Питательные среды — биологические препараты, используемые для получения чистых культур микроорганизмов, изучения их морфологических и физиологических особенностей, а также для сохранения микроорганизмов в виде чистых культур в лабораторных и производственных условиях. Питательные среды широко используются в лабораторной практике при диагностике инфекционных заболеваний, а также для контроля за стерильностью лекарственных средств.

Существует огромное число питательных сред, различных как по составу, так и по назначению, и для того чтобы ориентироваться в этом многообразии, предложено классифицировать их по целевому использованию, назначению, составу, консистенции, способу производства и др.

а) По целевому использованию питательные среды делят на производственные и непроизводственные.

К производственным относятся среды, используемые в процессе получения медицинских биологических препаратов (бактерийных вакцин, анатоксинов и др.) и для контроля последних. Это белковые основы (пептоны, гидролизаты и т. п.), стимуляторы роста (дрожжевые и другие экстракты), среды для проверки препаратов на стерильность.

Непроизводственными называются многочисленные и разнообразные питательные среды, применяемые в практике здравоохранения и в исследовательских целях. К ним относятся среды для выращивания и выделения микроорганизмов, позволяющие устанавливать родовые и видовые различия последних.

б) По назначению различают среды общего назначения (универсальные) и специальные питательные среды.

Питательные среды общего назначения пригодны для выращивания многих видов микроорганизмов и могут применяться для одноразового посева или длительного культивирования (СПА, ГРМ-агар, ГМФ-агар, агар и бульон Хоттингера и т.д.), а также в качестве основы для приготовления специальных питательных сред. К таким средам относятся, например, мясопептонный бульон, мясопептонный агар, бульон и агар Хоттингера, сусло жидкое, сусло-агар и др.

Специальные питательные среды предназначены для избирательного культивирования определенных видов микроорганизмов, изучения их свойств и хранения. Различают следующие виды специальных сред: элективные (избирательные), дифференциально-диагностические (индикаторные), накопительные, консервирующие (транспортные).

• Элективные (селективные) среды применяются главным образом для выделения микроорганизмов из мест их естественного обитания или получения накопительных культур. Понятия «элективность» и «селективность» указывают на избирательное действие среды по отношению к микроорганизмам. Эти среды обеспечивают преимущественное развитие одного вида или группы микроорганизмов.

Избирательность питательной среды для определенных видов микроорганизмов достигается путем создания оптимальных для них условий (pH, Eh, концентрация солей, состав питательных веществ), т.е. положительной селекцией (элективные), или путем добавления в среду веществ, угнетающих другие микроорганизмы (желчь, азид натрия, теллурит калия, антибиотики и др.), —отрицательной селекцией (селективные). Сопутствующие микроорганизмы или совсем не растут на таких средах, или развитие их в значительной степени задерживается. Например, элективной средой для стафилококков является желточно-солевой агар (ЖСА), для холерного вибриона — щелочной агар.

• Дифференциально-диагностические (индикаторные) среды применяют для изучения биохимических свойств и дифференцирования микроорганизмов разных видов (родов) но характеру их ферментативной активности. Состав этих сред подбирают с таким расчетом, чтобы четко выявить наиболее характерные свойства определенного вида. Дифференцирующие свойства питательной среды создаются внесением субстрата, к которому определяется отношение микроорганизма (например, сахаров, аминокислот и др.), соответствующих индикаторов (например, pH-индикаторов — бромтимолблау, фуксин и др., Eh-индикаторов).

Для обнаружения этих свойств производят посев микробов на плотные или жидкие питательные среды, содержащие соответствующие вещества, в отношении которых микробы могут проявлять определенные свойства.

Для определения способности сбраживать углеводы применяют жидкие или полужидкие (содержат 0,5% агара) среды, к которым добавляют 2% углевода (глюкоза, лактоза, маннит, мальтоза, сахароза) и индикатор. Некоторые виды бактерий при сбраживании углеводов помимо кислоты образуют газ, что также является ценным диагностическим признаком. Способность же микробов расщеплять белки и продукты их распада определяется по образованию сероводорода, индола, аммиака.

• Транспортные (консервирующие) среды широко используются в клинической практике для сохранения жизнеспособности микроорганизмов в период от момента взятия биоматериала до посева. Основная цель их использования — сохранить жизнеспособность возбудителя и предотвратить размножение сопутствующей микрофлоры в период транспортировки образцов.

в) По составу питательные среды делят на натуральные и синтетические.

Натуральные (естественные) среды содержат продукты животного или растительного происхождения и имеют неопределенный химический состав. К таким средам относятся овощные или фруктовые соки, животные ткани, кровь, молоко, яйца, желчь, сыворотка крови, а также отвары и экстракты, полученные из различных природных субстратов — мяса, различных растений. На натуральных средах хорошо развиваются многие микроорганизмы, так как в таких средах имеются, как правило, все компоненты, необходимые для их роста и развития.

Эти среды имеют сложный непостоянный химический состав и мало пригодны для изучения физиологии, обмена веществ микроорганизмов, так как не позволяют точно учесть потребление компонентов среды и образование продуктов обмена по ходу развития. Натуральные среды используются главным образом для поддержания культур микроорганизмов, накопления их биомассы и диагностических целей. Примерами таких сред, широко применяемых в лабораторной практике, служат мясопептон-ный бульон и мясопептонный агар, картофельные среды и др.

К числу натуральных сред неопределенного состава относят и так называемые полу синтетические, или искусственные среды, в состав которых, помимо соединений известной химической природы (неорганические соли, углеводы и азотистые вещества), входят вещества неопределенного состава (настои, отвары животного и растительного происхождения). К полусинтетическим средам относятся, например, мясопептонный бульон с глюкозой, среда Эндо, среда Сабуро и т. п.

К полусинтетическим средам следует относить также среды, которые содержат соединения известного состава — углеводы, нитраты, фосфаты и т. д. и в незначительных количествах — соединения неопределенного состава — гидролизат казеина, дрожжевой автолизат, кукурузный экстракт, добавляемые в качестве факторов роста.

Синтетические питательные среды содержат только химически чистые соединения в точно указанных концентрациях, т.е. состав их полностью известен. Достоинством таких сред являются стандартность и воспроизводимость с высокой степенью точности. Эти среды удобны для исследования обмена веществ микроорганизмов.

Для разработки синтетических сред необходимо знать потребности микроорганизмов в источниках питания и основные особенности их обмена веществ. Существует большое число синтетических сред, не уступающих по своим качествам натуральным средам неопределенного состава. Однако только для немногих патогенных бактерий имеются синтетические среды. Их применяют главным образом для экспериментального изучения метаболизма микроорганизмов, реже для аналитических целей, диагностики и хранения культур.

В большинстве же случаев микроорганизмы, выращенные на таких питательных средах, обычно фенотипически отличаются от выращенных на питательных средах естественного происхождения: их размножение обычно легче подавляется избыточной аэрацией или токсическими катионами, они более чувствительны к нарушениям баланса между некоторыми составными частями питательной среды, особенно между аминокислотами. Многие бактерии нуждаются в большем числе факторов роста.

г) По консистенции питательные среды бывают жидкими, полужидкими, плотными, сухими, сыпучими.

Жидкие среды чаще применяют для изучения физиолого-биохимических особенностей микроорганизмов, для накопления биомассы или продуктов обмена, а также для поддержания и хранения многих микроорганизмов, плохо развивающихся на плотных средах.

Полужидкие среды обычно используют для хранения культур, реже для накопления биомассы (например, анаэробов); они содержат 0,5% агара.

Плотные среды используют для выделения чистых культур, количественного учета микроорганизмов, определения их антагонистических свойств и в ряде других случаев; они содержат 1,5-2,0% агара.

Сухие питательные среды представляют собой порошки или гранулы, влажность которых не превышает 10%, и легко растворяются в воде. Они выпускаются по соответствующим технологиям на производствах в различных количествах, удобны для хранения, транспортировки и приготовления готовых к употреблению сред.

Сыпучие среды используют в микробиологической и медицинской промышленности для хранения посевного материала, культур-продуцентов. К ним относятся, например, разваренное пшено, отруби, кварцевый песок, пропитанные питательным раствором.

д) По способу производства питательные среды подразделяются на коммерческие и среды лабораторного изготовления.

Коммерческие питательные среды изготавливаются промышленным способом и, в свою очередь, подразделяются на среды, готовые к применению, и сухие питательные среды.

Использование в бактериологической практике выпускаемых промышленным способом питательных сред предпочтительно, так как они более стандартны, технологический процесс их изготовления строго регламентирован, качество на всех этапах производства контролируется по физико-химическим и биологическим показателям в соответствии с требованиями нормативной документации.

Готовые среды выпускаются в виде жидкостей либо студней. Их преимуществами является то, что они могут использоваться без каких-либо предварительных манипуляций, в том числе и такой трудоемкой, как стерилизация, и содержат в своем составе компоненты, исключающие возможность изготовления ее в виде сухой среды (кусочки фарша в среде Кита-Тароцци). К недостаткам таких сред можно отнести небольшие сроки годности (не более 1 года), а также необходимость закупки и хранения больших объемов продукции. Примерами готовых сред являются агар и бульон Хоттингера, мясопептонный агар и бульон.

Сухие питательные среды (СПС). В отличие от сред, изготавливаемых в лабораторных условиях, промышленные СПС обеспечивают лучшее качество и сравнимость проводимых исследований. Для обеспечения роста и размножения микроорганизмов в состав сухих питательных сред на основе белковых гидролизатов вводится сбалансированное количество различных компонентов, используемых как исходный строительный материал для конструирования составных частей микробной клетки и как источник энергии.

Сухие среды выпускают в основном в виде мелкодисперсных порошков, а также в виде гранул, шариков, таблеток. Они хорошо растворяются в воде, обычно не образуя осадка либо помутнения, имеют более длительные сроки годности — от 2 до 5 лет. Преимуществом сухих питательных сред является также простота изготовления из них сред, готовых к употреблению. Тем не менее качество изготовленных из них сред зависит от тщательности выполнения даже самых простых операций. Перечень сухих питательных сред включает более 100 наименований.

Среды лабораторного изготовления готовятся непосредственно в лабораториях по прописям. Преимуществом таких сред является возможность внесения лабильных соединений, обеспечивающих рост требовательных микроорганизмов, непосредственно перед посевом.

- Читать далее "Источники углерода и азота в питательных средах"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 18.05.2019