Môi trường nuôi cấy là gì?
Môi trường nuôi cấy là nguồn dinh dưỡng hỗ trợ sự phát triển của vi sinh vật trong ống nghiệm. Môi trường giúp phát triển và đếm số lượng tế bào vi sinh vật, lựa chọn vi sinh vật và sự sống sót của vi sinh vật. Môi trường nuôi cấy có thể là chất lỏng hoặc ở dạng thạch.
Thành phần chung của các loại môi trường nuôi cấy vi sinh vật:
- Peptone– nguồn carbon và nitơ.
- Chiết xuất thịt bò – nguồn axit amin, vitamin, khoáng chất.
- Chiết xuất nấm men – nguồn vitamin, carbon, nitơ.
- Nước cất
- Agar– chất làm đông đặc.
Có một số lượng lớn môi trường nuôi cấy khác nhau về thành phần và tính nhất quán.
Sự phân biệt đầu tiên được thực hiện giữa môi trường nuôi cấy không chọn lọc và môi trường nuôi cấy chọn lọc:
- Môi trường nuôi cấy không chọn lọc (Non-selective Media) sẽ được sử dụng cho sự phát triển của tất cả các vi sinh vật, các môi trường này có thể cơ bản hoặc tăng cường tùy thuộc vào loại vi sinh vật mà bạn muốn phát triển.
- Môi trường nuôi cấy chọn lọc (Selective Media) là môi trường thúc đẩy sự phát triển của một loại vi khuẩn cụ thể bằng cách ức chế sự phát triển của vi khuẩn không mong muốn và cho phép sự phát triển của vi khuẩn mong muốn.
- Ngoài ra còn có các môi trường được sử dụng để vận chuyển vi sinh vật khi chúng không thể được xử lý tại địa điểm thu gom. Chúng được gọi là môi trường vận chuyển (Transport Media).
Tất cả các môi trường nuôi cấy này có thể ở dạng lỏng, bán rắn hoặc rắn. Sự khác biệt về độ đặc này là do sự có mặt hay vắng mặt của thạch với tỷ lệ thích hợp.
Chuẩn bị môi trường nuôi cấy như thế nào?
Quá trình chuẩn bị môi trường nuôi cấy bao gồm nhiều bước và đòi hỏi kỹ thuật viên hoặc người chuẩn bị tuân thủ nội quy phòng thí nghiệm (trang thiết bị bảo hộ, hướng dẫn sử dụng thiết bị…) và nội dung của kế hoạch làm thí nghiệm (nồng độ các chất, chủng loại hóa chất sử dụng…)
Thông thường, quy trình chuẩn bị môi trường nuôi cấy bao gồm các bước sau đây:
- Cân lượng bột nguyên liệu trên máy cân.
- Hòa tan các thành phần trong nước cất.
- Điều chỉnh PH của môi trường nếu cần.
- Thêm agar và đun sôi để hòa tan.
- Đổ môi trường vào bình.
- Hấp môi trường khi các thành phần hòa tan hoàn toàn.
- Việc khử trùng được thực hiện trong nồi hấp để tránh bị nhiễm bẩn, ở 121°C trong 15 phút ở mức 15lbs.
- Sau khi hấp xong, đặt bình chứa môi trường đã khử trùng vào box cấy vô trùng.
- Khử trùng box cấy bằng cồn 70%.
- Để dung dịch môi trường tiệt trùng hạ nhiệt độ xuống khoảng 50-60oC, thêm các hóa chất cần thiết (kháng sinh, X-gal…) và tiến hành đổ vào đĩa Petri vô trùng để đông đặc.
- Trong trường hợp các hóa chất chỉ cần thêm vào từng đĩa Petri bằng cấy chải thì sẽ bổ sung khi làm thí nghiệm sau đó.
- Đậy kín các đĩa Petri bằng parafin, dán nhãn.
- Bảo quản trong ngăn mát tủ lạnh (4oC) để sử dụng.
Môi trường nuôi cấy xác định là gì?
Một môi trường xác định (Defined Medium) có số lượng đã biết của tất cả các thành phần, như nguồn cacbon (Glucose hoặc Glycerol) và nguồn nitơ (muối Amoni hoặc Nitrat là nitơ vô cơ). Nhu cầu môi trường trong các thí nghiệm trao đổi chất, dinh dưỡng và tăng trưởng sinh lý.
Môi trường nuôi cấy không xác định là gì?
Môi trường không xác định (Undefined medium) có các thành phần phức tạp khác nhau với số lượng chưa xác định, ví dụ- chiết xuất nấm men, thịt bò, các loại muối khác nhau và protein enzyme.
Ví dụ: môi trường PDA (Potato dextrose agar)
Môi trường nuôi cấy hỗn hợp là gì?
Môi trường nuôi cấy hỗn hợp (Complex media) là môi trường bổ sung thêm các thành phần mang lại đặc tính của vi sinh vật với các chất dinh dưỡng độc đáo.
Phân loại môi trường nuôi cấy dựa vào tính đồng nhất và đặc điểm vật lý
- Môi trường nuối cấy ở dạng rắn
- Môi trường nuôi cấy ở dạng bán rắn
- Môi trường nuôi cấy ở dạng lỏng
Môi trường nuôi cấy ở dạng rắn (Solid Media)
Nguyên lý của môi trường rắn
Dùng để phân lập vi khuẩn dưới dạng nuôi cấy thuần khiết trên môi trường rắn.
Agar được sử dụng để làm cứng môi trường ở nồng độ 1,5-2,0%. Môi trường rắn cho phép vi khuẩn phát triển dưới dạng khuẩn lạc bằng cách sọc trên môi trường. Nó đông đặc ở nhiệt độ 37°C.
Agar là một polysaccharide không phân nhánh được chiết xuất từ các loài tảo đỏ như Gelidium. Việc xác định khuẩn lạc được thực hiện trên phương tiện này.
Vi khuẩn phát triển trên môi trường đặc có dạng nhẵn, xù xì, nhầy, tròn, không đều, dạng sợi, dạng chấm.
Ví dụ: Nutrient agar, MacConkey agar, Blood agar, Chocolate agar
Môi trường nuôi cấy ở dạng bán rắn (Semi-solid media)
Nguyên lý của môi trường bán rắn
Môi trường nuôi cấy ở dạng bán rắn cho thấy khả năng di chuyển của vi khuẩn và sự phát triển của vi khuẩn vi khuẩn hiếu khí. Môi trường này có agar ở nồng độ 0,5% hoặc ít hơn. Môi trường bán rắn có độ đặc như thạch.
Sự phát triển của vi khuẩn trong môi trường nuôi cấy bán rắn xuất hiện dưới dạng một đường dày trong môi trường.
Ví dụ: Mannitol motility medium
Môi trường nuôi cấy ở dạng lỏng (Liquid Media)
Nguyên lý của môi trường lỏng
Môi trường nuôi cấy ở dạng lỏng được sử dụng khi cần quan sát sự phát triển của một lượng lớn vi sinh vật.
Môi trường nuôi cấy dạng lỏng còn được gọi là “canh dinh dưỡng”, cho phép vi khuẩn phát triển đồng đều trong độ đục. Sự tăng trưởng xảy ra ở 37°C trong tủ ấm trong 24 giờ.
Môi trường lỏng không có thêm thạch; nó dành cho nghiên cứu lên men.
Sự phát triển của vi khuẩn trong môi trường lỏng- Độ đục được nhìn thấy ở phần cuối của nước dùng.
Ví dụ: Tryptone Soya Broth, LB Broth
Phân loại môi trường nuôi cấy dựa vào thành phần và mục đích phân lập
- Môi trường nuôi cấy không chọn lọc (Non-selective Media)
- Môi trường nuôi cấy chọn lọc (Selective Media)
- Môi trường nuôi cấy tăng sinh (Enriched Mmedia)
- Môi trường nuôi cấy làm giàu (Enrichment Media)
- Môi trường nuôi cấy chỉ báo (Indicator Media)
- Môi trường nuôi cấy dùng cấy chuyển (Transport Media)
- Môi trường nuôi cấy dùng bảo quản (Storage Media)
Môi trường nuôi cấy không chọn lọc (Non-selective Media)
Môi trường này đơn giản vì nó tăng cường sự phát triển của nhiều vi sinh vật. Đó là môi trường được sử dụng thường xuyên trong phòng thí nghiệm, có chứa Carbon và Nitơ.
Môi trường nuôi cấy cơ bản này cho phép sự phát triển; của vi khuẩn không khó tính mà không có nguồn làm giàu; được sử dụng cho nuôi cấy phụ.
Đó là loại môi trường không chọn lọc.
Các loại môi trường nuôi cấy không chọn lọc cơ bản thường dùng:
- LB Broth
- Nutrient Broth
- Peptone Water
- Schaedler Broth
- Brain Heart Infusion Broth
- TAT Broth
- Thioglycolate Broth
- Tryptone Soy Broth
- Yeast Malt Broth
- AC Agar
- Blood Agar
- BHI Agar
- LB Agar
- Milk Agar
- Mueller-Hinton Agar
- Nutrient Agar
- Plate Count Agar (PCA)
- Schaedler Agar
- Thioglycolate Agar
- Tryptone Agar
- Tryptone Soy Agar (TSA)
- Yeast Extract Agar
Môi trường nuôi cấy chọn lọc (Selective Media)
Môi trường chọn lọc là môi trường cho phép chọn lọc một hoặc nhiều loại vi sinh vật. Những vi sinh vật này sẽ là những vi sinh vật duy nhất có thể phát triển trên hoặc trong môi trường trong khi tất cả những vi sinh vật khác sẽ bị ức chế.
Tính chọn lọc đạt được bằng nhiều cách. Ví dụ, các sinh vật có thể sử dụng một loại đường nhất định sẽ dễ dàng được lựa chọn bằng cách biến loại đường này trở thành nguồn carbon duy nhất trong môi trường.
Mặt khác, có thể đạt được sự ức chế chọn lọc đối với một số loại vi sinh vật bằng cách thêm thuốc nhuộm, kháng sinh, điều chỉnh pH, muối hoặc các chất ức chế đặc hiệu ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất hoặc hệ thống enzyme của sinh vật.
Các loại môi trường nuôi cấy chọn lọc thường dùng:
- Elliker Broth
- Lauryl sulfate Broth
- MacConkey Broth
- Rappaport Vassiliadis Broth
- Sabouraud dextrose Broth
- Selenite cystine Broth
- Baird Parker Agar
- Bile Esculine Agar
- Brillant Green Agar
- Campy Agar
- Cetrimide Agar
- Chapman Agar
- Chromogenic Agar
- Columbia CNA Agar
- Hektoen Enteric Agar
- Kligler Iron Agar
- Levine Agar
- Löwenstein-Jensen Agar
- MacConkey Agar
- Mitis Salivarius Agar
- Sabouraud Dextrose Agar
- Salmonella-Shigella Agar
- Simmons Citrate Agar
- TCBS Agar
- Violet Red Bile Agar
- Violet Red Bile Glucose Agar
- Vogel-Johnson Agar
- XLD Agar
Môi trường nuôi cấy làm giàu (Enrichment Media)
Là một dạng môi trường cực kỳ chọn lọc, chỉ cho phép một loài vi khuẩn cụ thể phát triển trong đó. Những môi trường này ngăn chặn sự phát triển của các vi khuẩn không mong muốn, hội sinh hoặc gây ô nhiễm. Kết quả là, môi trường làm giàu có thể được sử dụng để tập trung vào một loại vi sinh vật nhất định trong khi thu hồi nó từ các vi sinh vật còn lại trong môi trường.
Môi trường nuôi cấy đã được làm giàu thường ở dạng lỏng, có tính nhất quán. Môi trường chọn lọc là thuật ngữ dùng để mô tả môi trường thạch có chức năng tương tự. Hơn nữa, thuốc kháng sinh, thuốc nhuộm, hóa chất, thay đổi độ pH hoặc sự kết hợp của chúng có thể được sử dụng để tăng tính chọn lọc của các môi trường này.
Môi trường nuôi cấy đã được làm giàu được dùng để phân lập vi sinh vật trong đất và phân.
Các loại môi trường nuôi cấy đã được làm giàu phổ biến là:
- Selenite F Broth
- Tetrathionate Broth
- Alkaline Peptone Water (APW)
Môi trường nuôi cấy tăng sinh (Enriched Media)
Là loại môi trường chứa các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của nhiều loại sinh vật, bao gồm cả các loại khó tính chọn lọc.
Môi trường tăng sinh cung cấp thêm các chất dinh dưỡng như lòng đỏ trứng, máu và huyết thanh ngoài môi trường cơ bản.
Môi trường tăng sinh thường ở dạng thể rắn (bổ sung Agar)
Mục tiêu của môi trường tăng sinh là tăng cường sự phát triển của các vi sinh vật khó tính đồng thời ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn không mong muốn hoặc gây ô nhiễm.
Các loại môi trường nuôi cấy tăng sinh thường dùng:
- Chocolate Agar
- Blood Agar
- Loeffler’s Serum
- MacConkey Agar
- Lowenstein-Jensen Media
Môi trường vận chuyển (Transport Media)
Môi trường vận chuyển vi sinh vật về cơ bản là dung dịch đệm chứa carbohydrate, pepton và các chất dinh dưỡng khác (không bao gồm các yếu tố tăng trưởng) được thiết kế để bảo tồn khả năng sống sót của vi khuẩn trong quá trình vận chuyển mà không cho phép chúng nhân lên.
Mục đích chính của việc sử dụng môi trường vận chuyển là giữ mẫu càng gần trạng thái ban đầu càng tốt.
Môi trường vận chuyển vi sinh vật được thiết kế để bảo quản mẫu và giảm thiểu sự phát triển quá mức của vi khuẩn giữa thời điểm lấy mẫu và xử lý mẫu như nuôi cấy.
Tùy thuộc vào loại sinh vật nghi ngờ trong mẫu, môi trường vận chuyển có thể khác nhau.
Tuy nhiên, nói chung, môi trường vận chuyển vi sinh vật được phân loại theo trạng thái vật lý, bán rắn hoặc lỏng và cũng theo tính hữu ích của chúng như phương tiện vận chuyển vi khuẩn hoặc virus.
Môi trường được sử dụng phổ biến nhất để vận chuyển vi khuẩn là môi trường Amies.
Ngoài ra, sau đại dịch COVID-19, một loại môi trường vận chuyển được quan tâm nhiều đó là Viral transport medium (VTM).
Phân loại môi trường nuôi cấy dựa vào nhu cầu Oxy
Các vi sinh vật có những yêu cầu khác nhau cho sự tăng trưởng tùy thuộc vào nhu cầu oxy, vì vậy cũng sẽ có những loại môi trường được thiết kế phù hợp cho từng nhóm vi sinh vật dựa vào nhu cầu oxy của chúng.
- Môi trường hiếu khí
- Môi trường kỵ khí
Môi trường hiếu khí (Aerobic media)
Trong môi trường này, vi khuẩn dễ dàng nuôi cấy, trên môi trường rắn, sự phát triển xảy ra bằng cách nuôi cấy trong tủ ấm. Nó cho thấy sự tăng trưởng; của các vi sinh vật không khó tính.
Môi trường kỵ khí (Anaerobic media)
Môi trường nuôi cấy vi khuẩn kỵ khí ở mức oxy thấp, làm giảm khả năng oxy hóa-khử.
Môi trường kỵ khí chứa các chất dinh dưỡng bổ sung như vitamin K, hemin và oxy sẽ bị giảm đi do quá trình vật lý hoặc hóa học. Việc bổ sung glucose (1%), thioglycollate (0,1%), axit ascorbic (0,1%), cysteine (0,05%) hoặc chất độn sắt được thêm vào để làm giảm môi trường. Môi trường được đun sôi trong nồi cách thủy để loại bỏ oxy hòa tan và chứa parafin vô trùng.
Xem thêm
- Tổng quan về vi sinh vật học
- Tổng quan về các loại vi sinh vật
- Tổng quan về vi khuẩn
- Tổng quan về các nhóm vi sinh vật cố định đạm
