انواع نشانگر pH در محیط کشت و تاثیر هریک بر انواع باکتری‌ها

رنگ کلنی یا پیگمانتاسیون یکی از ویژگی‌های مهمی است که به تمایز و شناسایی گونه‌های مختلف باکتریایی در محیط کشت کمک می‌کند. این رنگ‌ها به دلیل وجود مواد مختلف در انواع محیط کشت ایجاد می‌شوند. نشانگر pH در محیط کشت یکی از این مواد است که برای تمایز گونه‌های مختلف باکتری اهمیت دارد.

با توجه به اینکه pH یکی از فاکتورهای مهم برای تمایز میکروارگانیسم‌های مختلف است، در ادامه قصد داریم به بررسی انواع نشانگر pH  در محیط کشت و تاثیر هریک بر انواع باکتری‌ها بپرازیم. پس در ادامه با ما همراه باشید.

استفاده از نشانگر pH  در محیط کشت

نشانگر pH  در محیط کشت در واقع ماده‌ای است که در pH های مختلف (قلیایی، خنثی و اسیدی) باعث تغییر رنگ محیط کشت می‌شود.  به عنوان مثال، فنل قرمز در pH اسیدی، باعث ایجاد رنگ زرد می‌شود. بنابراین هر زمان که میکروارگانیسم‌ها در محیط‌های حاوی قند رشد کرده و قادر به تولید اسید باشند، کلونی‌های زرد رنگ ایجاد خواهد شد. (مانند تخمیر مانیتول S. aureus در مانیتول سالت آگار).

شاخص‌های pH مورد استفاده در محیط کشت های مختلف

تغییرات pH در محیط کشت می‌‎تواند بیانگر موضوعات زیادی از جمله متابولیسم، رشد سلولی و تفاوت گونه‌های مختلف باشد. اما نشانگر pH  در محیط کشت‌ های مختلف، متفاوت است.

سه مورد از رایج‌ترین شاخص‌ pH مورد استفاده در محیط کشت‌های مختلف به شرح زیر هستند:

در ادامه قصد داریم به بررسی شاخص‌های pH مورد استفاده در محیط‌های کشت مختلف بپردازیم و ببینیم هریک در چه محیط کشت‌هایی استفاده می‌شوند.

بروموتیمول آبی، یک نشانگر pH در محیط کشت

یکی از انواع نشانگر pH در محیط کشت بروموتیمول آبی (Bromothymol blue) است. این نشانگر در pH اسیدی زرد می‌شود. در pH خنثی، سبز است. در pH 7.5 یا بالاتر نیز، برومتیمول آبی به رنگ آبی در می‌آید.

در چه محیط کشت‌هایی از بروموتیمول آبی استفاده می‌شود؟

• آگار با کمبود سیستین-لاکتوز- الکترولیت (CLED): بروموتیمول آبی در محیط‌ کشت CLED استفاده می‌شود. در این محیط کشت، گونه‌هایی از اشریشیا کلی که قادر به تخمیر لاکتوز هستند، کلنی‌های زرد کم رنگ ایجاد می‌کنند. اما گونه‌های پروتئوس و سالمونلا که قادر به تخمیر نیستند، کلنی‌های آبی رنگ ایجاد می‌کنند.

• سیمونز سیترات آگار: یکی دیگر از کاربردهای بروموتیمول آبی به عنوان نشانگر pH در محیط کشت سیمونز سیترات آگار است. این آگار برای تعیین توانایی باکتری‌ها در استفاده از سیترات سدیم به عنوان تنها منبع کربن و آمونیوم دی هیدروژن فسفات معدنی (NH4H2PO4) به عنوان تنها منبع نیتروژن استفاده می‌شود.

ارگانیسم‌هایی که قادر به استفاده از این دو ماده باشند، یک محیط قلیایی ایجاد می‌کنند. بنابراین رنگ محیط کشت به آبی تغییر خواهد کرد.

به عنوان مثال کلیفرم‌هایی مانند کلبسیلا آئروژنز (+ve) و کلیفرم‌های مدفوعی مانند  اشریشیا کلی (-ve) هستند.  

• تست اکسیداتیو تخمیری (oxidative-fermentative test): از این تست برای تمایز بین باکتری‌های اکسیداتیو (که فقط در شرایط هوازی از کربوهیدرات‌ها، اسید تولید می‌کنند) و باکتری‌های تخمیری (که در شرایط هوازی و بی هوازی اسید تولید می‌کنند). استفاده می‌شود. بروتیمول آبی، نشانگر pH در محیط کشت های اکسیداتیو تخمیری است. به همین دلیل، غلظت بالای اسید تولید شده در طی تخمیر رنگ محیط را به زرد تبدیل می‌کند.

• آگار نمک‌های صفراوی تیوسولفات سیترات ساکارز (TCBS): این آگار برای جداسازی انتخابی گونه‌های ویبریو استفاده می‌شود. TCBS دارای pH بسیار بالا (۸٫۵ تا ۹٫۵) برای سرکوب سایر ارگانیسم‌های فلور روده است. در این محیط، از نشانگر pH بروموتیمول بلو استفاده می‌شود. بنابراین اگر ارگانیسم از ساکارز استفاده کند، pH محیط را کاهش می‌‌هد و کلنی های زرد رنگ در TCBS دیده می‌شود.

نشانگر pH: قرمز خنثی یا نئوترال رد

قرمز خنثی در pH 6.8 و کمتر، زرد رنگ و در pH 8 و بالاتر قرمز رنگ است.

در چه محیط کشت‌هایی از نشانگر pH قرمز خنثی استفاده می‌شود؟

• مکانکی آگار: مکانکی آگار یک محیط کشت انتخابی و افتراقی است. نشانگر pH قرمز خنثی در این محیط کشت به تمایز بین میکروارگانیسم‌های تخمیر کننده لاکتوز و غیر تخمیر کننده لاکتوز کمک می‌کند. E coli و سایر باکتری‌های تخمیر کننده لاکتوز کلنی‌های صورتی رنگ در MacConkey آگار ایجاد می‌کنند. در حالی که باسیل‌های گرم منفی تخمیر کننده غیر لاکتوز کلنی های زرد کم رنگ ایجاد می‌کنند.

• دی اکسی کولات سیترات آگار (DCA): دی اکسی کولات سیترات آگار، یک محیط انتخابی و افتراقی است که برای جداسازی پاتوژن‌های روده‌ای به ویژه گونه‌های سالمونلا و شیگلا توصیه می‌شود. در این محیط کشت، ارگانیسم‌هایی که قادر به تخمیر لاکتوز نیستند، کلنی‌های بی رنگ تولید می‌کنند. باکتری‌های کلی فرم در صورت وجود، کلنی‌های صورتی تشکیل می‌دهند.

• سالمونلا-شیگلا آگار: این محیط کشت یک محیط انتخابی است که برای جداسازی سالمونلا و شیگلا استفاده می‌شود و حاوی نشانگر pH است. تخمیر لاکتوز باعث ایجاد کلنی‌هایی با رنگدانه قرمز تولید می‌کند. اما ارگانیسم‌هایی مانند سالمونلا که قادر به تهمیر لاکتوز نیستند، به صورت کلنی‌های شفاف (بی رنگ) رشد می‌کنند.

توجه داشته باشید که در این محیط، ممکن است کلنی هایی با مرکز سیاه ایجاد شود.  اما قرمز خنثی هیچ نقشی در تشکیل رنگ سیاه ندارد. بلکه این رنگ سیاه به دلیل اثر تیوسولفات سدیم و سیترات آهن است که از دیگر اجزای SS آگار هستند.

نشانگر pH: فنل قرمز

فنل قرمز یا فنل رد یکی از انواع نشانگر pH در محیط کشت است. این نشانگر در pH 6.8 زرد و در pH 8.4 و بالاتر قرمز است.

در چه محیط کشت‌هایی از فنل قرمز به عنوان نشانگر pH استفاده می‌شود؟

• مانیتول سالت آگار (MSA): یکی از کاربردهای فنل رد به عنوان نشانگر pH در مانیتول سالت آگار است. استافیلوکوکوس اورئوس در مانیتول سالت آگار رشد می‌کند، مانیتول را تخمیر می‌کند و کلنی‌های زرد (اسیدی) تولید می‌کند. در حالی که اکثر استافیلوکوک‌های کواگولاز منفی (CONS) و میکروکوکس‌ها، مانیتول را تخمیر نمی‌کنند و به صورت کلنی‌های قرمز کوچک رشد می‌کنند.

• TSI آگار: این محیط کشت حاوی سه قند (گلوکز، ساکارز و لاکتوز) به همراه یک منبع آهن است. TSI آگار به شناسایی اعضای خانواده Enterobacteriaceae بر اساس توانایی تخمیر و تولید گاز H2S کمک می‌کند. نشانگر فنل رد یکی از عوامل ایجاد تمایز است.

• زایلوز لیزین دئوکسی کولات (XLD) آگار: محیط کشت XLD برای جداسازی و تمایز گونه‌های سالمونلا و شیگلا استقاده می‌شود. این باکتری‌ها به صورت کلنی‌های صورتی رنگ ظاهر می‌شوند (زیرا کربوهیدرات را تخمیر نمی‌کنند). به این ترتیب می‌توان آن ها را از سایر باسیل‌های روده گرم منفی غیر بیماری‌زا که کلنی‌های زرد تولید می‌کنند تمایز داد.

سخن پایانی

نشانگر pH در محیط کشت یکی از مواد رایجی است که می‌تواند به تمایز گونه‌های مختلف میکروارگانیسم ها کمک زیادی کند. به همین دلیل در این مطلب سعی کردیم به مرور سه مورد از رایج‌ترین نشانگرهای pH و کاربردشان در محیط کشت های مختلف بپردازیم. امیدواریم این مقاله مورد توجه شما قرار گرفته باشد.