En iyi mikroorganizma ortamının seçimi, yüksek ürün verimi için kritik öneme sahiptir. Ortamın kalitesi kritiktir çünkü mikroorganizma büyümesi için besin ve enerji sağlar.
Mikroorganizmanın kültür ortamının bazı önemli bileşenleri
Fermantasyon ortamı için gereken besinler aynı zamanda mikroorganizmaların türüne ve kullanılan biyokimyasal prosesin türüne göre de belirlenir. Mikroorganizma ortamının kötü seçilmesi, düşük çıktı verimine neden olabilir. Ortamda bulunan besin türleri her zaman ürün verimini belirler. Kültür ortamının temel gereksinimleri arasında enerji kaynağı, su, karbon kaynağı, nitrojen kaynağı, vitaminler ve mineraller yer alır ancak bunlarla sınırlı değildir. Küçük ölçekli laboratuvar amaçlı ortamların tasarlanması nispeten kolaydır, ancak endüstriyel amaçlı ortamların hazırlanması zordur. Zenginleştirilmiş bir kültür ortamına mikroorganizma büyümesi için gerekli unsurlar eklenmiştir (Bonnet ve diğerleri, 2020; Tankeshwar, 2022).
Besinler
Mikroorganizmaların büyümesi için yalnızca birkaç besine ihtiyaç vardır; örneğin su, karbon kaynağı, nitrojen kaynağı, mineral tuzları (Kumar, 2012), enerji kaynağı ve büyüme faktörleri.
su: Su, besin maddelerinin çözünmesi, taşınması ve hidroliz reaksiyonlarının sağlanması için gereklidir. Bazı bakterilerin büyümesi için serbest suya ihtiyaç vardır. Kuluçka sırasında agar buharlaşırsa bu su kaybolabilir, bu da koloni boyutunda azalmaya ve bakteri üremesinin engellenmesine neden olabilir (Kumar, 2012; Power ve Johnson, 2009).
Karbon kaynağı: Bakterilerde karbon en bol bulunan kurucu elementtir. Bakteriler yağ, karbonhidrat, protein ve nükleik asit üretmek için karbon moleküllerine ihtiyaç duyar. Bakteriler karbondioksit gibi inorganik karbon kaynaklarını veya şeker ve alkol gibi organik kaynakları kullanabilir (Kumar, 2012; Atlas, 2010).
Azot kaynağı: Azot kaynakları bol miktarda bulunur ve bir kültür ortamının formülasyonunda kullanılan çok çeşitli bileşiklerde bulunabilir. Protein hidrolizatlarına, özellikle proteaz-pepton veya triptonun yanı sıra nitratlara karşılık gelen hem organik hem de inorganik formlarda bulunur. Azot bakterilerin protein sentezlemesini sağlar (Atlas, 2010; Latge, 1975).
Son olarak fosfat, sülfat, magnezyum veya kalsiyum yaygın mineral tuzları arasında sıklıkla bulunur (Power ve Johnson, 2009).
Enerji kaynakları: Bakteriler iki türe ayrılır: ışığı protonların elektrokimyasal gradyanına dönüştürerek enerji kaynağı olarak kullanan fototrofik bakteriler (Yurkov ve Beatty, 1998) ve mineral veya organik bileşiklerin oksidasyon enerjisini enerji kaynağı olarak kullanan kemotrof bakteriler. bir enerji kaynağı (Thauer ve diğerleri, 1977) Listeria monositogenleri bu bakterilerden biridir (Van der Horst ve ark., 2007)
Büyüme faktörleri
Minimal bir ortamın kullanılması, hayatta kalmak için belirli elementlere ihtiyaç duyan bazı bakterilerin büyümesini engeller. Bakteriyel çoğalmayı arttırmak için bazen kültür ortamına büyüme faktörleri eklenir. Büyüme faktörleri, bakterilerin çevredeki mevcut besinlerden sentezleyemediği elementlerdir (Kumar, 2012; Werkman ve Wilson, 1957). Kültür ortamında büyüme faktörlerine küçük miktarlarda ihtiyaç duyulur ve bunların gerekliliği, bakterinin bir metabolik yolun bulunmaması veya tıkanmasıyla doğrulanır.
Pürin ve pirimidin bazları da dahil olmak üzere çeşitli tipte büyüme faktörleri vardır (Snell ve Mitchell, 1941). Amino asitler aynı zamanda büyüme faktörleridir (Dunn ve diğerleri, 1947) ve proteinlerin sentezinde kullanılırlar. Vitaminler de büyüme faktörlerine dahildir. Bunlar koenzimler veya koenzim öncüleridir (Duncan ve diğerleri, 2002). Vitamin, canlı bir organizmanın metabolizması için az miktarda gerekli olan, ancak o organizma tarafından yeterli miktarda sentezlenemeyen organik bir maddedir. Kan ve türevleri de kullanılmaktadır (Collins ve Lyne, 1970). Son olarak, doğal ortamlarını simüle ederek işkembe sıvısı, belirli bakteri türlerinin büyümesini teşvik etmek için kullanılabilir (Lagier ve diğerleri, 2012 ve 2015).
Kültür ortamının ilkeleri
Tohum kültür ortamı
Tohum kültürü ortamı, bir sonraki fermantasyon için hücre büyümesi ve çoğalması için kullanılır. Besin maddeleri, vitaminler ve büyüme faktörlerini içeren uygun şekilde formüle edilmiş bir hücre kültürü ortamı, mikroorganizma büyümesi için çok önemlidir (Tankeshwar, 2022).
Besin ortamı
- Tanımlanmamış ortam: Bazal veya karmaşık ortam olarak da bilinen tanımsız ortam, mikroorganizma büyümesi için glikoz, su, çeşitli tuzlar, bir amino asit kaynağı ve nitrojen (örneğin sığır eti, maya özütü) gibi bir karbon kaynağı içerir. Bu tanımlanmamış bir ortamdır çünkü amino asit kaynağı, kesin bileşimi bilinmeyen çeşitli bileşikler içerir. Bununla birlikte, besin ortamları çoğu bakterinin büyümesi için ihtiyaç duyduğu tüm unsurları içerir ve seçici değildir, dolayısıyla laboratuvar kültür koleksiyonlarında tutulan bakterilerin genel yetiştirilmesi ve bakımı için kullanılırlar.
- Tanımlı besiyeri: Bu besiyerinde kullanılan tüm kimyasallar bilinmektedir ancak bu besiyerleri herhangi bir bitki veya hayvan dokusu ve maya içermez.
- Diferansiyel veya gösterge ortamı: Bakteriyel büyüme sırasında meydana gelen herhangi bir spesifik kimyasal reaksiyonu tanımlamak için kullanılan bu tür ortamlara bir boya veya gösterge eklenir. Birden fazla mikroorganizmanın büyümesine izin verir; ancak bakteri kolonileri, gösterge nötr kırmızı, fenol kırmızısı veya metilen mavisi gibi kimyasal bir değişime uğradığında renkleriyle ayırt edilir.
Minimum medya
Minimal ortamın bileşimi, kültürlenen mikroorganizmaya bağlı olarak değişir. Bu ortam tipik olarak şeker/süksinat gibi bir karbon kaynağı, çeşitli inorganik tuzlar (magnezyum, nitrojen, fosfor ve Kükürt gibi temel elementlerin tuzları) ve sudan oluşur (Singh, 2022; Tankeshwar, 2022).
Seçici medya
Bu tür ortamlar yalnızca belirli türdeki mikroorganizmaların yetiştirilmesi için kullanılır. Örneğin, spesifik bir antibiyotik veya inhibitör ajan veya madde, yalnızca o spesifik maddeye dirençli mikroorganizmaların büyümesine izin vermek için eklenir. Amaç, bu ortamı kullanarak belirli bir mikroorganizma türünü karışık bir mikrobiyal popülasyondan ayırmaktır. Biri belirli mikroorganizmaların karbon ve nitrojen ihtiyacını karşılamak üzere tasarlanırken diğeri belirli mikroorganizmaların fiziksel ve kimyasal direncini karşılamak üzere tasarlanmıştır (Singh, 2022; Tankeshwar, 2022).
Taşıma ortamı
Bunlar, yetiştirme için laboratuvara nakledilen numunelerin geçici olarak saklanması için kullanılır. Bu tür ortamlar ideal olarak numunedeki tüm organizmaları konsantrasyonlarını değiştirmeden canlı tutmalıdır. Tipik olarak taşıma ortamı yalnızca tamponlar ve tuz içerir. Mikrobiyal çoğalma, karbon, nitrojen ve organik büyüme faktörlerinin eksikliği nedeniyle engellenmektedir. Anaerobik izolasyonda kullanılan taşıma ortamı moleküler oksijen içermemelidir (Singh, 2022; Tankeshwar, 2022).
Zenginleştirilmiş medya
Zenginleştirilmiş besiyeri, yetiştirilmesi en zor olanlardan bazıları da dahil olmak üzere çok çeşitli organizmaların büyümesi için gerekli besinleri içerir. Genellikle numunenin içerdiği farklı mikrop türlerini toplamak için kullanılırlar. Kan agarı, temel besinlere ek olarak besin açısından yoğun tam kan içeren zenginleştirilmiş bir ortamdır. Çikolata agar, kahverengiye dönüşen ve besiyerine adını veren, ısıl işlem görmüş kanla (40-45°C) güçlendirilir (Singh, 2022; Tankeshwar, 2022).
İdeal kültür ortamının özellikleri
İlk önemli özelliği, uygun fiyata kolayca bulunabilmesi ve minimum parti değişimiyle tutarlı ürünler üretebilmesidir. Ortam, kısa sürede istenen üründen daha yüksek bir verim ve istenmeyen ürünlerden daha düşük bir verim üretmelidir. Sterilize edilmesi kolay olmalıdır. Fermantasyon süreciyle iyi çalışmalı ve kullanım öncesinde, sırasında veya sonrasında çevre dostu olmalıdır (Singh, 2022; Tankeshwar, 2022).
Referanslar
Atlas R.M. 3. baskı. CRC Basın; Boca Raton, FL: 2010. Mikrobiyolojik ortam el kitabı.
Bonnet M, Lagier JC, Raoult D, Khelaifia S. Seçici ve seçici olmayan koşullar yoluyla bakteri kültürü: klinik mikrobiyolojide kültür ortamının evrimi. Yeni mikroplar ve yeni enfeksiyonlar. 1 Mart 2020;34: 100622.
Duncan S.H., Hold G.L., Harmsen H.J., Stewart C.S., Flint H.J. Fusobacterium prausnitzii'nin büyüme gereksinimleri ve fermantasyon ürünleri ve bunu şu şekilde yeniden sınıflandırma önerisi: Faecalibacterium prausnitzii gen. kasım, tarak. kasım. Int J Syst Evol Microbiol. 2002; 52:2141–2146.
Dunn M.S., Shankman S., Camien M.N., Block H. Yirmi üç laktik asit bakterisinin amino asit gereksinimleri. J Biol Kimya. 1947; 168:1–22.
Kumar S. JP Medical Ltd; Yeni Delhi: 2012. Mikrobiyoloji ders kitabı.
Lagier J.C., Armougom F., Million M., Hugon P., Pagnier I., Robert C. Mikrobiyal kültür bilimi: insan bağırsak mikrobiyomu çalışmasında paradigma değişimi. Clin Microbiol Enfekte. 2012; 18:1185–1193.
Lagier J.C., Hugon P., Khelaifia S., Fournier P.E., La Scola B., Raoult D. İnsan bağırsak mikrobiyotasını incelemek için kültür mikrobiyolojisi örneği aracılığıyla mikrobiyolojide kültürün yeniden doğuşu. Clin Microbiol Rev. 2015; 28:237–264.
Latge J.P. 6 türün büyümesi ve sporlanması’Entomoftoraller II. Çeşitli nitrojen kaynaklarının etkisi. Mikopatoloji. 1975; 57:53–57.
Magdoub M.N., Hassan Z.M., Effat B.A., Sadek Z.I., Tawfik N.F., Mabrouk A.M. Mısır süt ürünlerinden izole edilen bazı laktik asit bakterilerinin probiyotik özellikleri. Int J Curr Microbiol Appl Sci. 2015; 4:758–766.
Güç DA, Johnson J.A. 2. baskı. Becton, Dickinson ve Şirketi; Kıvılcımlar: 2009. Difco™ & BBL™ kılavuzu.
Singh A. Kültür Medyası: Sınıflandırma, Türler ve Uygunluk. https://conductscience.com/culture-media/
Snell E.E., Mitchell H.K. Laktik asit bakterileri için büyüme maddeleri olarak purin ve pirimidin. Proc Natl Acad Sci ABD. 1941; 27:1.
Tankeshwar A. 2022. Bakteri Kültürü Ortamı: Sınıflandırma, Türler, Kullanımlar.https://microbeonline.com/author/tankeshwar/
Thauer R.K., Jungermann K., Decker K. Kemotrofik anaerobik bakterilerde enerji tasarrufu. Bacteriol Rev. 1977; 41:100.
Van der Horst M.A., Key J., Hellingwerf K.J. Kemotrofik, fototrofik olmayan bakterilerde ışığa duyarlı olma: Bırakın ışık algılama da olsun. Trendler Mikrobiyol. 2007; 15:554–562.
Werkman C.H., Wilson P.W. Akademik Basın A.Ş.; New-York: 1951. Bakteriyel fizyoloji.
Yurkov V.V., Beatty J.T. Aerobik anoksijenik fototrofik bakteriler. Microbiol Mol Biol Rev. 1998; 62:695–724.
