为了确定致病菌、条件致病菌及其毒力和对治疗药物的敏感性,常常需要对细菌进行分离培养。通常把细菌的人工营养物料称为培养基。细菌培养是研究细菌的营养、新陈代谢、生长繁殖等生命活动规律的基础。细菌培养对细菌的分离、纯化、鉴定以及阐明其致病机制、药物治疗原理等具有重要意义。
第一节培养基的分类
一、物理性状分类法
按物理性状可把培养基分为液体培养基、半固体培养基和固体培养基3种。通常固体培养基含琼脂量为20~25g/L,半固体培养基含琼脂量为3~5g/L,若用试管分装,分装量占试管长度的1/3。液体培养基主要用于增菌;固体培养基主要用于细菌的分离培养;半固体培养基主要用于观察细菌动力、鉴定菌种和噬菌体效价的滴定等。
理想的凝固剂应具备的条件:①应不易被微生物液化、分解和利用。②在微生物生长的温度范围内保持固体状态。③凝固点的温度对微生物无害。④不因消毒灭菌而破坏(可回收)。⑤配制方法简便、价格低廉。⑥透明度好,粘着力强。目前认为最合适的凝固剂是琼脂。
二、成份分类法
按组成成份分可把培养基分为合成培养基、半合成培养基和非合成培养基3种。①合成培养基用完全明了化学成分的物质配成的培养基称为合成培养基。如:沙氏培养基、察氏培养基。其特点为:成分精确、重复性强、价格较贵。这类培养基主要适用于实验室内做有关细菌营养、代谢、分类、鉴定、生物学特性测定、选育菌种、遗传分析等研究工作。②半合成培养基该类培养基的化学成分一部分明了,一部分不明了。微生物实验室用的大部分为此类培养基。如:蛋白胨、肉膏、酵母浸膏、SS琼脂等。③非合成培养基该类培养基为非合成性。如:牛乳培养基、鸡蛋培养基、马铃薯培养基等。
三、用途分类法
按用途可把培养基分为基础培养基、营养培养基、鉴别培养基(显色培养基)和选择性培养基4种。①基础培养基含有细菌生长繁殖所需要的最基本成份。如:普通肉汤、普通琼脂平板等。②营养培养基在基础培养基的基础上再加入葡萄糖、血液等,可供对营养要求较高的细菌生长繁殖用。③鉴别培养基(显色培养基)供细菌生化反应试验借以鉴别细菌用,此类培养基上细菌生长后所出现的反应现象不同。如:糖发酵管、明胶培养基、柠檬酸盐培养基等,这类培养基含有糖类和指示剂等。④选择性培养基利用细菌种类不同,对各种化学物质的敏感性不同,制成所欲分离的细菌生长繁殖良好而抑制其他细菌生长的培养基。这类培养基又分为强选择培养基(如:SS琼脂培养基)和弱选择培养基(如麦康凯、中国蓝、伊红美蓝琼脂)两类。其组成成分含有化学物质(抑制剂和抗生素)和营养物质两部分。
四、成品类别分类法
按配制成的成品类别把培养基分为平板、斜面、高层、高层斜面等4种。
①平板将经高压蒸汽灭菌并融化后的培养基冷至50℃左右,以无菌方式倾入平皿内(内径为9cm的平皿,加溶化后的琼脂培养基13~15ml)称为琼脂平板。
②斜面固体培养基经高压灭菌及融化后倾斜放置,凝固后使之成为斜面。其分装量应占试管长度的1/5,斜面长度约为培养基长度的2/3。③高层半固体培养基分装入试管中,其分装量约为试管长度的1/3,高压灭菌及融化后直立放置,凝固后即成。④高层斜面半固体培养基分装入试管中,其分装量为试管长度的1/3,高压灭菌及融化后稍倾斜放置,凝固后既有高层部分,又有一小的倾斜面,即称为高层斜面。
此外,按培养基的来源不同还可分为:天然培养基和人工合成培养基两类。
第二节培养基的制备
培养基的配制是疾病诊断实验室中一项重要的基础工作。配制过程的每个步骤都应精确细致,方能保证其质量的稳定可靠。因此,使用的器皿、用具必须极为清洁、大小适宜、使用方便,忌用铁或铜质器皿。同时还必须供给适宜的生长环境和细菌生长繁殖所需要的营养物质,以得于微生物的生长。所制的培养基应透明,以便于观察培养菌的培养性状。为保证配制工作的顺利进行应事先做好各项必要的准备工作。
一、原材料的准备
1.基本营养物质
1.1水制作培养基时,一般使用天然水即可。严格要求时,应使用蒸馏水。
1.2蛋白胨(peptone)蛋白胨是由蛋白质经酶、酸、碱水解而获得的一种胨、肽、氨基酸组成的水溶性混合物,是微生物培养基最主要的基础成分,其主要作用是为微生物生长提供氮源。蛋白胨在培养基中除了提供氮源外,由于其为两性化合物,故还具有缓冲作用。目前,市售的商品蛋白胨种类很多,如酪蛋白胨、肌肉蛋白胨、心肌蛋白胨、肝蛋白胨、明胶蛋白胨、血粉蛋白胨和大豆蛋白胨等。
1.2.1酪蛋白胨(tryptone):酪蛋白胨是从牛奶中提取的一种营养价值很高的磷蛋白,因其氨基酸组成较齐全,特别是色氨酸的含量较高,所以它在细菌生化试验中最适宜做靛基质和糖发酵试验。但它缺乏胱氨酸、蛋氨酸等含硫氨基酸,故不适宜做硫化氢试验。适宜于培养厌氧菌、真菌、梭状芽孢杆菌及水的细菌检验和硝酸盐还原试验。常用于原生动物的培养和抑菌或杀菌剂的检测、抗生素和其他抗菌物质的检测及配制无菌试验用培养基等。酪蛋白胨是用胰蛋白酶消化的,如用乳清蛋白胰酶消化则为乳清蛋白胨或称乳蛋白水解物,因此胨含有丰富的色氨酸,故特别适用于靛基质试验、乳杆菌培养、产生色素及配制鸡胚细胞培养基。
1.2.2肌肉蛋白胨(meat peptone):肌肉蛋白胨与酪蛋白胨比较,色氨酸含量较少,硫氨基酸较多,其他氨基酸极为丰富,因此特别适合于硫化氢试验。此外,肌肉蛋白胨更适于培养副鸡嗜血杆菌、葡萄球菌、沙门菌、巴氏杆菌及组织胞浆菌等。因为它不仅含有丰富的氨基酸,而且含有更多的细菌需要的维生素和其他生长因子。培养基中使用的肌肉蛋白胨尤其是胰酶消化的蛋白胨,多数可不需再添加牛肉浸膏。
1.2.3心肌蛋白胨(heart peptone):其与肌肉蛋白胨无显著区别,但因含有丰富的促生长营养物质,故用于培养细菌生长发育比肌肉蛋白胨快而多,此胨是用胰酶消化的。
1.2.4肝蛋白胨(1iver peptone):肝含有适合于营养要求严格的细菌发育所需的氨基酸和生长因子,用肝制成的蛋白胨可用于配制支原体、厌氧菌、真菌和原虫属的培养基,此胨亦可代替培养基中的肝浸液、酵母浸膏、心肌浸液,通常是用牛肝木瓜酶消化的。
1.2.5明胶蛋白胨(gelatin peptone):此胨缺乏半胱氨酸和色氨酸,且几乎不含碳水化合物,是一种低营养价值的蛋白胨,故不适合营养要求高的细菌生长,而适用于糖发酵试验,该产品是用胰酶消化的。
1.2.6大豆蛋白胨(soya peptone):此胨含有丰富的碳水化合物和维生素,尤其是维生素B。含量较高,故适用于包括真菌在内的极广泛的细菌生长。在一般培养基上不生长的细菌(如链球菌、肺炎球菌、巴氏杆菌等)在含大豆蛋白胨的培养基上能很好地生长,其原因可能是有丰富的碳水化合物。在血平板上溶血反应较典型。但其不适用于糖发酵试验,故实际应用时几乎不单独使用,常与其他蛋白胨合用。商品大豆蛋白胨是用木瓜酶消化的。
1.2.7混合蛋白胨(mixed peptone):一般培养基使用适宜比例混合的多种蛋白胨比使用单一的蛋白胨营养齐全,培养细菌效果更好。商品混合蛋白胨的组成有的已知,有的不详。
1.2.8酪蛋白酸水解物(casein hydrolysate,acid):此类产品通常是盐酸水解物,在生产过程中用碱中和,故氯化钠含量高,为37%~38%。此水解物主要用于链球菌的毒素生产,还用于细菌生理学和细胞遗传学等基础研究,作为培养基的纯氮源。
1.3.浸液(infusion)浸液是由一定量的蒸馏水作为浸出剂,将组织中可溶性成分溶于水内,该水溶液称为浸出液,简称浸液;如欲制成膏状物或粉状物,再将其浸出液在不影响有效成分的温度下浓缩成膏状,称之为浸膏;或干燥成粉末状,称之为浸出粉。浸液成分实际上就是组织除去蛋白质后的耐热水溶性部分,为保留其水溶性成分可用酶水解等方法来增加水溶性部分。组织浸液主要为微生物生长繁殖提供可溶性含氮物质、核酸降解物、维生素及无机盐类等,以补充蛋白胨营养成分的不足部分。
组织浸液的品种较多,按其原料来源可分为动物组织浸液、植物组织浸液、微生物细胞浸液三类。根据实际使用效果,一般认为浸液的质量比浸膏和浸出粉为好,这可能是在加工过程中由于某些有效成分损失或被破坏所致。
1.3.1动物组织浸液的制备方法
1.3.1.1牛肉浸液(beef infusion)
成分:牛肉500g;蒸馏水1000ml。
制法:去除脂肪、筋腱、肌膜的牛肉,用绞肉机绞碎,按上述比例放入适宜的容器内,搅拌均匀,置冰箱浸泡20—24h后,取出逐渐加热升温,最后煮沸lh,其间不断搅拌,用水补足蒸发量,过滤,滤液分装于玻璃瓶内,121℃30min高压灭菌,待冷却后,置冰箱保存备用。
用途:牛肉浸液为最常用的培养基基础液,广泛用于配制营养肉汤、营养琼脂、半固体等培养基。因含有碳水化合物,故不宜配制糖发酵培养基。