细菌的人工培养
根据细菌的营养、代谢和生长繁殖的一般规律,可用人工方法为细菌提供必要的环境条件,使其在体外生长繁殖。除少数细菌外,绝大多数细菌都可以人工培养。细菌的人工培养可用于研究各种细菌的生物学性质、生物制品的制备及各种细菌性疾病的诊断与治疗等。
(一)细菌的培养基
培养基是将细菌所需要的各种营养物质合理地配制成为细菌生长繁殖的基质,并经灭菌后使用。制备培养基的原则:①营养物质充足;②pH值合适;③绝对无菌。
培养基按用途不同分为五类:
1.基础培养基 常用的有牛肉浸出液(或牛肉膏5 g/L)加蛋白胨10 g/L、氯化钠5 g/L,调整pH值为7.2~7.6,分装灭菌后即成的肉汤培养基和在肉汤培养基中加入适量的琼脂制成固体的琼脂培养基。上述培养基可供培养一般营养要求不高的细菌使用。
2.营养培养基 有些营养要求较高的细菌,如链球菌、脑膜炎奈瑟菌等需在基础培养基中加入葡萄糖、血液(或血清)、酵母浸膏等才能生长繁殖。
3.选择培养基 在培养基中加入某些化学物质,以使一些细菌的生长受到抑制,而对另一些细菌的生长有利,例如培养基中加入胆盐和煌绿等制成SS培养基就足以选择性地抑制G+菌的生长,有利于从粪便中分离肠道病原菌。
4.鉴别培养基 加入的化学物质虽不能抑制另一些细菌,但可以区分培养基中生长不同细菌,则称鉴别培养基。如鉴别大肠埃菌的伊红亚甲蓝培养基。
5.厌氧培养基 使培养基内部形成无氧环境,以专供厌氧菌培养用,如庖肉培养基。
培养基按其物理性状分为液体、固体和半固体培养基三大类。液体培养基可供细菌增菌及鉴定使用,在液体培养基中加入0.3%~0.5%的琼脂即成为半固体培养基,可用于细菌的动力的观察和保存菌种;如在液体培养基中加入2%~3%的琼脂即成为固体培养基,可供细菌的分离培养、保存菌种等使用。
(二)细菌在培养基中的生长现象
1.细菌在液体培养基中的生长现象 不同细菌在液体培养基中的生长情况不同,有3种状态:①混浊生长。大多数细菌使澄清的培养基呈现均匀状态。②沉淀生长。少数成链状排列的细菌常在生长繁殖后形成絮状沉淀。③菌膜生长。专性需氧菌在液体培养基中可在液面形成菌膜(图2-2)。
图2-2 细菌在液体和半固体培养基中的生长现象(https://www.daowen.com)
2.细菌在半固体培养基中的生长现象 用接种针将细菌穿刺接种于半固体培养基中培养,可观察细菌的生长状态。有鞭毛的细菌培养后,穿刺线模糊不清,呈现羽毛状或云雾状混浊;无鞭毛的细菌则沿穿刺线生长,周围培养基仍透明。因此,常用半固体培养基检查细菌是否具有动力。
3.细菌在固体培养基中的生长现象 把细菌画线接种于固体培养基上,经培养后,单个细菌生长繁殖形成肉眼可见的细菌集团,称为菌落。每一菌落通常是细菌纯种。这种培养方法称为分离培养法。将此菌落移种到另一培养基,即可得纯培养物,此法称为纯培养法。各种细菌菌落的形态、大小、色泽、表面光滑或粗糙、湿润或干燥、边缘是否整齐,以及透明度、黏稠度等特点,都是鉴别细菌的要点(图2-3)。
图2-3 细菌在固体培养基中的生长现象
(三)人工培养细菌在医学中的实际应用
1.细菌的鉴定和研究 细菌的人工培养是进行细菌种属鉴定的基本手段。观察细菌的形态,了解各种细菌的培养特性、代谢活动、生化反应、抗原结构、致病性等,均须首先培养纯种细菌,待其繁殖到足够的数量,才能满足细菌的鉴定和研究的要求。
2.传染病的诊断和防治 诊断细菌感染性疾病,最可靠的方法是从病人材料中分离培养病原菌,并鉴定其种型。为选择有效的抗菌药物需要做病原菌药物敏感试验,亦须进行病原菌人工培养。
3.生物制品的制备 供某些传染病血清学诊断使用的细菌诊断液、供预防接种用的活菌苗或死菌苗和类毒素、供诊断和治疗用的免疫血清或抗毒素血清等生物制品,在其制备过程中均须进行细菌的人工培养。
4.细菌学指标的检查 通过定量培养技术等,对饮水、食品等进行微生物学卫生指标检测。