1. Môi trường nuôi cấy vi sinh vật là gì?

- Các vi sinh vật có bản chất, đặc điểm, môi trường sống và thậm chí là nhu cầu dinh dưỡng khác nhau, do đó không thể nuôi cấy chúng bằng một loại môi trường nuôi cấy. Tuy nhiên, cũng có những vi sinh vật không thể phát triển trên môi trường nuôi cấy trong bất kỳ điều kiện nào – chúng được gọi là ký sinh trùng.

- Nuôi cấy vi sinh vật là điều cần thiết để chẩn đoán bệnh truyền nhiễm, thu thập kháng nguyên, phát triển các xét nghiệm huyết thanh cho vắc-xin, nghiên cứu di truyền và xác định các loài vi khuẩn.

- Hơn nữa, nó cũng cần thiết cho việc phân lập các nền tinh khiết, lưu trữ nguồn nuôi cấy, nghiên cứu các phản ứng sinh hóa, thử nghiệm nhiễm khuẩn, kiểm tra tác dụng của tác nhân kháng khuẩn và chất bảo quản, thử nghiệm số lượng vi khuẩn sống và thử nghiệm độ nhạy cảm với kháng sinh.

- Bài viết này chúng tôi sẽ tập trung vào thành phần, phân loại và các loại môi trường nuôi cấy được sử dụng trong phòng thí nghiệm vi sinh để nghiên cứu  sâu hơn các dạng vi khuẩn.

2. Phân loại các môi trường nuôi cấy vi sinh vật

- Nuôi cấy vi sinh vật trong phòng thí nghiệm liên quan đến việc mô phỏng môi trường sống hoặc môi trường tự nhiên của sinh vật, và điều này có thể thực hiện được trong phòng thí nghiệm bằng cách tạo ra môi trường nuôi cấy đáp ứng các yêu cầu của chúng. Do đó, nhiều môi trường nuôi cấy đã được các nhà khoa học phát triển theo loài vi khuẩn cần nuôi cấy.

- Môi trường cơ bản chứa nguồn cacbon và năng lượng, nguồn nitơ, các yếu tố tăng trưởng và một số nguyên tố vi lượng. Một số thành phần môi trường thường dùng bao gồm peptone, agar, water, casein hydrolysate, malt extract, meat extract, and yeast extract. Ngoài ra, độ pH của môi trường nên được thiết lập cho phù hợp.

- Tuy nhiên, một số thành phần hoặc chất dinh dưỡng bổ sung được thêm vào môi trường khi nuôi cấy các vi sinh vật cụ thể. Môi trường nuôi cấy vi sinh vật có thể được phân loại theo ba cách: dựa trên tính nhất quán, thành phần dinh dưỡng và ứng dụng của chúng.

2.1. Phân loại môi trường nuôi cấy vi sinh vật dựa trên tính nhất quán

2.1.1. Môi trường rắn

- Trong các môi trường này, Agar là một chuỗi dài không phân nhánh của polysaccharides được thêm vào với nồng độ 1,5-2,0%. Phổ biến nhất, Agar 1,3% được sử dụng để chuẩn bị môi trường rắn trong phòng thí nghiệm. Môi trường chứa thạch đông lại ở nhiệt độ 37ºC. Đôi khi, thay vì agar, một số tác nhân đông lại trơ khác được sử dụng, chẳng hạn như kẹo cao su gellan.

- Môi trường rắn được sử dụng để nuôi cấy vi sinh vật ở dạng vật lý đầy đủ của chúng, chuẩn bị các nền nuôi cấy vi khuẩn tinh khiết hoặc phân lập vi khuẩn để nghiên cứu đặc điểm của khuẩn lạc. Sự phát triển của vi khuẩn trên môi trường rắn có nhiều dạng khác nhau như dạng nhầy, tròn, mịn, nhám, dạng sợi, không đều và dạng chấm. Môi trường không bị thủy phân bởi vi sinh vật và không có các chất ức chế sự phát triển. Các ví dụ về môi trường rắn là blood agar, nutrient agar, McConkey agar, and chocolate agar.

2.1.2. Môi trường bán rắn

Môi trường này có nồng độ agar 0,2-0,5% và do nồng độ agar giảm nên nó xuất hiện dưới dạng chất mềm, giống như thạch. Nó chủ yếu được sử dụng để nghiên cứu khả năng di chuyển của vi sinh vật, phân biệt giữa các chủng vi khuẩn di chuyển và không di chuyển (thông qua ống chữ U và ống Cragie) và nuôi cấy vi khuẩn vi hiếu khí – vi khuẩn trên môi trường này xuất hiện dưới dạng một đường dày. Ví dụ về môi trường bán rắn là: môi trường lên men oxy hóa của Hugh và Leifson, môi trường Stuart và Amies và môi trường vận chuyển Mannitol.

2.1.3. Môi trường lỏng

Các môi trường này không chứa bất kỳ dấu vết nào của các tác nhân đông đặc, chẳng hạn như agar hoặc gelatin, và có thể quan sát thấy sự phát triển lớn của các khuẩn lạc vi khuẩn trong môi trường. Môi trường lỏng cũng được gọi là Broth, chúng cho phép các chủng vi khuẩn phát triển đồng đều và đục khi ủ ở 37ºC trong 24 giờ. Môi trường được sử dụng cho sự phát triển mạnh mẽ của vi sinh vật và các nghiên cứu lên men. Ví dụ bao gồm Tryptic soy broth, phenol red carbohydrate broth, MR-VP broth, and nutrient broth.

Ngoài ra, còn có môi trường hai pha, bao gồm cả môi trường rắn và môi trường lỏng. Và đôi khi thay cho agar, lòng đỏ trứng và huyết thanh được thêm vào môi trường như một tác nhân đông đặc. Mặc dù các chất này là chất lỏng, nhưng chúng được đông đặc lại bằng cách sử dụng nhiệt và môi trường đã chuẩn bị được khử trùng bằng kỹ thuật truyền dịch.

2.2. Phân loại môi trường nuôi cấy vi sinh vật dựa trên thành phần dinh dưỡng

- Môi trường đơn giản: Đây là môi trường đa năng hỗ trợ sự phát triển của các vi khuẩn không khó tính và chủ yếu được sử dụng để phân lập vi sinh vật. Ví dụ như nutrient broth, peptone water, and nutrient agar.

- Môi trường phức hợp: Đây là môi trường chứa các chất dinh dưỡng với số lượng không xác định được thêm vào để tạo ra một đặc tính cụ thể của một chủng vi khuẩn. Ví dụ như tryptic soy broth, blood agar, and nutrient broth

- Môi trường tổng hợp: Môi trường tổng hợp là một loại môi trường được xác định về mặt hóa học và được sản xuất từ ​​các chất hóa học tinh khiết. Môi trường được xác định là môi trường có nồng độ thành phần đã biết, như đường (glucose hoặc glycerol) và nguồn nitơ (như muối amoni hoặc nitrat dưới dạng nitơ vô cơ)

2.3. Phân loại môi trường nuôi cấy vi sinh vật dựa trên ứng dụng / thành phần hóa học

2.3.1. Môi trường vi sinh cơ bản

- Đây là môi trường đơn giản thường được sử dụng có nguồn cacbon và nitơ thúc đẩy sự phát triển của nhiều vi sinh vật. Chúng cũng được gọi là môi trường đa năng và được coi là môi trường không chọn lọc.

- Môi trường cơ bản không yêu cầu nguồn tăng sinh cho sự phát triển của vi khuẩn không khó tính và thích hợp để nuôi cấy Staphylococcus và Enterobacteriaceae

- Chúng thường được sử dụng để phân lập vi sinh vật trong phòng thí nghiệm hoặc trong các quá trình nuôi cấy phụ. Ví dụ như nutrient broth, nutrient agar, and peptone water.

2.3.2. Môi trường tăng sinh

- Môi trường này được chuẩn bị bằng cách thêm các chất bổ sung như máu, huyết thanh hoặc lòng đỏ trứng vào môi trường cơ bản. Môi trường này được sử dụng để nuôi cấy các vi sinh vật khó tính vì chúng cần thêm chất dinh dưỡng và chất thúc đẩy tăng trưởng.

- Không có tác nhân ức chế nào được sử dụng để ngăn chặn sự phát triển của các vi sinh vật không mong muốn. Môi trường tăng sinh như enriched broth, selenite broth, và Gram-negative broth. Sau khi tăng sinh xong, các vi sinh vật cần thiết có thể được phân lập bằng kỹ thuật nuôi cấy khác.

- Ví dụ là chocolate agar, blood agar và huyết thanh Loeffler. Môi trường sô cô la được sử dụng để nuôi cấy N. gonorrhea trong khi blood agar (được chuẩn bị bằng cách thêm 5-10% máu theo thể tích vào nền thạch máu) được sử dụng để xác định vi khuẩn tan máu.

2.3.3. Môi trường chọn lọc

- Môi trường này cho phép một số vi khuẩn phát triển trong khi ức chế sự phát triển của những vi khuẩn khác. Đây là môi trường nền thạch được sử dụng để phân lập vi sinh vật trong phòng thí nghiệm. Sự phát triển chọn lọc của vi khuẩn được quyết định bằng cách thêm các chất như kháng sinh, thuốc nhuộm, muối mật hoặc bằng cách điều chỉnh độ pH.

- Crystal violet hoặc brilliant green dye được thêm vào để ức chế sự phát triển của vi khuẩn Gram dương mà không ảnh hưởng đến sự phát triển của vi khuẩn Gram âm. Mặt khác, thạch phenylethanol ức chế sự phát triển của vi khuẩn Gram âm, nhưng không ức chế được vi khuẩn Gram dương.

- Các chất kháng sinh được thêm vào một số môi trường để làm cho chúng có tính chọn lọc đối với các vi sinh vật kháng lại các chất kháng khuẩn này, chẳng hạn như Salmonella-Shigella agar và CIN agar

2.3.4. Môi trường biệt hóa hoặc chỉ thị

- Môi trường này chứa một số chỉ thị như thuốc nhuộm hoặc chất nền chuyển hóa trong thành phần môi trường tạo ra màu sắc khác nhau cho các khuẩn lạc của các loài vi khuẩn khác nhau khi chúng sử dụng hoặc phản ứng với các thành phần này.

- Môi trường này cho phép nhiều hơn một vi sinh vật phát triển, tuy nhiên, các khuẩn lạc vi khuẩn được phân biệt dựa trên màu sắc của chúng khi có sự thay đổi hóa học xảy ra trong chất chỉ thị, chẳng hạn như neutral red, phenol red, methylene blue.

+ Trong blood agar, có ba loại blood agar hoặc tan huyết được quan sát thấy: alpha, beta, and gamma hemolysis. Nó cho phép nhiều vi sinh vật phát triển, tuy nhiên, khả năng tan máu của chúng khác nhau và điều này giúp phân biệt các khuẩn lạc vi khuẩn. Ví dụ, S. pyogenes tan máu hoàn toàn các tế bào máu (tan máu beta), do đó làm sạch hoàn toàn môi trường xung quanh các khuẩn lạc của nó. S. pneumoniae tan máu một phần các tế bào hồng cầu, tạo ra môi trường có màu xanh lục, trong khi các vi sinh vật tan máu gamma như Enterococcus faecalis, Staphylococcus saprophyticus và Staphylococcus epidermidis không thể tan máu các tế bào hồng cầu, do đó không gây ra sự thay đổi màu sắc trong môi trường.

+ Mannitol salts agar: Quá trình lên men mannitol của Staphylococcus aureus làm cho môi trường chuyển sang màu vàng, tuy nhiên, tụ cầu khuẩn không có khả năng gây lên men sẽ chuyển sang màu hồng.

+ MacConkey agar: Phân biệt vi khuẩn gram âm dựa trên quá trình chuyển hóa lactose của chúng. Các vi khuẩn lên men lactose, chẳng hạn như Escherichia coli, Klebsiella spp, Citrobacter và Enterobacter tạo thành các khuẩn lạc màu hồng đỏ, trong khi các vi khuẩn không lên men lactose, như Salmonella, Shigella, Proteus, Providencia, Pseudomonas và Morganella tạo thành các khuẩn lạc nhạt hoặc không màu.

+ Thiosulfate citrate bile salts sucrose (TCBS) agar: Môi trường chứa sucrose, được vi khuẩn lên men sử dụng và giúp phân biệt chúng với các vi sinh vật không lên men. Dựa trên đặc điểm này, các khuẩn lạc vi khuẩn có màu khác nhau được hình thành trên môi trường giúp nhận dạng và phân biệt chúng với nhau. Ví dụ, V. cholerae lên men sucrose và tạo thành các khuẩn lạc màu vàng hơi dẹt có tâm đục và ngoại vi trong suốt. Trong khi đó, V. parahaemolyticus không thể lên men sucrose và tạo thành các khuẩn lạc màu xanh lục đến xanh lam lục

2.3.5. Môi trường vận chuyển

Môi trường vận chuyển lý tưởng duy trì khả năng tồn tại của vi sinh vật mà không làm thay đổi số lượng của chúng. Chúng thường chỉ chứa chất đệm và muối cho vi sinh vật cụ thể. Việc thiếu cacbon, nitơ và các hợp chất hữu cơ trong môi trường ngăn cản sự phát triển của vi sinh vật. Môi trường vận chuyển được sử dụng cho vi khuẩn kỵ khí phải không có oxy phân tử. Ví dụ như: Amies media, aerobic transport media, và anaerobic transport media

- Môi trường vận chuyển hữu ích cho các mẫu lâm sàng cần được chuyển ngay đến phòng xét nghiệm để duy trì khả năng sống của các tác nhân gây bệnh tiềm ẩn và ngăn ngừa sự phát triển quá mức của các vi sinh vật cộng sinh hoặc vi sinh vật gây ô nhiễm. Các ví dụ bao gồm

+ Sach’s buffered glycerol saline: được sử dụng để vận chuyển phân từ những bệnh nhân nghi ngờ mắc bệnh lỵ trực khuẩn.

+ Cary Blair transport and Venkatraman Ramakrishnan media: Các mẫu phân thu thập được từ bệnh nhân nghi mắc bệnh tả được vận chuyển bằng phương tiện này.

+ Pike’s medium: Mẫu họng chứa Streptococci được vận chuyển bằng môi trường này.

2.3.6. Môi trường kỵ khí

- Môi trường này dành cho vi khuẩn kỵ khí cần mức oxy thấp, chất dinh dưỡng bổ sung và thế oxy hóa khử giảm. Môi trường này được bổ sung chất dinh dưỡng hemin và vitamin K và oxy được loại bỏ bằng cách đun sôi trong bồn nước và phủ kín bằng màng parafin

- Ví dụ: môi trường Thioglycollate và môi trường Robertson Cooked Meat (RCM) thường được sử dụng để nuôi cấy Clostridium spp

2.3.7. Môi trường thử nghiệm

Được sử dụng cho các xét nghiệm axit amin, vitamin và kháng sinh. Ví dụ, môi trường thử nghiệm kháng sinh được sử dụng để xác định hiệu lực kháng sinh của vi sinh vật.

2.3.8. Môi trường lưu trữ

- Được sử dụng để lưu trữ vi sinh vật trong thời gian dài hơn, ví dụ như nước dùng thịt nấu chín bằng phấn và môi trường egg saline medium.

3. Kết luận

- Môi trường nuôi cấy vi sinh vật là nguồn dinh dưỡng và các yếu tố tăng trưởng cần thiết cho sự phát triển của vi sinh vật và thậm chí là thực vật trong điều kiện phòng thí nghiệm. Mỗi sinh vật có nhu cầu dinh dưỡng khác nhau dựa trên môi trường sống hoặc điều kiện sống của chúng. Do đó, không thể sử dụng một công thức môi trường nuôi cấy duy nhất để nuôi tất cả các sinh vật trong phòng thí nghiệm

- Nhiều loại môi trường nuôi cấy đã được các nhà khoa học phát triển để nuôi cấy các vi sinh vật chọn lọc hoặc mong muốn. Chúng được phân loại dựa trên thành phần dinh dưỡng, độ đặc và ứng dụng hoặc sử dụng trong các phòng thí nghiệm khoa học sự sống

- Môi trường nuôi cấy vi sinh vật có nhiều mục đích trong phòng thí nghiệm như phân lập các chủng vi sinh vật cụ thể, xác định tác nhân gây bệnh, chuẩn bị nuôi cấy của một loài vi khuẩn tinh khiết, phân biệt các loài vi khuẩn và nghiên cứu phản ứng của chúng với một số loại kháng sinh nhất định.

- Vì vậy, trước khi quyết định sử dụng môi trường nuôi cấy nào, điều quan trọng là phải xác định mục đích nghiên cứu của bạn và trong một số trường hợp là loại vi sinh vật bạn muốn nghiên cứu. Điều này thu hẹp các lựa chọn của bạn và giúp bạn chọn môi trường nào là tốt nhất cho thí nghiệm của mình, mà không lãng phí thời gian và công sức.

CÔNG TY TNHH THIẾT BỊ KHOA HỌC KỸ THUẬT THÁI BÌNH DƯƠNG chuyên cung cấp các giải pháp tư vấn và xây dựng phòng vi sinh cho các công ty chế biến thực phẩm, chế biến thủy sản, sản xuất đồ uống,...Mọi thông tin về sản phẩm hoặc các thắc mắc về giải pháp cho phòng vi sinh, quý khách hàng vui lòng liên hệ với chúng tôi để được giải đáp và tư vấn cụ thể nhất.