Поживні середовища
У лабораторних або виробничих умовах бактерії вирощують (культивують) на середовищах, які повинні задовольняти потреби бактерій у поживних речовинах, мати адекватне значення величини рН, ізотонічність і бути стерильними, а по можливості і прозорими. Специфічність більшості поживних середовищ визначають сполуки вуглецю та азоту, але так як конструктивні та енергетичні процеси мікроорганізмів різноманітні, неоднакові та їх потреби у поживних речовинах.
Живильні середовища прийнято ділити на кілька груп: середовища які відрізняються за складом та походженням, фізичним станом або консистенцією та функціональним або цільовим призначенням.
За походженням середовища буваютьприродними (натуральними) та штучними (синтетичними). До природних середовищ відносять ті, до складу яких входять продукти рослинного чи тваринного походження. Вони містять усі компоненти, необхідні для зростання та розвитку бактерій, але мають непостійний хімічний склад, тобто вони нестабільні. Тому такі живильні середовища не придатні для вивчення метаболізму бактерій, а використовуються в основному для накопичення біомаси, підтримки культур бактерій у життєздатному стані та для діагностичних цілей, наприклад, для виділень чистих культур бактерій. До природних середовищ відносяться молоко, кров і сироватка крові, відвари та екстракти з природних субстратів, пептонна та м'ясна вода, м'ясо-пептонні бульйон та агар, дріжджові екстракти, картопляні, яєчні та жовчомісткі середовища.
У практиці мікробіології, зазвичай, застосовуються комбіновані живильні середовища, у яких поєднуються природні компоненти з неорганічними солями. Прикладами таких середовищ є агар Цейсслера, до складу якого входить МПА, кров та цукор,середовища Гісса, що містять пептон, агар, один із цукрів та індикатор, середовище Раппопорта, що складається з жовчного бульйону, глюкози та індикатора.
Середовища можна за складом розділити напрості і складні. До простих відносяться м'ясна та пептонна вода, м'ясо-пептонні бульйон та агар. Додавання до таких середовищ одного або кількох інгредієнтів – вуглеводів, крові, сироватки та інших складових роблять їх складними.
За фізичним станом живильні середовища можуть бути рідкими, напіврідкими, щільними або твердими, сипучими або сухими. Рідкі середовища представлені, як правило, водними розчинами необхідних життя речовин. Їх використовують для накопичення біомаси, збагачення культур бактерій, вивчення метаболізму. Напіврідкі та щільні живильні середовища отримують з рідких, додаючи до них агар або желатину. Концентрація агару для напіврідких середовищ 0,5-0,7%, а щільних 1,5-2%. Полісахарид агар отримують з деяких видів морських водоростей, його висушують і зберігають у вигляді пластин або порошку. Бактерії не використовують агар як субстрат і тому склад щільного живильного середовища залежить від складу рідкого середовища, до якого доданий агар. Агар плавиться приблизно при температурі 100 0 С і застигає при 40 0 С. Агаризовані середовища розливають у пробірки або чашки Петрі в розплавленому стані, а потім охолоджують. Для ущільнення середовищ іноді використовують желатину, додаючи її до рідких середовищ у 10-20% концентрації. Застосування желатини обмежене тим, що вона розріджується протеолітичними ферментами бактерій і її застосовують, в основному, в живильному середовищі для діагностичних цілей. Для ущільнення середовищ використовують, крім того, селікогель та каррагенан, що отримується з червоних морських водоростей. Пластини гелю, просочені живильним середовищем, використовують для культивуваннябактерій-автотрофів
Сухі живильні середовища представляють суміші складових живильних середовищ певного складу. Перед використанням розчиняють у воді відповідно до інструкції, зазначеної на етикетці, встановлюють необхідне значення рН і стерилізують. Застосування сухих поживних середовищ полегшує роботу з виготовлення складних середовищ у лабораторіях.
За цільовим призначенням живильні середовища ділять на кілька груп:
основні або універсальні прості середовища, наприклад, МПА, МПБ; ними можуть зростати багато видів невибагливих мікроорганізмів;
спеціальні або складні середовищавикористовують для культивування тих бактерій, які не можуть рости на основних простих середовищах; до складу спеціальних середовищ вводять, наприклад, вуглеводи для зростання стрептококів, жовч для культивування сальмонел, дефібриновану кров для дифтерійної палички.
Серед складних середовищ можна виділитивиборчі чи елективнісередовища. Вони призначені для виділення та культивування певного виду бактерій з матеріалу, що містить велику кількість різних видів мікроорганізмів. Наприклад, виділення збудника туберкульозу з мокротиння хворого використовують середовище Левінштейна-Йенсена, сальмонел з випорожнень – середовище Плоскірєва. У складному складі таких середовищ містяться речовини, що інгібують зростання сторонньої мікрофлори, але не впливають на життєдіяльність бактерій, що шукають. Такими речовинами можуть бути анілінові барвники, жовч, натрій хлористий в концентрації вище 1%.
Різновид елективних -селективні живильні середовища. До їх складу входять як речовини, що пригнічують зростання окремих груп мікроорганізмів, а й стимулятори зростання окремих видів бактерій.
Диференціально-діагностичні середовищапризначенідля ідентифікації бактерій з біохімічних властивостей. В основі використання цих середовищ лежать відмінності в ферментативному складі бактерій та здатності ферментів розщеплювати той чи інший субстрат. Існують середовища для визначення гліколітичної активності бактерій, до їх складу входять один (середовища Гісса), два (середовища Ресселя) або три (середовище Кліглера) цукру. Протеолітичну активність бактерій вивчають на МПБ, середовищах з желатиною, згорнутій сироватці. Можливість ферментувати простіші азотовмісні сполуки вивчають на живильних середовищах з амінокислотами, бульйоні з сечовиною.
Здатність бактерій до виділення токсинів та ферментів агресії досліджують на кров'яних агарах, жовтково-сольовому агарі, безсироватковому фосфатному агарі та інших подібних середовищах.
Консервуючі середовища використовують для транспортування та зберігання протягом тривалого часу матеріалу, що містить бактерії. До їх складу входять гліцерин, хлорид натрію та фосфатно-буферні розчини.
Поживні середовища стерилізують в автоклавах при різних режимах, які залежать від складу середовища або, якщо живильні середовища містять термолабільні компоненти шляхом стерилізуючої фільтрації.