Выбор лучших сред для микроорганизмов имеет решающее значение для высокого выхода продукта. Качество среды имеет решающее значение, поскольку оно обеспечивает питательные вещества и энергию для роста микроорганизмов.

Некоторые важные компоненты питательных сред микроорганизмов

Питательные вещества, необходимые для ферментационной среды, также определяются типом микроорганизмов и типом используемого биохимического процесса. Неправильный выбор среды для микроорганизмов может привести к низкому выходу продукции. Типы питательных веществ, присутствующих в среде, всегда определяют выход продукта. Основные требования к питательной среде включают, помимо прочего, источник энергии, воды, источника углерода, источника азота, витаминов и минералов. Среды для небольших лабораторных целей разработать относительно легко, но среды для промышленных целей приготовить сложно. В обогащенную культуральную среду были добавлены необходимые элементы для роста микроорганизмов (Bonnet et al., 2020; Tankeshwar, 2022).

Питательные вещества

Для роста микроорганизмам требуется лишь несколько питательных веществ, а именно вода, источник углерода, источник азота, минеральные соли (Кумар, 2012), источник энергии и факторы роста.

Вода: Вода необходима для растворения питательных веществ, их транспортировки и обеспечения реакций гидролиза. Некоторым бактериям для роста требуется свободная вода. Если агар испаряется во время инкубации, эта вода может быть потеряна, что приведет к уменьшению размера колоний и подавлению роста бактерий (Kumar, 2012; Power and Johnson, 2009).

Источник углерода: У бактерий углерод является наиболее распространенным составляющим элементом. Бактериям необходимы молекулы углерода для производства жиров, углеводов, белков и нуклеиновых кислот. Бактерии могут использовать неорганические источники углерода, такие как углекислый газ, или органические источники, такие как сахара и спирт (Kumar, 2012; Atlas, 2010).

Источник азота: Источники азота многочисленны, и их можно найти в широком спектре соединений, используемых при составлении культуральной среды. Он встречается как в органических, так и в неорганических формах, соответствующих белковым гидролизатам, в частности протеазно-пептоновым или триптоновым, а также нитратам. Азот позволяет бактериям синтезировать белки (Atlas, 2010; Latge, 1975).

Наконец, среди обычных минеральных солей часто встречаются фосфат, сульфат, магний или кальций (Power and Johnson, 2009).

Источники энергии: Бактерии подразделяются на два типа: фототрофные бактерии, использующие свет в качестве источника энергии путем преобразования его в электрохимический градиент протонов (Юрков, Битти, 1998), и хемотрофные бактерии, использующие энергию окисления минеральных или органических соединений в качестве источника энергии. источник энергии (Тауэр и др., 1977) Листерия моноцитогенная является одной из таких бактерий (Van der Horst et al., 2007).

Факторы роста

Использование минимальной среды предотвращает рост определенных бактерий, которым для выживания необходимы определенные элементы. Чтобы увеличить размножение бактерий, в питательную среду иногда добавляют факторы роста. Факторы роста — это элементы, которые бактерии не могут синтезировать из доступных питательных веществ в окружающей среде (Kumar, 2012; Werkman and Wilson, 1957). Факторы роста необходимы в культуральной среде в небольших количествах, и их потребность оправдана отсутствием у бактерии или блокировкой метаболического пути.

Существуют различные типы факторов роста, в том числе пуриновые и пиримидиновые основания (Snell и Mitchell, 1941). Аминокислоты также являются факторами роста (Dunn et al., 1947) и используются в синтезе белков. Витамины также входят в состав факторов роста. Они являются коферментами или предшественниками коферментов (Duncan et al., 2002). Витамин — органическое вещество, которое требуется в небольших количествах для метаболизма живого организма, но не может синтезироваться этим организмом в достаточных количествах. Также используются кровь и ее производные (Collins and Lyne, 1970). Наконец, моделируя естественную среду обитания, рубцовую жидкость можно использовать для стимулирования роста определенных видов бактерий (Lagier et al., 2012 и 2015).

Принципы питательной среды

Среда для посевной культуры

Культуральную среду для посева используют для роста и размножения клеток для следующей ферментации. Правильно составленная среда для культивирования клеток с питательными веществами, витаминами и факторами роста очень важна для роста микроорганизмов (Танкешвар, 2022).

Питательные среды

1. Неопределенная среда: Неопределенная среда, также известная как базальная или комплексная среда, содержит источник углерода, такой как глюкоза, вода, различные соли, источник аминокислот и азот (например, говядина, дрожжевой экстракт) для роста микроорганизмов. Это неопределенная среда, поскольку источник аминокислот содержит множество соединений, точный состав которых неизвестен. Однако питательные среды содержат все элементы, необходимые большинству бактерий для роста, и неселективны, поэтому их используют для общего культивирования и поддержания бактерий, содержащихся в коллекциях лабораторных культур.
2. Определенные среды: в средах такого типа известны все используемые химические вещества, но такие среды не содержат растительных или животных тканей и дрожжей.
3. Дифференциальная или индикаторная среда: краситель или индикатор добавляются в такие типы сред, которые используются для идентификации любой конкретной химической реакции, происходящей во время роста бактерий. Это позволяет расти нескольким микроорганизмам; однако бактериальные колонии отличаются по цвету, когда индикатор подвергается химическому изменению, например, нейтральному красному, феноловому красному или метиленовому синему.

Минимальные медиа

Состав минимальных сред варьируется в зависимости от культивируемого микроорганизма. Эта среда обычно состоит из источника углерода, такого как сахар/сукцинат, различных неорганических солей (солей основных элементов, таких как магний, азот, фосфор и сера) и воды (Singh, 2022; Tankeshwar, 2022).

Выборочные СМИ

Такие среды используются для выращивания только определенных видов микроорганизмов. Например, добавляется определенный антибиотик, ингибирующий агент или вещество, чтобы обеспечить рост только микроорганизмов, устойчивых к этому конкретному веществу. Цель состоит в том, чтобы с помощью этой среды отделить определенный тип микроорганизмов от смешанной микробной популяции. Один предназначен для удовлетворения потребностей конкретных микроорганизмов в углероде и азоте, а другой — для удовлетворения физической и химической устойчивости конкретных микроорганизмов (Singh, 2022; Tankeshwar, 2022).

Транспортные средства массовой информации

Они используются для временного хранения образцов, которые транспортируются в лабораторию для выращивания. Такие среды в идеале должны поддерживать жизнь всех организмов в образце, не изменяя их концентрации. Обычно транспортные среды содержат только буферы и соль. Размножение микробов затруднено из-за нехватки углерода, азота и органических факторов роста. Транспортные среды, используемые при анаэробной изоляции, не должны содержать молекулярный кислород (Singh, 2022; Tankeshwar, 2022).

Обогащенные медиа

Обогащенные среды содержат питательные вещества, необходимые для роста широкого спектра организмов, включая некоторые из наиболее трудно выращиваемых. Их обычно используют для сбора как можно большего количества различных типов микробов, содержащихся в образце. Кровяной агар представляет собой обогащенную среду, содержащую, помимо основных питательных веществ, плотную цельную кровь. Шоколадный агар обогащен термообработанной кровью (40–45°C), которая становится коричневой и дает среде название (Singh, 2022; Tankeshwar, 2022).

Характеристики идеальной питательной среды

Первой важной характеристикой является то, что он должен быть легко доступен по доступной цене и производить стабильную продукцию с минимальными изменениями в партиях. Среда должна давать более высокий выход желаемого продукта за короткое время и меньший выход нежелательных продуктов. Его должно быть легко стерилизовать. Он должен хорошо работать в процессе ферментации и быть экологически чистым до, во время или после использования (Сингх, 2022; Танкешвар, 2022).

Рекомендации

Атлас Р.М. 3-е изд. ЦРК Пресс; Бока-Ратон, Флорида: 2010. Справочник по микробиологическим средам.

Бонне М., Лажье Ж.К., Рауль Д., Хелаифия С. Бактериальная культура в селективных и неселективных условиях: эволюция питательных сред в клинической микробиологии. Новые микробы и новые инфекции. 2020, 1 марта; 34: 100622.

Дункан С.Х., Холд Г.Л., Хармсен Х.Дж., Стюарт К.С., Флинт Х.Дж. Требования к росту и продукты ферментации Fusobacterium prausnitzii, а также предложение переклассифицировать ее в Faecalibacterium prausnitzii ген. ноябрь, гребенка. ноябрь Int J Syst Evol Microbiol. 2002 г.; 52:2141–2146.

Данн М.С., Шенкман С., Камиен М.Н., Блок Х. Потребности в аминокислотах двадцати трех молочнокислых бактерий. J Биол Хим. 1947 год; 168:1–22.

Кумар С. JP Medical Ltd; Нью-Дели: 2012. Учебник микробиологии.

Лажье Ж.К., Армугом Ф., Миллион М., Хьюгон П., Панье И., Роберт К. Микробная культуромика: сдвиг парадигмы в изучении микробиома кишечника человека. Клин Микробиол Инфект. 2012 г.; 18:1185–1193.

[ PubMed ] Лажье Дж. К., Хьюгон П., Хелаифия С., Фурнье П. Э., Ла Скола Б., Рауль Д. Возрождение культуры в микробиологии на примере культуромики для изучения микробиоты кишечника человека. Преподобный Клин Микробиол. 2015 г.; 28:237–264.

Латге Дж.П. Круассан и споруляция 6 видов’Энтомофторалес II. Влияние различных источников азота. Микопатология. 1975 год; 57:53–57.

Магдуб М.Н., Хасан З.М., Эффат Б.А., Садек З.И., Тауфик Н.Ф., Мабрук А.М. Пробиотические свойства некоторых молочнокислых бактерий, выделенных из египетских молочных продуктов. Int J Curr Microbiol Appl Sci. 2015 г.; 4:758–766.

Пауэр Д.А., Джонсон Дж.А. 2-е изд. Бектон, Дикинсон и компания; Искры: 2009. Difco™ & Руководство BBL™.

Сингх А. Культурные медиа: классификация, типы и актуальность. https://conductscience.com/cultural-media/

Снелл Э.Э., Митчелл Х.К. Пурин и пиримидин как вещества роста молочнокислых бактерий. Proc Natl Acad Sci США. 1941 год; 27:1.

Танкешвар А. 2022. Бактериальные питательные среды: классификация, типы, использование.https://microbeonline.com/author/tankeshwar/

Тауэр Р.К., Юнгерманн К., Декер К. Сохранение энергии у хемотрофных анаэробных бактерий. Бактериол Ред. 1977; 41:100.

Ван дер Хорст М.А., Ки Дж., Хеллингверф К.Дж. Фоточувствительность у хемотрофных, нефототрофных бактерий: пусть будет и светочувствительность. Тенденции Микробиол. 2007 г.; 15:554–562.

Веркман Ч.Х., Уилсон П.В. Академик Пресс Инк.; Нью-Йорк: 1951. Бактериальная физиология.

Юрков В.В., Битти Дж.Т. Аэробные аноксигенные фототрофные бактерии. Микробиол Мол Биол Ред. 1998; 62:695–724.