическое изучение культур, легче выявить заражение посторонней микрофлорой и выделить чистую культуру из отдельных колоний. Кроме того, для хранения микроорга­низмов, как правило, применяются именно плотные ПС. Однако, по­скольку плотные среды получают, главным образом, включением в их состав агара, то вместе с ним могут быть внесены в качестве примесей различные катионы, питательные вещества и ростовые факторы в ко­личестве, достаточном для проявления роста некоторых нежелатель­ных культур.

Очень удобны в работе и перспективны в использовании сухие ПС. Они стандартны, хорошо хранятся и транспортируются, быстро растворяются в воде при комнатной температуре. Их широко используют для получения диагностических ПС. Дифференциация ПС проводится также по сложности. По этому признаку среда подразделяются на:

• простые, или обычные (пептонная вода, мясо-пептонный буль­он, мясо-пептонный агар, питательная желатина и др.); их иногда называют универсальными;

• сложные, политропные, или специальные (кровяной агар, асцитический агар и бульон, мясо-пептонный сахарный бульон, сыворо­точный агар и бульон, свернутая сыворотка, кровяной бульон).

По происхождению и природе составных элементов среды подразделяются на:

> естественные (натуральные, комплексные);

> полусинтетические;

> синтетические.

Натуральные ПС - это природные, комплексные органические сре­ды неизвестного или неопределенного состава, которые включают продукты животного или растительного происхождения.

К ним относятся пептоны, кровь, отвары и экстракты, полученные из природных субстратов (мясо, рыба, навоз, почва, крупы), овощные или фруктовые соки, сусло, молоко, ткани и сыворотка животных, кар­тофель, соевые бобы и др.

На натуральных средах хорошо развиваются многие микроорга­низмы, т.к. в них имеются, как правило, все компоненты, необходимые для их роста и развития. Но они имеют сложный непостоянный хими­ческий состав, т.е. нестандартны, что является их очевидным недос­татком. И поэтому малопригодны для изучения физиологии обмена веществ микроорганизмов, т.к. не позволяют учесть потребление ряда компонентов среды и образование продуктов обмена по ходу развития.

Полусинтетические среды, кроме органических и неорганических веществ известного состава, содержат в незначительных количествах продукты природного происхождения. Эти ПС также отличаются нестандартностью (хотя и более стандартны, чем натуральные). Приме­ром могут быть: картофельная среда с глюкозой, состав которой зави­сит от сорта и возраста картофеля; дрожжевая среда; мясо-пептонный бульон и др.

Синтетические ПС готовят из точно определённых количеств органических и неорганических химических соединений известного соста­ва и воды. Преимущество синтетических сред — постоянный состав и воспроизводимость. Однако, как правило, в них требуется вносить различные добавки, в частности факторы роста.

Следует отметить, что среды, содержащие агар, нельзя рассматри­вать как синтетические из-за сложности и недостаточной определён­ности состава агара.

Возможность менять состав среды в нужном направлении делает синтетические среды весьма пригодными для систематического изуче­ния физиологии микроорганизмов путем широкого синтеза питатель­ных веществ из определённых составных частей.

Отдельные штаммы одного и того же вида бактерий по-разному относятся к различным химическим соединениям, и в связи с этим он получил практическое приложение в вопросах дифференциации от­дельных штаммов внутри групп.

По набору питательных веществ выделяют:

• минимальные среды, которые содержат лишь источники питания, достаточные для роста;

• богатые среды, в состав которых входят многие дополнительные вещества.

В зависимости от назначения ПС различают:

• дифференциально-диагностические

• элективные

• селективные

• ингибиторные

• среды для поддержания культуры

• накопительные (насыщения, обогащения)

• консервирующие

• контрольные.

Дифференциально-диагностические - это сложные среды, на кото­рых микроорганизмы разных видов растут по-разному, в зависимости от биохимических свойств культуры. Они предназначены для иденти­фикации видовой принадлежности микроорганизмов, широко исполь­зуются в клинической бактериологии и проведении генетических ис­следований.

Селективные, ингибиторные и элективные ПС предназначены для выращивания строго определенного вида микроорганизма. Эти среды служат для выделения бактерий из смешанных популяций и диффе­ренцирования их от сходных видов. В их состав добавляют различные вещества, подавляющие рост одних видов и не влияющие на рост дру­гих.

Например, для выделения грамотрицательных бактерий рода Brucella из зараженной почвы или навоза применяют питательный агар с добавлением некоторых антибиотиков и кристаллвиолета, которые подавляют большинство патогенных грибов и бактерий, но не влияют на рост бруцелл. В больших концентрациях хлорид натрия подавляет рост многих бактерий, но хорошо переносится стафилококками.

Для достижения избирательности употребляют также азид, цитрат, теллурит, лаурилсульфат и селенит натрия, йод и фенилэтанол. Для этих же целей используют натуральную желчь, очищенные желчные соли и их заменители.

Среду можно сделать селективной за счет величины рН. Примера­ми является среда Сабуро для культивирования дрожжей с низким рН, а также среды с рН от 8 до 9 для выделения холерного вибриона. В последнее время в качестве веществ, придающих средам селективный характер, применяют антимикробные агенты, такие как антибиотики и другие химиотерапевтические вещества.

Элективные ПС нашли широкое применение при выделении возбудителей кишечных инфекций. При добавлении малахитовой или бриллиантовой зелени, солей желчных кислот (в частности, таурохолевокислого натрия), значительного количества хлорида натрия или ли­моннокислых солей подавляется рост кишечной палочки, но рост патогенных бактерий кишечной группы не ухудшается. Некоторые элективные среды готовят с добавлением антибиотиков.

Среды для поддержания культуры составляют так, чтобы в них не было селективных веществ, способных вызывать изменчивость куль­тур.

Накопительные ПС (обогащения, насыщения) — это среды, на кото­рых определенные виды культур или группы культур растут быстрее и интенсивнее сопутствующих. При культивировании на этих средах обычно не применяются ингибиторные вещества, а, наоборот, создают благоприятные условия для определенного присутствующего в смеси вида. Основой сред накопления являются желчь и ее соли, тетратионат натрия, различные красители, селенитовые соли, антибиотики и др.

Консервирующие среды служат для первичного посева и транспортировки исследуемого материала.

Выделяют также контрольные ПС, которые применяют для контро­ля стерильности и общей бактериальной обсемененности антибиоти­ков.

По масштабам использования ПС подразделяются на:

> производственные (технологические);

> среды для научных исследований с ограниченным по объему применением.

Производственные ПС должны быть доступными, экономичными, удобными в приготовлении и использовании для крупномасштабного культивирования. Среды для научных исследований, как правило, бы­вают синтетическими и богатыми по набору питательных веществ.

Прописи применяемых в настоящее время ПС очень многообразны. Особенно вариабельны по составу, как наиболее многокомпонентные системы, прописи для клеточных культур, которые могут включать более шестидесяти компонентов.