Что такое культивирование в микробиологии

Культивирование в микробиологии — это искусство выращивания и поддержки роста микроорганизмов, позволяющее исследователям изучать эти формы жизни по отдельности.

Помимо выращивания определенного питательного вещества или веществ, культивирование в микробиологии помогает раскрыть активность, операции и потенциальное использование или угрозы микробов. Поскольку эти крошечные организмы практически невозможно изучать напрямую, чтобы понять их и осознать их полную ценность для людей, ученые используют культуру.

И каково это — иметь возможность контролировать рост организмов, которые нельзя легко увидеть? В микробиологии выращивание культур делает это очень точно и позволяет использовать микроорганизмы различными способами.

Теперь, что такое культивирование в микробиологии? Давайте рассмотрим весь процесс.

Как работает микробное культивирование

Независимо от того, выращиваете ли вы бактерии для исследований или для продажи на рынке, вы должны уметь определять, как увеличить рост бактерий.

Поскольку бактерии различны и способны размножаться в разных условиях, их культивирование требует определенного порядка.

Шаг 1: Подготовка питательной среды

Питательная среда обеспечивает правильную фазу и субстрат для созревания и размножения бактерий. Питательная среда может быть в жидкой форме. Например, жидкий бульон. Или она может быть твердой, например, агаровая пластина.

Агар — это желатин, полученный из водорослей, который в равной степени способствует росту бактериальных колоний в бродильный. При культивировании бактерий можно также изменить состав агаровой пластины, которая используется для выращивания бактерий, в зависимости от типа культивируемых бактерий. Однако при использовании питательной среды следует тщательно контролировать pH, температуру и потребность в кислороде.

Шаг 2: Стерилизация

Для культивирования в микробиологии стерилизация необходима, поскольку нет места для загрязнения. Любое загрязнение может привести к недействительным результатам.

Все объекты, питательные среды, чашки Петри и любые стеклянные изделия, которые подлежат стерилизации, следует помещать в скороварку или автоклав. Стерилизация гарантирует, что вы культивируете желаемые бактерии, гарантируя, что другие микроорганизмы не будут расти.

Вот как работают различные типы стерилизации:

• Автоклавирование: В лабораториях часто применяются автоклавы. Они используют давление пара с температурой около 121°C (249°F) для стерилизации оборудования.
• Тепловая стерилизация: в небольших и более локальных условиях инокуляционные петли и другие небольшие инструменты можно стерилизовать с помощью тепла от пламени или спиртовки.

Шаг 3: Прививка

Инокуляция означает введение бактерий в среду для прорастания. Для этого шага необходимо использовать стерильную пипетку или инокуляционную петлю. Инокуляция может быть проведена следующим образом:

• Стерилизуйте петлю: Верните инокуляционную петлю в пламя и нагрейте ее до ярко-красного каления, чтобы устранить загрязнение. Но дайте ей немного остыть.
• Перенесите бактерии: Бактериальный образец может быть взят с чашки Петри, образца почвы или культуры чашки Петри. Окуните петлю в образец.
• Штриховка на агаровой пластине: Если используется агаровая пластина, проведите петлю поперек пластины в квадрантном или зигзагообразном порядке. При выращивании на поверхности бактерии можно немного разделить, так как они образуют колонии на поверхности.

При работе с жидкими культурами поместите бактериальный образец в бульон с помощью стерильной пипетки или петли. Для лучшего распределения бактерий слегка покрутите бульон, если вы хотите развить бактерии с высокой плотностью.

Шаг 4: Инкубация

Инкубируйте бактериальную культуру после инокуляции, поместив ее в инкубатор, настроенный на правильную температуру. Идеальная температура для роста определенного вида бактерий.

Чтобы инкубация длилась недолго, учтите, что для каждого типа бактерий существует правильная температура. Например, психрофилы должны находиться в холодной среде для роста и развития, а термофилам требуется теплая среда.

Однако такие распространенные бактерии, как Escherichia coli, можно выращивать при температуре 37°C (98,6°F), которая является подходящей для многих бактерий, поскольку близка к температуре тела.

Также важно следить за уровнем кислорода. Аэробные бактерии можно выращивать в бутылках, которые подвергаются воздействию воздуха, так как им нужен кислород.

С другой стороны, анаэробным бактериям требуется среда без кислорода. Условия низкого содержания кислорода, благоприятствующие таким процессам, как анаэробное сбраживание и производство биогаза, становятся возможными при использовании анаэробных банок или камер.

Шаг 5: Сбор данных и наблюдение

После роста бактерий, в основном через 24–48 часов, культуры образуют узнаваемые колонии на агаровых пластинах или мутность в жидких средах. На этом этапе ученые изучают культуры, которые документируют цвет, текстуру и форму колонии. Это необходимо для идентификации видов бактерий следующим образом:

• Colony morphology – Most bacterial colonies formed on solid media may possess different characteristics, especially in terms of color, margin outline, and surface formation.
• Optical density in liquid media – The opacity or dullness of liquid culture can give information on the amount and kind of bacteria. Microorganisms’ growth may be quantified using a spectrophotometer to measure the optical density.

Шаг 6: Выделение чистой культуры (при необходимости)

Некоторые исследователи могут пересевать бактериальную колонию с агаровой пластины на другую среду, чтобы получить чистую культуру. В исследованиях, требующих точной информации, это гарантирует, что на культуре вырастет только один тип бактерий.

Итак, для субкультивирования исследователь использует стерильную петлю, чтобы выбрать лучшую колонию для взятия образца, а затем высевать эту колонию на новый бульон или агар. Субкультивирование устраняет любое загрязнение и позволяет провести дальнейшее исследование конкретной бактерии.

Чистые и смешанные культуры

For cultivation in microbiology,there are many cultures used in it and each one serves a special purpose. Let’s examine these two primary categories:

Чистые культуры

Чистая культура содержит только один тип микроба. Микроб изолирован от других микробов, чтобы предотвратить смешивание. Это особенно важно в исследованиях, изучающих определенные качества, присущие конкретному живому организму, который требует чистой культуры.

Например, исследователи используют чистые культуры и биосинтез в фармацевтической промышленности оценить воздействие нового антибиотика на определенный штамм бактерий без вмешательства со стороны других видов.

Researchers can also study a single species’ genome in pure cultures, providing information about its genetic composition and possible uses.

Смешанные культуры

Смешанные культуры используются в исследованиях, чтобы определить, как взаимодействуют различные роды или виды бактерий или как функционируют микробные консорциумы. Например, ученые используют различные смешанные культуры в своих исследованиях микробиоты кишечника человека, чтобы понять, какие роли играют отдельные штаммы бактерий.

Важность  Выращивание в Микробиология

Микробный культивирование бактерий и грибков открывает дверь многочисленным научным, медицинским и промышленным открытиям. Это потому, что ученые могут изучать свойства микроорганизмов, выращивая их в лаборатории. Например, различные бактерии можно культивировать для производства огромных количеств антибиотиков.

Кроме того, точные экологические исследования показали, что рост микроорганизмов помогает разрушать загрязняющие вещества. Например, культивирование имеет решающее значение в анаэробном биогазе, который подразумевает использование бактерий для разложения отходов.

1. Анаэробный процесс: от отходов до биогаза

Анаэробное сбраживание, как оно используется в микробиологии окружающей среды, представляет собой процесс, при котором бактерии разлагают органические вещества без кислорода. Этот метод применим для производства биогаза.

Биогаз состоит из углекислого газа и метана. Он образуется, когда бактерии расщепляют органические отходы во время анаэробного сбраживания. В ходе этого процесса биогаз собирается как возобновляемый источник энергии.

Метаногены и другие анаэробы играют центральную роль в этом процессе. Аналогично, микробные консорциумы обильно заселены метаногенами и другими анаэробами. Благодаря этому ученые смогли вырастить эти бактерии для усиления выработки метана.

Кроме того, в результате анаэробного процесса получается дигестат — продукт с добавленной питательной ценностью, используемый в качестве удобрения в сельском хозяйстве.

Успешно культивируя бактерии, промышленность может превращать мусор в сельскохозяйственную продукцию и энергию, демонстрируя, как метод микробного культивированияпомогают создавать устойчивые решения.

Биологические топливные элементы

Микробное культивирование набирает популярность в новой области за пределами производства биогаза — производстве биологических топливных элементов. Микробный топливный элемент также называется биологическим топливным элементом, поскольку он генерирует свою энергию с помощью бактерий.

Бактерии используют органические молекулы для окисления. И во время этого процесса генерируются электроны и захватываются электродами. Однако для биологических топливных элементов необходимо выращивать правильные бактерии, чтобы обеспечить мощность и постоянство.

Микробные топливные элементы изменили энергетический рынок, поскольку они обеспечивают чистую, возобновляемую форму электроэнергии, особенно в районах, где нет или имеется лишь ограниченное подключение к основной электросети.

Исследователи разрабатывают методы культивирования бактерий, которые могут выдерживать любые условия и производить больше электронов для максимального увеличения производительности биологических топливных элементов.

 Культивирование в микробиологии и другие области его применения в различных отраслях промышленности

Микробное культивирование важно во многих различных сферах бизнеса и выходит за рамки лабораторных исследований. Оно помогает в:

1. Здравоохранение и медицина

Ученые изучают болезни посредством микробного культивирования. Это необходимо для создания лекарств и вакцин. Например, ученый может добавить новый антибиотик в бактериальную культуру и наблюдать за эффектами. Это помогает определить эффективность препарата и дозировку для контроля или искоренения инфекций.

2. Сельское хозяйство

Микробное производство лежит в основе биоудобрений и биопестицидов, используемых в сельском хозяйстве. Способность некоторых микроорганизмов фиксировать азот повышает плодородие почвы.

3. Пищевая промышленность

Микробное культивирование имеет решающее значение в производстве ферментированного сыра, йогурта и соевого соуса. Некоторые бактериальные или грибковые штаммы культивируются для ферментации белков и углеводов до желаемых вкусов и текстур.

4. Очистка окружающей среды и биоремедиация.

Некоторые бактерии имеют коммерчески важное значение в биоремедиации, поскольку они расщепляют токсичные вещества. Ученые могут использовать эти бактерии для очистки сточных вод, минимизации токсичного шлама и ликвидации последствий разлива нефти.

Подведение итогов

Что такое культивирование в микробиологии? Это процесс, который включает в себя оживление микробов в контролируемой среде с целью понимания, использования и изменения их возможностей. Огромный потенциал этих микроскопических живых форм может быть использован для пользы человека посредством микробного культивирования — будь то для экологических исследований, здравоохранения или производства энергии.

Инновации, которые меняют наш мир, стали возможными благодаря искусству и науке выращивания микробных культур. Процесс, который позволяет нам исследовать и использовать невидимый мир микробов.

Применение культивирования в микробиологии многочисленно и расширяется. Оно варьируется от производства биотоплива, биопластиков и синтетических полимеров, таких как PDO-потоки к разработке новых медицинских решений. Потенциал микробного культивирования столь же безграничен, как и сам микробный мир, при условии проведения дальнейших исследований.

Дайте себе свободу исследовать новые направления в области возобновляемой энергии, выращивания микроорганизмов и других областях вместе с Bailun Technologies. Ознакомьтесь с нашими решениями в области биореакторов сегодня!