مروری بر انواع محیط کشت مایع و کاربرد آن

کشت میکروارگانیسم‌ها در آزمایشگاه مستلزم تقلید از زیستگاه یا محیط طبیعی این موجودات است. این امر در آزمایشگاه با فرمول‌بندی محیط‌های کشت انجام می‌شود. با توجه به تنوع گونه‌های میکروبی، محیط کشت‌های مختلفی نیز در آزمایشگاه وجود دارد. یکی از آن‌ها محیط کشت مایع یا براث است.

شناختن انواع محیط کشت، ترکیبات و کاربرد هریک برای پرسنل آزمایشگاهی از اهمیت بسزایی برخوردار است. به همین دلیل در این مقاله قصد داریم به بررسی انواع محیط کشت بپردازیم. ضمن آن نیز مروری بر محیط کشت مایع و مزایای آن نسبت به آگار خواهیم داشت. پس در ادامه با ما همراه باشید.

محیط کشت چیست؟

کشت میکروارگانیسم‌های مختلف در آزمایشگاه از جهات زیادی حائز اهمیت است. به‌عنوان مثال، تشخیص و بررسی بیماری‌ها، تولید دارو و شناخت بیشتر گونه‌های میکروبی.

اما میکروارگانیسم‌ها ماهیت، ویژگی‌، زیستگاه و نیازهای تغذیه‌ای متفاوتی دارند.  بنابراین کشت آن‌ها با یک نوع محیط کشت تقریبا غیرممکن است.

مروری بر انواع محیط کشت میکروبی

پیش از اینکه به سراغ محیط کشت مایع برویم، باید ابتدا با انواع محیط کشت و نحوه طبقه‌بندی آن آشنا شویم.

همانطور که گفته شد، کشت میکروارگانیسم‌ها در آزایشگاه مستلزم انتخاب محیط کشت مناسب است. تقریبا تمامی محیط کشت‌ها حاوی منبع کربن و انرژی، منبع نیتروژن و عوامل رشد هستند. برخی از آن‌ها شامل پپتون، آگار، آب، کازئین هیدرولیزات، عصاره مالت، عصاره گوشت و عصاره مخمر هستند.

طبقه‌بندی محیط کشت در آزمایشگاه بر اساس سه فاکتور اصلی صورت می‌گیرد.

۱. قوام (consistency)

محیط کشت‌ها از لحاظ قوام به سه دسته‌ی محیط کشت مایع، نیمه جامد و جامد تقسیم می‌شوند.

علاوه‌براین، محیط‌های دو فازی نیز وجود دارند. به این معنی که از هر دو محیط جامد و مایع تشکیل شده‌اند. این محیط کشت‌‌ها به طور طبیعی مایع هستند. اما با استفاده از گرما جامد می‌شوند.

۲. مواد مغذی (nutritional component)

محیط کشت‌ها از لحاظ مواد مغذی به سه دسته‌ تقسیم بندی می‌شوند.

• محیط‌های ساده: این نوع محیط کشت ها همه منظوره هستند و در درجه اول برای جداسازی میکروارگانیسم‌ها استفاده می‌شوند. به عنوان مثال آبگوشت مغذی، پپتون واتر و نوترینت آگار از این دسته هستند.
• محیط‌های پیچیده: محیط های حاوی مواد مغذی در مقادیر نامشخص هستند که برای ایجاد یک ویژگی خاص از یک سویه میکروبی اضافه می‌شوند. به عنوان مثال تریپتیک سویا براث و آگار خون از این دسته هستند.
• محیط‌های مصنوعی: محیط‌های مصنوعی نوعی محیط‌های شیمیایی تعریف شده هستند. به این معنی که غلظت مشخصی از مواد مانند قند (گلوکز یا گلیسرول) را دارند.

۳. کاربرد (applications)

محیط‌های کشت بر اساس کاربرد نیز در سه دسته جای می‌گیرند.

• محیط کشت پایه: محیط‌های ساده ای هستند که دارای منابع کربن و نیتروژن هستند که رشد بسیاری از میکروارگانیسم‌ها را تقویت می‌کنند.
• محیط غنی شده: این محیط با افزودن مواد اضافی مانند خون، سرم یا زرده تخم مرغ در محیط پایه تهیه می‌شود. برای رشد میکروارگانیسم‌های سخت‌گیر استفاده می‌شود.
• محیط‌های انتخابی: این محیط رشد میکروب‌های خاصی را امکان پذیر می‌کند و در عین حال از رشد میکروب‌های دیگر جلوگیری می‌کند.

یک محیط کشت مایع می‌تواند کاربرد و اجزای مغذی مختلفی داشته باشد. 

محیط کشت مایع چیست؟

محیط کشت مایع، حاوی هیچ‌گونه مواد جامد کننده مانند آگار یا ژلاتین نیست. محیط‌های مایع با نام آبگوشت یا براث نیز شناخته می‌شوند.  محیط مایع اغلب برای رشد فراوان میکروارگانیسم‌ها و مطالعات تخمیری استفاده می‌شود. این نوع محیط کشت اغلب برای رشد باکتری‌ها در لوله‌های آزمایش مناسب است و می‌تواند اطلاعاتی در رابطه با اکسیژن مورد نیاز باکتری‌های در حال رشد را نشان دهد.

تریپتیک سوی براث، براث کربوهیدرات فنل رد و  براث MR-VP از انواع محیط کشت مایع هستند.

ترکیبات محیط مایع چیست؟

یک محیط کشت مایع اغلب حاوی مواد زیر است.

• منبع کربن مانند گلوکز
• منبع اسیدهای آمینه و نیتروژن
• نمک های مختلف
• آب

pH مناسب برای رشد میکروارگانیسم‌ها در محیط کشت مایع چیست؟

محیط کشت مایع بیشتر در آزمایشگاه‌های میکروبی اغلب برای کشت باکتری‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. وجود مواد مغذی در محیط مایع از اهمیت زیادی برای کشت باکتری برخوردار است. اما نباید از تاثیر pH محیط نیز غافل شد.

آنزیم‌های موجود در باکتری‌ها تحت تأثیر تغییرات pH هستند. تغییر pH می‌تواند باعث دناتوره شدن و همچنین تغییر بارهای یونی روی مولکول شود. این امر باعث ازبین رفتن خواص کاتالیزوری آنزیم‌ها و توقف متابولیسم باکتری می‌شود.

اکثر باکتری‌ها در pH 6.5 تا 7.0 pH رشد می‌‎کنند. این مقدار تقریباً خنثی است. اما برخی از باکتری‌ها می توانند در محیط‌های اسیدی با مقادیر pH کمتر از 1.0 زندگی کنند. به همین دلیل میزان pH محیط مایع باید بر اساس نوع باکتری‌های مورد کشت صورت گیرد.

تفاوت محیط کشت مایع و جامد چیست؟

در محیط‌های مایع، باکتری‌ها آزادانه حرکت می‌کنند. به همین دلیل ممکن است کل محیط کشت کدر شود یا رنگ آن تغییرکند. اما در محیط جامد، باکتری‌‌ها در محل تلقیح تکثیر می‌شوند و کلونی‌ها را تشکیل می‌دهند. به همین دلیل جداسازی یک گونه از باکتری‌ها از یک نمونه‌ی مخلوط در حیط کشت جامد آسان‌تر است.

مزایا و معایب استفاده از محیط مایع چیست؟

محیط کشت مایع برای استفاده در لوله‌های آزمایش و رشد باکتری‌ها مناسب است. این محیط اطلاعاتی در مورد نیازهای اکسیژن (O2) باکتری‌های در حال رشد را نشان می‌دهد.

اما جداسازی انواع مختلف باکتری از جمعیت‌های مختلط در یک محیط کشت مایع دشوار است. زیرا باکتری‌ها به طور پراکنده در مایعات رشد می‌کنند.

برخی از رایج‌ترین انواع محیط مایع

در ادامه به بررسی برخی از رایج‌ترین محیط کشت‌‌های مایع در آزمایشگاه خواهیم پرداخت.

۱. محیط کشت مایع نوترینت براث (Nutrient Broth)

نوترینت براث یکی از رایج‌ترین انواع محیط کشت مایع در آزمایشگاه است. این محیط کشت در بسیاری از روش های استاندارد تجزیه و تحلیل غذاها، محصولات لبنی و آب توصیه می‌شود.

Nutrient Broth همان فرمولاسیون Nutrient Agar را دارد. فقط آگار حذف شده است. این ماده از مخلوط تریپتون و عصاره گوشت ساخته شده است که به رشد میکروارگانیسم‌ها کمک می‌کند. کلرید سدیم نیز برای حفظ فشار اسمزی در ترکیبات این محیط کشت وجود دارد.

نوترینت براث را می توان با مواد دیگری مانند خون، سرم، قندها و غیره برای اهداف خاص غنی کرد.

۲. آبگوشت دکستروز آزید (Azide Dextrose Broth)

آبگوشت دکستروز آزید، یک محیط انتخابی است که برای تعیین کمیت انتروکوک‌ها در آب، غذا و سایر مواد مشکوک به آلودگی با فاضلاب استفاده می‌شود. وجود انتروکوک به عنوان شاخص آلودگی مدفوع استفاده می‌شود. این محیط کشت مایع حاوی مخلوطی از پپتون و گلوکز است. این مواد آزید دکستروز را بسیار مغذی می‌کنند. کلرید سدیم نیز تعادل اسمزی را حفظ می‌کند. گزینش پذیری در برابر ارگانیسم‌های گرم منفی نیز توسط سدیم آزید ایجاد می‌شود. بافر فسفات موجود در دکستروز آزید، به کنترل pH کمک می‌کند.

۳. محیط کشت مایع LBء(LB broth)

محیط کشت LB برای کشت غیرانتخابی سویه‌های E. coli ، تولید پلاسمید DNA و تولید پروتئین نوترکیب مناسب است.

فرمول محیط LB در سال 1951 در اولین مقاله Bertani منتشر شد. 1 لیتر از این محیط کشت مایع، شامل 10 گرم تریپتون، 5 گرم عصاره مخمر و 10 گرم کلرید سدیم است.

۴.براث تیوگلیکولات (Thioglycolate broth)

براث تیوگلیکولات یک محیط همه منظوره برای کشت بی هوازی، میکروآئروفیل و هوازی است. محیط کشت تیوگلیکولات براث برای تعیین نیاز اکسیژن میکروارگانیسم‌ها استفاده می‌شود. به این معنا که می‌توان از روی ویژگی‌های مختلف باکتری‌ها در این محیط کشت، هوازی یا بی‌هوازی بودن آن‌‌ها را مشخص کرد.

سخن پایانی

محیط کشت مایع روزانه در آزمایشگاه‌های سراسر جهان استفاده می‌شود. این محیط کشت یک ابزار تشخیصی ضروری برای بسیاری از متخصصان پزشکی است. آشنایی با تفاوت‌های محیط کشت مایع و جامد برای هر پرسنل آزمایشگاهی حائز اهمیت است. به همین دلیل ما در این مقاله سعی کردیم ضمن داشتن مروری بر انواع محیط کشت، به بررسی محیط کشت‌های مایع بپردازیم. امیدواریم این مقاله مورد توجه شما قرار گرفته باشد.