Бактерияларды өсіру: әдістері, принциптері, қадамдары және шарттары

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 05:33

Бізді қоршаған табиғаттағы микроорганизмдер барлық жерде кездеседі: топырақта, су қоймаларында, әртүрлі заттардың беттерінде адамдар мен жануарлар мекендейді. Мұның бәрі тағамның, дәрі-дәрмектің және өндірістік желілердің микробтық ластану көзі бола алады. Бактерияларды өсіру олардың қасиеттерін, қажеттіліктерін және сипаттамаларын зерттеу үшін қажет. Бұл, өз кезегінде, әртүрлі препараттарды жасауда, ауруларды зертханалық диагностикалауда, өндірістік реакторларды есептеуде және т.б. маңызды қадам болып табылады.

Жалпы түсініктер

Бактерияларды өсіру микробиологияда зертханада жүргізілетін микроағзаларды өсіруге жатады. Өз кезегінде таңдалған қоректік ортада өскен микробтар дақыл деп аталады. Дақылдарды микроорганизмдердің әртүрлі түрлері түзсе, араластыруға болады, ал егер олар тек бір бактерия түрі болса, таза болады.

Егер қоректік болсаОртаға бір ғана жасуша орналасады және оның көбеюі нәтижесінде особьтар тобы алынады, онда бұл микроорганизмдер жиынтығы клон деп аталады. Клон жай көзге көрінетіндей дәрежеге жеткенде, бактериялардың бұл жинағы колония деп аталады.

Әдетте әртүрлі көздерден бөлінген бактерияларды өсіру бір-бірінен бөлек жүргізіледі. Әрбір осындай бөлек өсетін микробтар тобы штамм деп аталады. Сонымен, егер стафилококктың бір түрі үш көзден (немесе бір өнімнің әртүрлі бөліктерінен, әртүрлі адамдардан) оқшауланса, олар стафилококктың осы түрінің үш штаммы туралы айтады.

Бактериялардың өсу факторлары

Бұлар әртүрлі аминқышқылдары, липидтер, пурин негіздері және микроорганизмдердің дамуына қажетті басқа қосылыстар. Кейбір микробтар өздеріне қажетті заттарды өз бетінше өндіре алады, ал басқалары дайын күйінде қабылдауы керек. Микроорганизмдердің белгілі бір өсу факторларына қажеттіліктеріне сәйкес бактерияларды анықтау және дифференциациялау жүргізіледі. Сондай-ақ, бұл параметр зертханалық және биотехнологиялық жұмыстар үшін қоректік ортаны дұрыс дайындау үшін маңызды:

Аминқышқылдары. Бактериялар белгілі бір амин қышқылын немесе қышқылдар тобын қажет етуі мүмкін. Сонымен, клостридияларға лейцин мен тирозин, стрептококктарға лейцин мен аргинин қажет. Өсу үшін сырттан аминқышқылдарын қажет ететін микроорганизмдер ауксотрофтар деп аталады.
Пурин және пиримидин негіздері, сондай-ақ олардың туындылары (аденин, гуанин және т.б.). Олар көптің өсуінің маңызды факторы болып табыладыСтрептококк түрлері.
Дәрумендер. Олар бактериялар қажет коферменттердің бөлігі болып табылады. Сонымен, никотин қышқылы, сонымен қатар NAD және NADP құрамына кіретін оның амиді дифтерия мен шигелла коринебактерияларына қажет. Тиамин пирофосфаттың құрамдас бөлігі ретінде алтын түсті стафилококк, пневмококк, бруцеллаға қажет. КоА коферментінің бөлігі болып табылатын пантотен қышқылы сіреспе таяқшалары мен стрептококктың кейбір түрлері үшін қажет. Цитохромдар, демек, оларды түзетін фолий қышқылы, гемдер және биотин туберкулез микобактериясы мен Haemophilus influenzae үшін қажет.

Қоршаған ортаға қойылатын талаптар

Бактерияларды өсіруге арналған қоректік орталарға арналған шарттар:

Дұрыс тамақтану. Олардың құрамында микроорганизмдердің энергиямен қоректенуі және толықтырылуы үшін қажетті заттар болуы керек. Оларға органогендер мен минералдар жатады. Кейбір микроорганизмдер өздері синтездей алмайтын витаминдер мен аминқышқылдарын қосымша қажет етеді.
Оңтайлы рН деңгейі. Ол жасуша мембранасының өткізгіштігіне және сәйкесінше бактерияның қоректік заттарды сіңіру қабілетіне әсер етеді. Көбінесе рН мәні 7, 2–7, 4 деңгейінде болуы керек. Көптеген микроорганизмдер өмір сүру барысында қышқылдық немесе сілтілі реакциялармен өнімдер шығарады және қоректік ортаның рН өзгермеуі үшін, ол буферленген болуы керек.
Изотоникалық. Бактерияларды өсіруге арналған қоректік ортадағы осмостық қысым бірдей мәндерге ие болуы керекмикроб жасушаларының ішінде. Ол әдетте 0,5% NaCl ерітіндісіне сәйкес келеді.
Стерилділік. Бұл бөтен бактериялардың пайда болуы талданған штаммның зерттеу нәтижелерін бұрмалайтындығына байланысты.
Ылғалдылық деңгейі. Бұл көрсеткіш ортаның консистенциясымен бірге бактериялардың белгілі бір түрі үшін оңтайлы сипаттамаларға ие болуы керек.
Тотығу-тотықсыздану потенциалы (RH2). Ол электрондарды беретін және қабылдайтын заттардың қатынасын, сондай-ақ қоректік ортаның оттегімен қанығу деңгейін көрсетеді. Аэробтар мен анаэробтар үшін бұл көрсеткіште бактерияларды өсіру жағдайлары біршама ерекшеленеді. Анаэробты микроорганизмдер 5-тен төмен RH2 мәндерінде жақсы көбейеді, ал аэробты микроорганизмдер кемінде 10.
Біркелкі. Қоректік ортада оның жеке ингредиенттерінің тұрақты мөлшері болуы маңызды. Бұған қоса, дақылдың өсуін бақылауды немесе ластануды байқауды жеңілдететін анық шешімдерге артықшылық беріледі.

Мәдени ақпарат құралдарының түрлері

Микроорганизмдерді өсіру үшін белгілі бір ортаны таңдауға көптеген факторлар әсер етеді, олардың ішінде олардың қоректену ерекшеліктері мен зерттеу мақсаты. Қоректік орталардың классификациясының негізінде жатқан негізгі белгілер:

1. Құрамдас бөліктер. Субстратты жасау үшін қолданылатын бастапқы заттарға сәйкес олар мыналарды ажыратады:

табиғи, олар жануарлардан немесе өсімдік тектес өнімдерден (мысалы, ет, сүт, жеміс) дайындалады және аралас өсіруге жарамдыдақылдар;
жартылай синтетикалық, онда қымбат табиғи азық-түлік өнімдері азық-түлік емес өнімдермен ауыстырылады (мысалы, сүйек ұны, қан ұйығыштары) және бактериялардың белгілі бір түрлерін өсіру немесе олардың метаболизм өнімдерін организмнен оқшаулау үшін оңтайлы. орта;
синтетикалық, химиялық қосылыстардың нақты мөлшерінен дайындалады, белгілі тұрақты құрамға ие және оңай қайталанады.

2. Консистенциясы (тығыздығы). Орталарды ажырату:

сұйық;
тығыз;
жартылай сұйық.

Соңғы екеуі қажетті тығыздықты жасау үшін агар-агар немесе желатин қосылған арнайы ерітінділерден немесе сұйық заттардан дайындалады. Сонымен қатар, бактериялардың көбеюі үшін тығыз орта ұйыған қан сарысуы, картоп, силикагельді орталар, карагена болып табылады.

3. Құрама. Осы негізде орталар:

қарапайым, олардың тізімі қысқаша: ет пептон сорпасы (MBB), ыстық сорпасы және агары, ет пептонды агары (MPA), қоректік желатин және пептонды су.
кешені, қан, сарысу, көмірсулар және басқа заттар қосылған қарапайымдардан дайындалған.

4. Кездесу. Келесі қоректік орталар ерекшеленеді:

main көптеген патогенді микробтарды өсіру үшін қолданылады (әдетте қарапайым құрамы);
арнайылары қарапайым субстраттарда өспейтін бактерияларды бөліп алу және өсіру үшін қолданылады;
селективті (олар да селективті) бактериялардың белгілі бір түрін оқшаулауға жарамды және олармен байланысты микробтардың өсуін тежейді (селективтілік)антибиотиктер немесе тұздар сияқты белгілі бір заттарды тасымалдаушыға қосу немесе рН реттеу арқылы жасалған);
дифференциалды диагностика бактериялардың бір түрін екіншісінен ферментативті белсенділікті бағалау арқылы ажыратуға мүмкіндік береді, мысалы, ортаның;
консерванттар үлгілерді кейінгі тасымалдаумен бастапқы егу үшін қажет, өйткені олар микроорганизмдердің өлуіне жол бермейді, сонымен қатар басқа бактериялардың өсуін тежейді.

Бұқаралық ақпарат құралдарына дайындық

Анаэробты бактерияларды өсірудегі ең маңызды кезең қолайлы қоректік ортаны дайындау болып табылады. Оңтайлы параметрлер таңдалғаннан кейін келесі кезеңдерге өтіңіз:

салмақ, аналитикалық таразыдағы компоненттер үлгісін таңдау арқылы;
еріту 70°C дейін қыздырылған дистилденген суда жүргізіледі, ал фосфаттар, микро- және макротұздар бөлек ерітіледі;
су моншасында екі минут қайнату;
индикатор қағазы немесе потенциометр арқылы pH анықтау;
сұйық, сондай-ақ балқытылған тығыз орта үшін дымқыл шүберек немесе қағаз сүзгілері арқылы және агар ортасы үшін мақта-дәке сүзгісі арқылы сүзу;
құю 3/4 сыйымдылықта орындалды;
орташа тәуелді зарарсыздандыру;
стерильділікті бақылау термостатқа екі күн тұндыру, содан кейін қарау арқылы жүзеге асырылады;
химиялық бақылау қажет рН мен мазмұнын анықтауэлементтер;
сынақ егу арқылы биологиялық бақылау.

Шыны ыдыстар мен тасымалдағыштарды стерилдеу

Бактерияларды өсірудің негізгі принциптерінің бірі - стерильділік. Бөгде микроорганизмдердің өсуі мен дамуы оның химиялық құрамы мен рН өзгеруі арқылы қоректік ортаның сипаттамаларына әсер етуі мүмкін. Стерилизация таза дақылдарды өсірудің негізгі шарты болып табылады. Іс жүзінде бұл термин зарарсыздандырылған заттардың бетіндегі және көлеміндегі барлық тіршілік формаларын жою әдістерін білдіреді. Зерттеу кезінде пайдаланылған ыдыстар, құралдар, тасымалдағыштар және басқа заттар зарарсыздандырылады.

Стерилизацияның кейбір түрлері:

Оту. Тұқым себуге арналған ілмектер мен инелерді, шыны сырғаларды, кейбір құралдарды оттық немесе спирт шамы арқылы зарарсыздандыруға болады.
Қайнау. Шприцтерді, инелерді, тағамды өңдеуге жарамды, бірақ бактерия спораларын өлтірмейді.
Құрғақ қыздыру арқылы зарарсыздандыру. Ол арнайы кептіру шкафында жүзеге асырылады және колбаларды, пробиркаларды және басқа зертханалық шыны ыдыстарды өңдеуге жарамды.
Бумен зарарсыздандыру. Автоклавта жүргізілген бұл әдіс өте тиімді. Бірақ ол жоғары температурада ыдырайтын ақуыздар немесе басқа қосылыстары бар қоректік орталарға жарамайды. Неғұрлым үнемдеуді тиндализация деп атауға болады. Ол Кох қазандығында жүзеге асырылады және споралардың өнуін олардың жойылуымен біріктіреді.
Пастеризация. Қайнаған кезде қасиеттерін өзгертетін (мысалы, сүт, шарап, сыра) тасымалдағыштар үшін қолданылады.оларды спорасыз микроорганизмдерден арылтады. Өңдеу температурасы он бестен отыз минутқа дейін тек 50-60 ° C құрайды. Кейбір жағдайларда сүзгілер немесе ультракүлгін сәулелер арқылы жүзеге асырылатын суық зарарсыздандыру қолданылады.

Бактерияларды өсіру шарттары

Бактериялардың көбеюі мен дамуы белгілі бір факторлардың және олардың әрқайсысының мәндерінің әсерінен ғана мүмкін болады:

1. Температура. Температура параметрлері бойынша ерекшеленетін бактериялардың үш тобы бар:

термофилдер немесе жылуды жақсы көретін микробтар 45-90°C температурада өседі, яғни олар адам және жануарлар организмдерінде көбеймейді;
психрофилдер немесе суықты жақсы көретін микроорганизмдер 5-15 °C аралығындағы температураны жақсы көреді және салқындатылған дүкендерде өсіріледі;
мезофилдер, 25-37°С температурада дамиды, оларға бактериялардың негізгі бөлігі кіреді.

2. Жарық. Бұл фототрофты бактерияларды өсірудің ерекшелігі, өйткені олар фотосинтетикалық процесті жүзеге асырады. Бірақ көптеген микробтар үшін жарықтандыру міндетті шарт емес. Тіпті керісінше күннің ультракүлгін сәулесі олардың дамуын тежей алады.

3. Су. Барлық микроорганизмдер қол жетімді (сұйық) түрінде суды қажет етеді. Сондықтан мұздатылған тағамда бактериялар көбеймейді.

4. Қоршаған ортаның қышқылдығы. Бактерияларды өсірудің бұл принципі жоғарыда егжей-тегжейлі талқыланды.

5. Аэрация. Оттегі химиялық элемент ретінде судың құрамдас бөлігі болып табылады және көптеген қосылыстар үшін пайдаланылады.микроорганизмдерді өсіру. Газ тәрізді оттегі суда және басқа сұйықтықтарда еріген күйде болуы мүмкін. Бактериялардың едәуір бөлігі оттегі молекулаларының тұрақты қорын қажет етеді. Бірақ бірқатар микроорганизмдер үшін бұл қажет емес, немесе одан да жаманы, газ тәрізді оттегі олар үшін улы, өйткені оларда улы тыныс алу өнімдерін бұзатын каталаза мен пероксидаза жоқ. Сондықтан анаэробты бактерияларды өсірудегі ең маңызды қадам қоректік ортадан O₂ молекулаларын жою болып табылады.

6. Микроорганизмдерді өсіру. Аэробты және анаэробты бактерияларды өсіру қоршаған ортаның әртүрлі қабаттарында және әртүрлі режимдерде жүзеге асырылады.

Аэробты микроорганизмдерді өсіру

Аэробты бактерияларды өсіру үшін молекулалық оттегі қажет. Медицинада және тамақ өнеркәсібінде сәтті қолданылатын аэробтардың таза дақылдарын алу үшін келесі әдістер қолданылады:

оттегі ауадан тікелей түскенде тығыз ортада немесе сұйық ортада (олардың жұқа қабатында) өсетін бет;
сұйық ортада тереңдетіп өсіру, оларда еріген оттегі мөлшерінің жоғарылауына тұрақты аэрация арқылы қол жеткізілген кезде.

Анаэробты микроорганизмдерді өсіру

Бұл типтегі бактерияларды өсірудің негізгі принципі олардың атмосфералық оттегімен минималды байланысы болып табылады. Олардың өсуіне жағдай жасау аэробтарға қарағанда әлдеқайда қиын. Анаэробтарды молекулалық O₂-дан бөліп алу үшін келесі әдістер қолданылады:

Физикалық. Анаэробты бактерияларды өсірудің бұл әдісі оларды арнайы вакуумдық аппаратта - микроанаэростатта өсіруге дейін төмендейді. Ондағы ауа 10% сутегі және 5% көмірқышқыл газы қосылған азоттың арнайы газ қоспасымен ауыстырылады.
Химиялық. Оларға мыналар жатады: сіңіргіш агенттерді қолдану (мысалы, Fe, Na₂S₂O₄, CuCl) немесе қалпына келтіретін заттар (мысалы, аскорбин қышқылы).
Биологиялық. Бұл аэробтар мен анаэробтарды жабық жүйеде бірге өсіруге байланысты. Бактерияларды өсірудің бұл әдісі Петри табақшасының жартысын бактериялардың кейбір аэробтық түрлерімен, ал екінші жартысын зерттелген анаэробтармен себуді қамтиды. Оның дамуы барлық оттегі таусылған кезде басталады.

Төмендегі себу әдістері анаэробты бактерияларды өсіру үшін қолайлы:

беттік қабатта;
стерильді парафинмен толтырылған беткі қабатта;
тығыз қоректік ортаның қалыңдығында;
тұтқыр ортаның терең қабаттарында.

Таза мәдениет алу

Микробиологтар әдетте микробтардың әртүрлі түрлері мекендейтін үлгілермен жұмыс істейді. Бірақ микроорганизмдердің (тұқымдас, тұқымда, түр) жүйелі орналасуын анықтау, сонымен қатар олардың ерекшеліктерін зерттеу үшін оларды оқшаулап, таза дақылды өсіру қажет. Олар көптеген тамақ өнеркәсібінде үлкен маңызға ие, мысалы, ірімшік, нан, квас, шарап және т.б. Сүт қышқылы бактерияларын өсіру, алуға мүмкіндік береді.ашытылған сүт өнімдері, қамыр, какао, сүрлем және тіпті пластмасса өндірісі үшін маңызды компонент.

Таза дақылды тығыз ортада бөліп алу әдісі микроорганизм жасушаларын кейіннен оқшаулап өсірумен механикалық бөлуге негізделген. Үлгі стерильді су немесе тұзды ерітіндіге (көлемі 10-100 мл) ауыстырылады, содан кейін екі минут бойы шайқалады. Зерттелетін материалдың (мысалы, шұжық немесе ірімшік) қалыңдығында орналасқан микроағзаларды алу үшін алдымен сынама бөліктерін стерильді аспаптармен құммен сүрту жүргізіледі. Алдын ала дайындықтан өткен, салмағы 1 г немесе көлемі 1 мл материалды стерильді сумен 10, 100, 1000 және т.б. рет сұйылтады. Әдіс мүмкіндіктеріне сәйкес ұяшықтардың концентрациясын беретін сұйылту дәрежесі таңдалады.

Микроорганизмдерді кейінгі өсіру қоректік ортаны дайындау болып табылады. Әдетте тығыз орта (MPA) таңдалады. Алдымен оны балқытып, 45-50 °С дейін суытады, содан кейін ғана бірнеше Петри табақшаларына (үш-бес дана) құяды, оның түбіне әртүрлі концентрациядағы зерттелетін заттан жағындыларды салады. Әрі қарай, әлі мұздатылмаған қоректік ортаны және оған енгізілген материалды араластыру жүзеге асырылады. Жасушалар субстрат көлемінің әртүрлі нүктелерінде осылай бекітіледі.

Содан кейін Петри табақшаларын термостатқа 2 күн бойы 22 °C температурада қояды. Осы уақыт ішінде жасушалардың көбейетіні сонша, жасушалардың әрқайсысынан пайда болған колония жай көзге көрінетін болады. Олардың әрқайсысы жасушаларынан шыққан бактериялар түрінің таза мәдениеті болып табыладыраушан.

Осыдан кейін Петри табақшаларынан микроорганизмдер қоректік орта толтырылған жеке пробиркаларға субкультураланады. Осылайша аралас үлгіден таза дақылдар бөлініп алынады. Бұл әдіс оның әзірлеушісі Р. Кох есімімен аталады. Оны әдетте кесе әдісі немесе сарқылу егіс деп те атайды. Әртүрлі бактерия түрлерінің таза дақылдарын алғаннан кейін олардың пішіні, споралары және тұқымдастары анықталады.

Барлық жұмыс асептика принциптеріне сәйкес жүргізілуі керек. Микроорганизмдердің мерзімінен бұрын дамуын болдырмау үшін зерттеу сынама алынғаннан кейін дереу жүргізілуі керек. Кран суы бірінші бөліктерді ағызғаннан кейін талданады, өйткені оларда құбырлар мен шүмектерде жиналған микробтар болуы мүмкін. Жемістердің, жидектердің және көкөністердің микрофлорасы негізінен бетінде (қабығында) орналасады, сондықтан одан жуу жүргізіледі. Мұны істеу үшін ұрықты стерильді контейнерге салып, оны қажетті мөлшердегі сумен толтырыңыз. Содан кейін олар жеткілікті күшті шайқалады және су басқа контейнерге құйылады. Шүберек бұйымдарының дақылдары да тампондарда алынады, бірақ алдын ала олардан белгілі өлшемдегі кесектерді кесіп алады.