Конструювання поживних середовищ для вирощування мікроорганізмів

Конструювання поживних середовищ для вирощування мікроорганізмів

Багато невимогливі мікроорганізми, наприклад бактерія Escherichia coli) добре ростуть на середовищі дуже простого складу. Таке середовище називається мінімальної (синтетичної).

Таблиця 2.2. Склад мінімальної живильного середовища

Іноді мінімальної середовища недостатньо для нормального росту мікроорганізмів. У цьому випадку до складу середовища вводять добавки, попередньо встановивши, в яких з них потребує даний мікроорганізм. Для багатьох грунтових бактерій використовують суміш вітамінів, які додають в кількості 2-3 мл на 1000 мл мінімальної середовища - таке середовище буде називатися складної (комплексної).

Таблиця 2.3. Склад суміші мікроелементів

При виділенні мікроорганізмів з природних джерел часто з'являється необхідність проводити культивування таким чином, щоб розмножувалися переважно клітини певного виду мікроорганізмів. У таких випадках використовується метод накопичувальних культур, запропонований Виноградским і Байерінком. Для подібних ситуацій часто доводиться складати спеціальні середовища, звані елективні. Проводячи кілька короткочасних пасажів на такому середовищі, можна отримати чисту культуру цільового мікроорганізму.

Технологія приготування поживних середовищ

Живильне середовище для культивування мікроорганізмів повинна відповідати двом основним вимогам: 1) вона повинна містити всі необхідні для росту компоненти; 2) не повинна містити домішок будь-яких мікроорганізмів, т. Е. Має бути стерильною.

Технологія стерилізації поживних середовищ включає ряд різноманітних прийомів. Головним і найбільш традиційним є термічна стерилізація - прогрівання середовища при високих температурах, коли більшість мікроорганізмів гинуть (рис. 2.6). Для більшості мікроорганізмів достатнім виявляється кип'ятіння середовища (

Мал. 2.6. Принципова схема процесу приготування і теплової стерилізації живильного середовища

Зазвичай середу прогрівають при більш високій температурі, для чого нагрівання проводять при підвищеному тиску (3-5 атм .; надлишковий тиск). Для невеликих кількостей середовища використовують автоклави, а при стерилізації великих обсягів середовищ обробку проводять прямо в ферментаторі «гострим» парою - струменем сильно перегрітої пари з температурою 130-140 С.

Пастеризація як варіант термічної стерилізації. У разі спороутворюючих мікроорганізмів термічна стерилізація непридатна, оскільки спори мікроорганізмів володіють виключно високою термостабильностью, тому використовують метод пастеризації, який отримав свою назву від імені видатного вченого другої половини минулого століття Луї Пастера - одного із засновників сучасної мікробіології.

Сутність цього методу полягає в тому, що середовище прогрівають при відносно невисокій температурі (

60 С), потім охолоджують і цикл повторюють кілька разів. Мікроорганізми (вегетативні форми) при цих умовах гинуть, а спори залишаються життєздатними. Після охолодження стерилізується середовища до нормальної для зростання температури, спори проростають і мікроорганізми переходять в стадію вегетативної культури, після чого повторне прогрівання призводить до їх загибелі.

Стерилізація фільтрацією. Часто доводиться використовувати живильні середовища складного складу, що не витримують термічної стерилізації. Наприклад: глюкоза при підвищеній температурі «карамелізуется», розчин темніє через утворення полімерних продуктів розпаду. Ясно, що в таких випадках необхідно використовувати щадні методи стерилізації, такі, як фільтрація. Фільтрація також відома з часів Пастера.

Часто в якості фільтрів використовують неглазуровані порцелянові фільтри (свічки Шамберлана), в даний час застосовують фільтр Беркефельда (з пресованого кизельгура), азбестові пластини, скляні та мембранні фільтри. Сучасна технологія виготовлення мембран дозволяє виготовляти мембрани з заданим розміром пір. Стерилізація фільтрацією є одним з процесів так званої мембранної технології, яка використовується не тільки для стерилізації, а й для фракціонування складних сумішей.

При всіх позитивних якостях стерилизующей фільтрації через мембрани не можна не відзначити і недоліки цього способу, до яких відносяться: адгезія частинок до мембран, неоднорідність пір по діаметру, утримання частини стерилізується дорогої рідини на мембрані при фільтрації малих обсягів її, а також можлива селективна адсорбція іонів ( частіше - катіонів) з невеликих обсягів розчинів, недостатня або погана змочуваність мембран водою і ін.

Інші способи стерилізації включають опромінення УФ-світлом, рентгенівськими та y-променями. Також використовують хімічні методи, наприклад, обробку в-пропіолактоном, окисом етилену та ін. Найбільш часто застосовують в-пропіолактон, його додають до готової живильному середовищі в концентрації 0,2%. Протягом двох годин при температурі 37 ° С все мікроорганізми гинуть. Після витримування середовища протягом ночі в-пропіолактон повністю гідролізується, і середовище стає придатною до використання.

Л.В. Тимощенко, М.В. Чубик