МІКРОБІОЛОГІЯ - М.Г. Сергійчук - 2008

Розділ 5. МЕТАБОЛІЗМ МІКРООРГАНІЗМІВ

Харчові потреби мікроорганізмів. Поживні середовища

Мікроорганізми, як і всі живі істоти, потребують для свого розвитку певні поживні речовини, які мають міститися в поживному середовищі і постійно надходити в клітину в доступній для неї формі.

Розвиток мікроорганізмів залежить насамперед від наявності води. Гриби, наприклад, здатні рости на субстраті, який містить близько 12 %, а бактерії потребують для свого існування понад 20 % води. Вода - основна складова мікробної клітини, вона становить 80-90 % від її загальної маси.

До складу мікробних клітин також входять такі елементи (у % від маси сухої речовини): вуглець - 50; кисень - 20; азот - 14; водень - 8; фосфор - 3; сірка - 1; калій - 1; натрій - 1; кальцій - 0,5; магній - 0,5; хлор - 0,5; залізо - 0,2; інші - 0,3. C, O, N і H є основою органічних молекул, тому вони містяться в клітинах у значних кількостях - це макроелементи.

Мікроорганізми потребують також наявності в середовищі певних мікроелементів, до яких відносять: манган, молібден, цинк, мідь, кобальт, нікель, ванадій, бор, кремній. Ці елементи входять до складу ферментів і необхідні в дуже маленьких кількостях.

Особливо вибагливі мікроорганізми і мутанти з деякими спадковими дефектами потребують, крім того, певних речовин, яких вони самі синтезувати не можуть. Такі необхідні додаткові речовини називають факторами росту. Ними можуть бути амінокислоти, вітаміни, пурини, піримідини та ін. Мікроорганізми, які потребують факторів росту, називають ауксотрофними. Якщо ауксотрофія виникла внаслідок мутації, то "дикий" (вихідний) штам, який не потребував факторів росту, називають прототрофним.

Для вирощування мікроорганізмів у лабораторних чи виробничих умовах використовують поживні середовища. Поживне середовище - це набір хімічних сполук, які забезпечують життєдіяльність мікроорганізмів. Середовища мають відповідати таким вимогам:

- містити необхідні поживні речовини;

- містити необхідну кількість води;

- мати оптимальне значення pH та Eh;

- бути ізотонічним, тобто мати такий же осмотичний тиск, як і внутрішнє середовище мікробної клітини;

- бути стерильним.

Поживні середовища поділяють на групи за такими критеріями: походження, консистенція та призначення (табл. 5.1).

Таблиця 5.1. Класифікація поживних середовищ

За походженням розрізняють натуральні (природні), синтетичні та напівсинтетичні поживні середовища. Натуральні поживні середовища мають рослинне або тваринне походження та невизначений склад. Це відвари злаків, фруктів і овочів; молоко, кров, сироватка, сеча, тваринні клітини, яйця птахів та їх зародки; дріжджовий автолізат; відвари м'яса, витяжки гною і ґрунту; вода озер і морів. До них належать м'ясо- пептонний бульйон (МПБ), м'ясо-пептонний агар (МПА), м'ясо-пептонна желатина (МПЖ), пептонна вода (ПВ), сусловий агар (СА) тощо. Синтетичні поживні середовища готують із хімічно чистих речовин у точно вказаних концентраціях. Вони мають визначений склад і легко відтворюються, наприклад: середовище Чапека, Ешбі, Виноградського, Гільтая та ін. Напівсинтетичні середовища мають частково невизначений склад. Вони містять як хімічно чисті сполуки (вуглеводи, фосфати, нітрати, амоній), так і компоненти чітко не встановленого складу (дріжджовий екстракт, пивне сусло, пептон).

За консистенцією виділяють рідкі, напіврідкі і щільні поживні середовища. Рідкі середовища містять поживні речовини, розчинені у воді (МПБ, ПВ, середовища Гісса та ін.). Щільні та напіврідкі середовища готують на основі рідких із внесенням ущільнюючої речовини. Як правило, для ущільнення поживного середовища використовують агар-агар - складний полісахарид, який входить до складу червоних водоростей і складається з агарози й агаропектину. У воді агар-агар утворює гель, який плавиться при температурі -100 ⁰С і ущільнюється при -40 ⁰. У щільні середовища вносять 1,5-2,0 % агар-агару, а в напіврідкі - 1 %. Цінною властивістю агар-агару є те, що він не асимілюється абсолютною більшістю мікроорганізмів. До щільних поживних середовищ належать МПА, СА, крохмало-аміачний агар (КАА), до напіврідких - середовище Гісса, напіврідке нітратне середовище тощо.

За призначенням поживні середовища бувають загального та спеціального призначення. Середовища загального призначення використовують для виділення і культивування більшості відомих мікроорганізмів. До таких середовищ належать МПБ, МПА тощо. Середовища спеціального призначення готуються з певною метою для конкретних потреб. Серед них розрізняють елективні та диференційно- діагностичні поживні середовища. Елективні поживні середовища ввів у мікробіологічну практику С. Виноградський. Вони забезпечують оптимальні умови для розвитку лише певних мікроорганізмів і не придатні для росту інших. Їх використовують головним чином для виділення мікроорганізмів із природних джерел та отримання накопичувальних культур. Прикладом елективного середовища може бути середовище Ешбі для азотофіксаторів. Диференційно-діагностичні поживні середовища використовують для вивчення фізіолого- біохімічних властивостей мікроорганізмів та їх ідентифікації. Наприклад, середовище Гісса - для вивчення здатності мікроорганізмів асимілювати вуглеводи; середовища Ендо, Левіна, Плоскірева - для визначення бактерій кишкової групи.