Методы культивирования бактерий. Непрерывное и периодическое культивирование. Рост и размножение бактерий на жидких питательных средах при периодическом культивировании.
Способы культивирования аэробов
Стационарный – на поверхности агара
Метод глубинно культивирования с аэрацией среды. Аэрацию проводят для растворения кислорода в среде.
Непрерывное культивирование – используют проточные питательные среды.
Культуральные свойства микроорганизмов. Это особенности роста бактерий на питательных средах.
Культивирование микроорганизмов может быть непрерывным и периодическим. При периодическом процессе весь объем питательной среды загружают в аппарат сразу, добавляют посевной материал и при оптимальных условиях продолжают процесс до тех пор, пока не накопится нужное количество биомассы или определенного метаболита. В ходе периодического культивирования изменяется темп роста культуры, ее морфология и физиология. За время культивирования меняется состав среды - уменьшается концентрация питательных веществ, увеличивается содержание метаболитов. С физиологической точки зрения периодическое культивирование невыгодно. В ходе его возникает также ряд технологических трудностей - циклический ход операций, сменные режимы, что затрудняет контроль и регуляцию процесса.
Для культивирования микроорганизмов в лабораторных условиях необходимы питательные среды, которые могут обеспечить, клетки всеми нужными для роста и размножения веществами.
Способ непрерывно-проточного культивирования микроорганизмов более совершенен. Суть его заключается в том, что микробная популяция развивается в проточной питательной среде. Непрерывный способ имеет две разновидности: гомогенно-непрерывный игра-диентно-непрерывный. В первом случае выращивание ведут в одном ферментаторе; при тщательном перемешивании среды и аэрации обеспечивается одинаковое состояние культуры во всем объеме жидкости.
На жидких питательных средах бактерий вызывают помутнение среды, могут образовывать осадок – придонный, пристеночный и могут образовывать пленку на поверхности среды. НА плотных питательных средах образуются колонии.
Питательные среды. Требования, предъявляемые к питательным средам.
Питательной средой в микробиологии называют среды, содержащие различные соединения сложного или простого состава, которые применяются для размножения бактерий или других микроорганизмов в лабораторных или промышленных условиях.
Питательные среды готовят из продуктов животного или растительного происхождения. Большое значение имеет наличие в питательной среде ростовых факторов, которые катализируют метаболические процессы микробной клетки (витамины группы В, никотиновая кислота и др.).
Искусственные среды готовят по определенным рецептам из различных настоев или отваров животного или растительного происхождения с добавлением неорганических солей, углеводов и азотистых веществ.
В бактериологической практике чаще всего используют сухие питательные среды, которые получают на основе достижений современной биотехнологии. Для их приготовления используют экономически рентабельное непищевое сырье.Сухие питательные среды могут храниться в течение длительного времени, удобны при транспортировке и имеют относительно стандартный состав.
Требования:
1) Питательная ценность и сбалансированность
2) Стерильность
3) Оптимальное значение активности воды (0,95..)
4) Оптимальный PH (7,2-7,4)
5) Оптимальные ок-вост потенциалы
6) Оптимальное значение вязкости
-Агар Эндо (Состав: Питательная основа - питательный агар (мясо-пептонный агар)
Дифференцирующий фактор - лактоза
Индикатор - фуксин-сернистый реактив (фуксин, обесцвеченный сульфитом натрия)
Принцип действия: при расщеплении лактозы в питательной среде накапливаются кислые метаболиты. В кислой среде фуксин высвобождается и окрашивает лактозоположительные колонии в красный цвет. При интенсивном кислотообразовании колонии приобретают металлический блеск
Лактозонегативные колонии бесцветные или окрашенные в цвет среды (бледно розовые)
Назначение: выделение и дифференцировка по лактозному признаку энтеробактерий)
-Кровяной Агар (Состав: питательная основа - питательный агар (мясо-пептонный агар)
Дифференцирующий фактор - кровь (эритроциты); Индикатор - нет
Принцип действия: кровь является фактором роста, необходимым для многих требовательных микроорганизмов
Некоторые микроорганизмы обладают гемолитической активностью и способны образовывать колонии, окруженные зоной гемолиза.
Таким образом среда позволяет дифференцировать микроорганизмы по наличию и типу гемолиза
Назначение: выделение и дифференцировка микроорганизмов по гемолитической активности. Выделение и культивирование требовательных микроорганизмов.
- Солевой Агар (Состав: питательная основа - питательный агар (мясо-пептонный агар)
Элективный фактор - 10% хлорида натрия
Принцип действия: высокая концентрация хлорида натрия подавляет рост большинства микроорганизмов. Стафилококки при концентрации соли 10% не подавляются и формируют на среде изолированные колонии.
Назначение
Выделение стафилококков с одновременным подавлением сопутствующей микрофлоры.
- Желточно-солевой (Состав: питательная основа - питательный агар (мясо-пептонный агар) Дифференцирующий фактор - лецитин (эмульсия куринного желтка)
Элективный фактор - 10% хлорида натрия Индикатор - отсутствует
Принцип действия
Высокая концентрация хлорида натрия подавляет рост большинства микроорганизмов. Стафилококки при концентрации соли 10% не подавляются.
Наличие в среде лецитина позволяет дифференцировать стафилококки по наличию лецитовителазы. При расщеплении лецитина образуются нерастворимые продукты, выпадающие в толще среды вокруг колоний, образуя "перламутровую" зону.
Назначение
Выделение стафилококков и дифференцировка по лецитовителазному признаку (S.aureus - lec+, остальные - lec-) с одновременным подавлением сопутствующей микрофлоры.
-Агар Плоскирева (Состав: питательная основа - питательный агар (мясо-пептонный агар)
Дифференцирующий фактор – лактоза- элективный фактор - соли желчных кислот
Индикатор - нейтральный красный Принцип действия:
Соли желчных кислот подавляют рост сопутствующей микрофлоры. Поскольку полного подавления не происходит, колонии вырастающих микроорганизмов можно дифференцировать по способности расщеплять лактозу. В питательной среде накапливаются кислые метаболиты. В кислой среде нейтральный красный окрашивает лактозоположительные колонии в красный (брусничный) цвет.
Назначение
Выделение лактозонегативных патогенных энтеробактерий (сальмонеллы и шигеллы)
-Солевой бульон (Состав: питательная основа - питательный бульон (мясо-пептонный бульон)Элективный фактор - 10% хлорида натрия
Принцип действия
Высокая концентрация хлорида натрия подавляет рост большинства микроорганизмов. Стафилококки при концентрации соли 10% размножаются. Если в исходном материале стафилококков было мало, то после инкубации их концентрация увеличится и при высеве из накопительной среды на плотную мы получим рост колоний стафилококков.
Назначение
Накопление стафилококков с одновременным подавлением сопутствующей микрофлоры.
-Сахарно-кровяной Агар (Состав: питательная основа - питательный агар (мясо-пептонный агар) Дыхательный субстрат – глюкоза Редуцирующий фактор - кровь (гемоглобин эритроцитов)
Принцип действия
Глюкоза является дыхательным субстратом, используемым анаэробами в энергетических процессах
Гемоглобин, содержащийся в эритроцитах, связывает токсичные формы кислорода, понижая окислительно-восстановительный потенциал среды
Для обеспечения роста строгих анаэробов чашки необходимо инкубировать в бескислородной атмосфере.
Назначение
Выделение чистой культуры облигатно анаэробных бактерий.
-Тиогликолевая (среда контроля стерильности) Состав
Питательная основа - питательный бульон (мясо-пептонный бульон) + 0,1% агар-агара
Дыхательный субстрат – глюкоза Редуцирующий фактор - тиоловые соединения (тиогликолят натрия и цистеин)
Принцип действия
Глюкоза является дыхательным субстратом и используется в энергетических анаэробных процессах.
Тиоловые соединения связывают токсичные формы кислорода и снижают окислительно-восстановительный потенциал среды.
Небольшое количество агар-агара повышает вязкость среды и уменьшает насыщение среды кислородом в результате конвекции.
Назначение
Накопление анаэробных микроорганизмов.
-среда Вильсона-Блер Состав питательная основа - питательный агар (мясо-пептонный агар) Дыхательный субстрат – глюкоза Редуцирующий фактор - сульфит натрия
Индикатор - хлористое железо (индикатор на серводород)
Принцип действия
Глюкоза является дыхательным субстратом и используется в энергетических анаэробных процессах.
C.perfringens восстанавливает сульфит натрия до сульфида, который, взаимодействуя с ионами железа образует черное нераствориемое соединение - сульфид железа.
Назначение
Обнаружение сульфитредуцирующих клостридий (в первую очередь Clostridium perfringens)