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, асци-тический 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 мало пригодны 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, таурохолево-кислого 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.