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9.6：用于细菌生长的培养基

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    200559

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    学习目标

    • 识别和描述用于细菌生长的培养基，包括多用途培养基、富集培养基、选择性培养基、差异培养基、定义培养基和富集培养基示例

    如果我们能够培养微生物，也就是说，让繁殖种群在实验室条件下存活，那么对微生物的研究就会得到极大的便利。 培养许多微生物具有挑战性，因为营养和环境要求非常特异，而且不同物种之间这些要求多种多样。

    营养需求

    培养细菌的可用培养基数量相当可观。 有些培养基被认为是通用培养基，支持多种生物的生长。 多用途培养基的一个典型例子是胰蛋白酸大豆汤（TSB）。 专门的培养基用于细菌鉴定，并补充染料、pH 指示剂或抗生素。 一种是富含培养基，它含有生长因子、维生素和其他必需营养素，以促进挑剔生物的生长，这些生物无法产生某些营养素，需要将其添加到培养基中。 当已知介质的完整化学成分时，它被称为化学定义的介质。 例如，在 EZ 介质中，所有单独的化学成分都被识别出来，每种成分的确切含量是已知的。 在含有酵母、肉类或植物的提取物和消化物的复杂培养基中，培养基的确切化学成分尚不清楚。 单个成分的数量不确定，而且是可变的。 营养汤、胰蛋白酶大豆汤和脑心输液都是复杂培养基的例子。

    抑制有害微生物生长并通过提供营养和减少竞争来支持相关生物体生长的培养基被称为选择性培养基。 选择性培养基的一个例子是 MacConKey 琼脂。 它含有胆汁盐和结晶紫罗兰，它们会干扰许多革兰氏阳性细菌的生长，有利于革兰氏阴性细菌的生长，尤其是肠杆菌科。 这些物种通常被命名为肠道，存在于肠道中，适应胆汁盐的存在。 富集培养物促进所需微生物的优先生长，该微生物占接种物中存在的生物的一小部分。 例如，如果我们想分离分解原油的细菌，碳氢化合物碎屑细菌，那么在仅以原油形式提供碳的培养基中进行连续亚培养将使培养物中富含食油的细菌。 差异培养基可以很容易地通过菌落颜色或培养基颜色的变化来区分不同细菌的菌落。 颜色变化是细菌酶与培养基中差异底物相互作用产生的最终产物的结果，或者在溶血反应的情况下，是培养基中红细胞裂解的结果。 在图中\(\PageIndex{1}\)，可以在 MacConKey 琼脂上观察到乳糖的差异发酵。 乳糖发酵罐会产生酸，这会使强发酵罐的培养基和菌落变成粉红色。 培养基中添加了 pH 指示剂中性红色，在低 pH 值时会变成亮粉色。 选择性培养基和差异培养基可以结合使用，在通过生化方法鉴定细菌方面发挥重要作用。

    浅棕色的琼脂盘。 盘子上的两条条纹是亮粉色的，两条条纹是米色的。
    图\(\PageIndex{1}\)：在这个 MacConkey 琼脂板上，乳糖发酵剂大肠杆菌菌落呈亮粉色。 不发酵乳糖的 Serratia marcescens 在棕褐色培养基上形成奶油色条纹。 （来源：美国微生物学会）

    练习\(\PageIndex{1}\)

    1. 区分复杂和化学定义的介质。
    2. 区分选择性介质和浓缩介质。
    链接到学习

    比较 EZ 培养基和绵羊血琼脂的成分。

    年终野餐

    微生物系通过在果岭上举行传统的野餐来庆祝五月学年的结束。 演讲持续了几个小时，但最后所有的教职员工和学生都可以深入研究食物：鸡肉沙拉、番茄、洋葱、沙拉和蛋奶派。 到了晚上，除了两名没有吃鸡肉沙拉的素食学生外，整个系都出现了恶心、呕吐、发痒和腹部抽筋的困扰。 有几个人抱怨腹泻。 一名患者出现休克迹象（低血压）。 从患者身上采集血液和粪便样本，并对膳食中供应的所有食物进行分析。

    细菌可以通过在宿主中定植和复制（这被视为感染）或通过分泌毒素（被认为是中毒）而引起胃肠炎（胃和肠道发炎）。 感染的体征和症状通常会延迟，而中毒会在数小时内表现出来，就像野餐后发生的那样。

    患者的血液样本没有显示细菌感染的迹象，这进一步表明这是一起中毒病例。 由于中毒是由分泌的毒素引起的，因此通常不会在血液或粪便样本中检测到细菌。 MacConkey 琼脂和 Sorbitol-MacConkey 琼脂板和木糖赖氨酸脱氧胆酸盐（XLD）板接种了粪便样本，没有发现任何颜色异常的菌落，在 XLD 上也没有观察到黑色菌落或白色菌落。 MacConkey 琼脂上的所有乳糖发酵剂也会发酵山梨糖醇。 这些结果排除了食源性疾病的常见病原体：大肠杆菌、沙门氏菌属和志贺氏菌属。

    对鸡肉沙拉的分析显示，成簇排列的革兰氏阳性球菌数量异常（图\(\PageIndex{2}\)）。 革兰阳性球菌培养物与过氧化氢混合时会释放气泡。 培养物经过24小时的孵化后，甘露醇盐琼脂变为黄色。

    所有测试都表明金黄色葡萄球菌是分泌毒素的生物。 来自沙拉的样本显示群中存在革兰氏阳性球菌细菌。 菌落的过氧化氢酶呈阳性。 细菌在甘露醇盐琼脂发酵甘露醇上生长，如培养基变为黄色所示。 甘露醇盐琼脂中的pH指示剂为苯酚红，当培养基被发酵产物酸化时，苯酚红变为黄色。

    已知金黄色葡萄球菌分泌的毒素会导致严重的胃肠炎。 这种生物可能是在食物处理者准备沙拉时引入的，在演讲期间沙拉保持在温暖的环境温度下时会繁殖。

    练习\(\PageIndex{2}\)

    1. 还有哪些其他因素可能导致鸡肉沙拉中金黄色葡萄球菌的快速生长？
    2. 为什么鸡肉沙拉中盐的存在不会抑制金黄色葡萄球菌？
    紫色球体簇的显微照片。
    图\(\PageIndex{2}\)：群集中的革兰氏阳性球菌。 （来源：疾病控制与预防中心）

    关键概念和摘要

    • 化学定义的培养基仅包含化学上已知的成分。
    • 选择性培养基有利于某些微生物的生长，同时抑制其他微生物。
    • 富含培养基含有特定生物体生长所需的额外必需营养素
    • 差异培养基有助于通过菌落的颜色或培养基的变化来区分细菌。