Живильні середовища, використовувані для вирощування мікроорганізмів, їх загальна характеристика та

Живильні середовища, використовувані для вирощування мікроорганізмів, їх загальна характеристика та компонентний склад.

Мікроорганізмам для нормального росту, розвитку і розмноження необхідний комплекс поживних, речовин, що дозволяє підтримувати в робочому стані всі структурні компоненти і функціональну активність мікробної клітини. Тому в мікробіології в цілому і біотехнології зокрема успіхи в культивуванні мікроорганізмів в значній мірі визначаються знанням їх фізіолого-біохімічних особливостей і підбором поживних середовищ.

Живильні середовища застосовують при вирощуванні мікроорганізмів і виділення їх в чистій культурі, при отриманні біотехнологічними методами різних мікробних препаратів (антибіотиків, вакцин, амінокислот, біостимуляторів, вітамінів і т.д.) і вивченні властивостей мікробів. Склад поживних середовищ і умови культивування мікроорганізмів в значній мірі визначають результати мікробіологічних досліджень.

Для побудови білків клітини потрібно азот, вуглець, водень, кисень. Постачання воднем і киснем здійснюється за рахунок води. Джерела вуглецю численні і різноманітні. На першому місці стоять цукру, багатоатомні спирти і кислоти. Вуглець є також складовою частиною всіх органічних сполук, в тому числі білків, пептонов, амінокислот. Тому в складі поживних середовищ спеціальні додаткові джерела вуглецю не потрібні.

Основну увагу слід приділяти джерелам азоту. Всі штучні поживні середовища як самостійно виготовляються в лабораторіях, так і "випускаються централізовано (сухі поживні середовища), мають у своїй основі речовини, що містять азот. Як азотистого субстрату для виготовлення поживних середовищ служать в основному білки тваринного походження - м'ясо (переважно яловиче) , риба, м'ясо-кісткове борошно, казеїн. У ряді випадків використовуються замінники повноцінного м'яса - відходи м'ясомолочної промисловості, плаценту, кров'яні згустки, а також дріжджі і білки рослинного виро ходіння (соєві боби, горох, ячмінь та ін.).

Мікробам для нормального росту і розвитку потрібні мікроелементи - невеликі кількості деяких металів (залізо, мідь, марганець і ін.). Мікроелементи беруть участь в утворенні коферментів, за допомогою яких складні речовини піддаються гідролізу до більш простих і розчинних у воді сполук, асимільованих мікробами. Ні-органічні речовини - солі, що містять хлор, фосфор, натрій, калій, кальцій, магній і деякі інші елементи, потрібні для побудови і нормального функціонування різних структур мікробної клітини. Ростові речовини або "фактори росту", якими в основному є вітаміни групи В, грають важливу роль стимуляторів і регуляторів обміну речовин у бактерій.

Синтетичним живильними середовищами називаються такі, які складаються з розчинів хімічно чистих сполук в точно встановлених дозуваннях. Як джерело азоту зазвичай використовують різні амінокислоти або амонійні солі.

За консистенцією поживні середовища можуть бути щільними, рідкими і напіврідкими. Щільні середовища готують шляхом додавання до рідкої основі 1.5-2% агару, напіврідкі 0.3-0.4% агару, який являє собою складний полісахарид - продукт переробки особливого виду морських водоростей, і в застиглому стані надає середовищі щільність. Агар плавиться при температурі 80-86 ° С і твердне при температурі близько 40 ° С. В деякий випадках для отримання щільних поживних середовищ використовують желатин (10-15%). Такі природні середовища, як згорнута сироватка крові, згорнутий яєчний білок, самі по собі є щільними.

За цільовим призначення поживні середовища ділять на основні, елективні та диференційно-діагностичні. До основних відносяться середовища, що застосовуються для вирощування багатьох бактерій. За складом прийнято виділяти природні або натуральні середовища невизначеного складу і синтетичні середовища, про які вже йшлося вище. До основних середах, використовуваним в .мікробіологіі, відносять триптичного гідролізат казеїну, рибних продуктів, м'ясо-кісткового борошна та ін. З яких готують рідку середу - живильний бульйон і щільну - поживний агар. Такі середовища є основою для приготування більш складних: цукрових, кров'яних, сироваткових і ін. Задовольняють харчової потреби більш вимогливих патогенних бактерій.

Електівниє поживні середовища призначені для виборчого виділення і накопичення мікроорганізмів певного виду в місцях їх природного проживання з матеріалів, що містять різноманітну сторонню мікрофлору. Створюючи елективні (для певних мікробів) поживні середовища, виходять з біологічних особливостей, які, відрізняють дані мікроорганізми від більшості інших. Наприклад, виборчий зростання стафілокока спостерігається при підвищеній концентрації хлориду натрію, холерного вібріона - в лужному середовищі.

Диференційно-діагностичні поживні середовища застосовуються для розмежування окремих видів або груп мікроорганізмів. Принцип побудови диференційно-діагностичних середовищ заснований на тому, що рівні види бактерій розрізняються між собою по біохімічної активності і мають неоднаковий набір ферментів, що розщеплюють субстрати, що входять до складу живильного середовища. Компонентами диференційно-діагностичних середовищ є: а) основна живильне середовище, що забезпечує розмноження бактерій; б) певний хімічний субстрат (наприклад, лактоза в середовищі Ендо), різне ставлення до якого є діагностичною ознакою для мікроорганізмів; в кольоровий індикатор (наприклад, індикатор Андреде), зміна кольору якого свідчить про біохімічної реакції і наявності даної ферментної системи у досліджуваного мікроорганізму. Диференційно-діагностичні середовища широко використовуються в діагностичних дослідженнях для ідентифікації бактерій.

Реакція середовища. Для росту різних видів мікробів потрібна певна реакція середовища, яка виражається показником концентрації водневих іонів (рН). Для більшості бактерій встановлюють рН середовища в межах 6.8-8.0. Орієнтовну реакцію живильного середовища можна встановлювати стандартної індикаторним папером. Найчастіше для її виготовлення використовують індикатор крезоловий червоний (діапазон зміни кольору дивись табл.1). Для більш точного вимірювання середовища використовують рН-метр.

Для успішного росту мікробів недостатньо правильно встановити початкову реакцію живильного середовища. Мікроорганізми в процесі росту утворюють ряд кислот, що робить реакцію середовища кислої і є основною причиною припинення зростання. Щоб уникнути цього необхідно створити умови, що перешкоджають різкої зміни реакції середовища. Частково перешкоджають зміни рН азотисті речовини, наявні в середовищі. Чим більше амінокислот в субстраті, тим більшими буферними властивостями володіє середу. В даний час до багатьох живильним сумішей додають ще фосфатні буферні суміші.

Індикатори, що змінюють паль колір при зміні рН середовища, використовують не тільки для визначення реакції середовища. Їх вводять також до складу спеціальних середовищ, які служать для виявлення біохімічних властивостей мікробів. Зміна кольору середовища вказує на утворення кислоти або лугу при ферментативної діяльності мікробів. Відомі індикатори, які отримують ту чи іншу забарвлення лише при лужної чи кислої реакції, поза цією реакції вони безбарвні. Так, середовище, що містить індикатор Андреде змінює свою інтенсивне червоне забарвлення при значеннях рН = 5.3-5.5, в разі подщелачивания середовища, стає безбарвною - при рН = 7.2. Фенолфталеїн безбарвний при кислій реакції, а забарвлення придбає з діапазоні рН = 8.3-10.0.

Більш зручні двоколірні індикатори, які мають різне забарвлення в кислому і лужному середовищі. Найбільш широко поширені індикатори Кларка .Вони мають різне забарвлення в кислому і лужному середовищі. У середовищах, що містять такі індикатори, добре виражені перехідні тони. Крім того, діапазон чутливості індикаторів Кларка досить широкий.