PHƯƠNG TIỆN VĂN HÓA: LỊCH SỬ, CHỨC NĂNG, CÁC LOẠI, CHUẨN BỊ - SINH HỌC - 2026

Môi trường nuôi cấy là các chế phẩm dinh dưỡng đặc biệt để phục hồi, phân lập và duy trì các vi sinh vật vi khuẩn và nấm. Các phương tiện này có thể ở thể rắn, lỏng hoặc bán rắn.

Louis Pasteur là người đầu tiên chỉ ra rằng trong nước dùng nấu từ các miếng thịt luộc, nó đã được sử dụng để vi khuẩn sinh sản với số lượng lớn, đến mức đóng váng trong nước dùng. Theo nghĩa này, nước luộc thịt của Pasteur được coi là môi trường nuôi cấy lỏng đầu tiên được sử dụng.

Môi trường nuôi cấy thô và đã chuẩn bị (rắn và lỏng). Nguồn: Flickr

Sau đó Robert Koch, với sự giúp đỡ của các cộng sự Julius Richard Petri và Walter Hesse, đã có những bước tiến dài. Đĩa Petri được thiết kế đầu tiên, vẫn được sử dụng cho đến ngày nay; và điều thứ hai xảy ra với ông là thay thế gelatin cho agar-agar để chuẩn bị môi trường nuôi cấy rắn, điều này rất phù hợp, vì gelatin đã bị phân hủy bởi một số vi sinh vật.

Hiện nay có rất nhiều loại môi trường nuôi cấy với các mục đích khác nhau, do đó chúng được phân loại theo chức năng của chúng: trong đó quan trọng nhất có thể kể đến môi trường nuôi cấy dinh dưỡng, chọn lọc, phân biệt, vận chuyển, làm giàu và đếm. khuẩn lạc, duy trì và để kiểm tra tính nhạy cảm.

Một số môi trường nuôi cấy đặc biệt để quan sát các phản ứng hóa học, rất hữu ích cho việc xác định vi sinh vật liên quan. Trong số đó chúng ta có thể kể đến: Kligler medium, MIO, LIA, citrate, v.v.

Lịch sử

Môi trường nuôi cấy đầu tiên được Louis Pasteur chuẩn bị khi ông cố gắng chứng minh rằng sự sống của vi sinh vật không phải là sản phẩm của sự phát sinh tự phát, mà là vi sinh vật có thể nhân lên và chúng đến từ không khí.

Ông chuẩn bị một loại nước dùng với các miếng thịt và quan sát thấy sau vài ngày sau khi tiếp xúc với không khí, nó chuyển sang màu đục và có một lượng đáng kể vi sinh vật trong nước dùng. Đồng thời, một thứ nước dùng khác với những miếng thịt đã được luộc và ninh kỹ trước đó vẫn trong mờ khi ngày tháng trôi qua.

Điều này đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà nghiên cứu và họ nhận ra rằng những vi sinh vật này chịu trách nhiệm phân hủy thịt và cũng là nguyên nhân gây ra một số bệnh.

Vì lý do này, điều cần thiết là phải tạo ra một cách để tái tạo những vi sinh vật này trong phòng thí nghiệm để nghiên cứu thêm về chúng.

Theo nghĩa này, Robert Koch đã đóng góp vô giá vào việc cải tiến một số kỹ thuật phòng thí nghiệm, đặc biệt là những kỹ thuật liên quan đến phân lập vi khuẩn, khi ông đưa ra khái niệm về môi trường nuôi cấy rắn.

Lúc đầu, ông sử dụng các lát khoai tây làm môi trường rắn nhưng sau đó ông thêm gelatin vào nước dùng thịt với kết quả tốt hơn. Tuy nhiên, có những lúc thạch sẽ tan chảy và chuyển sang dạng lỏng. Ngày nay người ta biết rằng điều này xảy ra do một số vi khuẩn có khả năng thủy phân gelatin.

Sau đó, một trong những cộng sự của ông đã nảy ra ý tưởng sử dụng agar-agar, một hợp chất mà vợ ông dùng để làm đặc đồ ngọt của mình.

Môi trường nuôi cấy thô sơ này dần trở nên tinh vi hơn, cho đến khi nó đạt đến môi trường nuôi cấy được biết đến ngày nay.

Thành phần

Mỗi môi trường có một thành phần khác nhau, nhưng điều cần thiết là nó phải chứa các chất dinh dưỡng cụ thể cho sự phát triển tốt của loại vi sinh vật được tìm kiếm.

Nó cũng có thể chứa các chất hóa học cụ thể giúp tiết lộ con đường trao đổi chất mà một chủng nào đó có hoặc cho thấy sự hiện diện của một số enzym nhất định.

Một yếu tố quan trọng khác là việc sử dụng các chất đệm. Chúng giúp duy trì sự cân bằng thẩm thấu của môi trường, cũng như độ pH.

Chúng cũng có thể chứa carbohydrate và chỉ số pH để cho thấy quá trình lên men đường. Sự thay đổi màu sắc của môi trường sẽ được quan sát nếu có quá trình axit hóa tạo ra bởi quá trình lên men.

Một số môi trường nuôi cấy có chứa chất ức chế. Tùy thuộc vào chất được sử dụng, sự phát triển của một số vi sinh vật sẽ bị hạn chế và những vi sinh vật khác sẽ được ưu tiên.

Các loại môi trường nuôi cấy

Các phương tiện văn hóa được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau. Đó là: theo tính nhất quán, thành phần và chức năng của nó.

- Theo tính nhất quán của nó

Chất lỏng

Chúng không chứa agar-agar. Sự phát triển của vi khuẩn hoặc nấm được chứng minh bằng độ đục của nước dùng, ban đầu là trong mờ.

Chất rắn

Chúng chứa từ 1,5 đến 2% agar-agar. Hỗn hợp đông đặc có bề mặt chống lại chuyển động nhỏ của tay cầm bạch kim mà không làm vỡ nó.

Bán rắn

Chúng chứa khoảng 0,5% agar-agar, do đó, nó là trạng thái trung gian giữa chất lỏng và chất rắn. Lý tưởng trong các phương tiện truyền thông phục vụ cho việc xem nhu động. Chúng cũng được khuyến khích để bảo tồn các chủng, vì chúng duy trì độ ẩm lâu hơn nữa.

Biphasic

Chúng là môi trường được chuẩn bị theo cách có pha rắn và trên môi trường này là môi trường lỏng. Được sử dụng rộng rãi để cấy máu.

- Theo thành phần của nó

Phương tiện trồng trọt tự nhiên

Chúng là những chất được lấy trực tiếp từ tự nhiên để nuôi cấy vi khuẩn, cung cấp cho chúng một môi trường gần với cách chúng phát triển bình thường trong hệ sinh thái. Ví dụ, sữa, nước trái cây, máu pha loãng, huyết thanh, v.v.

Môi trường nuôi cấy tổng hợp

Chúng được sử dụng nhiều nhất hiện nay, chúng là môi trường khử nước mà chúng tôi thu được trong các nhà thương mại và được biết đến tất cả các thành phần hóa học của chúng, vì chúng đã được thiết kế chiến lược theo loại vi sinh vật cần phân lập.

Môi trường nuôi cấy bán tổng hợp

Nó là sự kết hợp của một môi trường tổng hợp mà một nguyên tố tự nhiên được thêm vào để làm giàu môi trường.

Môi trường nuôi cấy tế bào

Chúng là môi trường đặc biệt để phát triển vi rút, vì những vi sinh vật này không thể tồn tại bên ngoài tế bào, chúng phải chứa mô hoặc tế bào sống của động vật hoặc thực vật.

Ví dụ: nuôi cấy tế bào thận khỉ hoặc trứng phôi.

- Theo công dụng của nó

Môi trường dinh dưỡng, chọn lọc, phân biệt, vận chuyển, làm giàu, xác định, định lượng khuẩn lạc, duy trì và kiểm tra tính nhạy cảm. Chúng sẽ được mô tả sau.

Chức năng

Bất kể loại môi trường nuôi cấy nào, chúng đều có điểm chung và đó là chúng tạo điều kiện hoặc thúc đẩy sự sinh sản của một số vi sinh vật. Sự khác biệt nằm trong thành phần của mỗi người trong số họ, đó là một yếu tố quyết định cho các tiện ích cuối cùng mà họ sẽ có.

Mỗi phương tiện văn hóa hiện có được thiết kế một cách chiến lược cho chức năng cụ thể mà nó được tạo ra, tức là tất cả chúng đều có nền tảng chi phối các hướng dẫn của chức năng cụ thể của chúng.

Cần lưu ý rằng môi trường nuôi cấy khi đã gieo phải có điều kiện nhiệt độ và ôxy thích hợp với loại vi khuẩn hoặc nấm cần phân lập.

Ví dụ, nếu bạn muốn phân lập vi khuẩn kỵ khí ưa nhiệt, bạn có thể sử dụng thạch máu và ủ trong điều kiện kỵ khí (không có oxy) ở 37 ° C trong 48 giờ.

Bây giờ, nếu cần phân lập nấm, thạch Sabouraud với kháng sinh được sử dụng. Nó được ủ trong môi trường aerobiosis, ở nhiệt độ phòng trong vài ngày, vì chúng phát triển chậm.

Phương tiện văn hóa đơn giản bổ dưỡng

Như tên gọi của nó, các môi trường nuôi cấy này chứa các chất bổ dưỡng, chẳng hạn như các nguồn vitamin, axit amin, nitơ và carbon, trong số đó chúng ta có thể kể đến: chiết xuất thịt hoặc chiết xuất nấm men, tinh bột ngô, dịch tiêu hóa tuyến tụy, pepton, glucose, trong số những người khác.

Chúng cũng chứa các thành phần khác cung cấp cho môi trường sự cân bằng thẩm thấu, vì hầu hết các loại cây trồng yêu cầu độ pH gần bằng 7,0. Những nguyên tố này có thể là: natri clorua, dinatri photphat, trong số những nguyên tố khác.

Chất pha loãng là nước cất và môi trường rắn có agar-agar.

Mục đích của các môi trường nuôi cấy này là phục hồi hệ vi sinh vật vi khuẩn hoặc nấm tồn tại trong một mẫu nhất định. Nó không phân biệt giữa các vi sinh vật, vì nó có khả năng phát triển một số lượng lớn vi khuẩn, cả vi khuẩn Gram dương và Gram âm, cũng như nấm men và nấm sợi.

Chúng được khuyến nghị để cấy các mẫu từ các địa điểm vô trùng bình thường. Tuy nhiên, chúng không thích hợp với những vi sinh vật khó tính.

Chúng cũng hữu ích cho việc duy trì các chủng, miễn là chúng không chứa glucose.

Môi trường nuôi cấy phong phú

Nếu máu hoặc máu đã đun nóng được thêm vào môi trường dinh dưỡng đơn giản, chúng sẽ trở thành môi trường làm giàu (tương ứng là thạch máu và thạch sô cô la).

Những môi trường này rất hữu ích để gieo các mẫu vô trùng bình thường, để cứu các chủng yếu và để phân lập các vi sinh vật cần dinh dưỡng.

Môi trường nuôi cấy chọn lọc

Môi trường nuôi cấy chọn lọc ngoài việc chứa các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của một số vi sinh vật quan tâm, người ta còn bổ sung các chất ức chế, chẳng hạn như kháng sinh, thuốc chống nấm, thuốc nhuộm, muối mật, …

Các chất ức chế nhằm mục đích làm giảm sự đa dạng của các chủng vi khuẩn có thể phát triển, tạo điều kiện cho sự phát triển của một nhóm đặc biệt cần được giải cứu.

Ví dụ: Môi trường nuôi cấy EC (đặc biệt cho coliform tổng số và phân) hoặc thạch Sabouraud với kháng sinh (đặc hiệu cho nấm).

Môi trường nuôi cấy khác biệt

Môi trường khác biệt chứa các nguyên tố dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của một nhóm vi sinh vật cụ thể và cũng chứa các chất mà khi có mặt một số vi sinh vật nhất định sẽ bị chuyển hóa hoặc phân hủy.

Tức là chúng sẽ tạo ra các phản ứng hóa học mà bằng cách này hay cách khác sẽ được chứng minh trong môi trường nuôi cấy.

Một số phản ứng kiềm hóa hoặc axit hóa môi trường và nhờ sự có mặt của chất chỉ thị pH, những thay đổi này có thể được chứng minh thông qua sự thay đổi màu sắc trong môi trường và trong khuẩn lạc.

Do đó, trong số một nhóm lớn vi khuẩn có thể phát triển trong môi trường này, những vi khuẩn chuyển hóa hoặc phân hủy chất và những vi khuẩn không chuyển hóa, chỉ cần quan sát màu sắc của khuẩn lạc và môi trường, sẽ được phân biệt.

Ví dụ, thạch máu cho phép người ta phân biệt vi khuẩn gây tán huyết beta (quầng trong) với vi khuẩn gây tán huyết alpha (quầng xanh) và vi khuẩn không gây tán huyết.

Phương tiện truyền thông chọn lọc và khác biệt

Một ví dụ về điều này là những gì xảy ra trong thạch MacConkey. Nó có tính chọn lọc vì nó chỉ cho phép sự phát triển của trực khuẩn Gram âm; và nó là khác biệt, vì vi khuẩn lên men lactose (khuẩn lạc hoa vân anh) có thể được phân biệt với vi khuẩn không lên men (màu hồng nhạt hoặc không màu).

Phương tiện văn hóa giao thông vận tải

Như tên cho thấy, chúng là phương tiện được sử dụng để vận chuyển các mẫu đã được lấy ít nhiều xa phòng thí nghiệm sẽ xử lý mẫu. Môi trường vận chuyển giữ mẫu trong điều kiện tốt nhất để thu được kết quả đáng tin cậy.

Các môi trường nuôi cấy này có những đặc điểm rất đặc biệt, vì chúng không thể bị vượt quá các chất dinh dưỡng, vì quần thể vi khuẩn có mặt cần thiết để duy trì khả năng sống, nhưng không tăng số lượng.

Chúng thường là môi trường bán rắn, cho phép mẫu vẫn ngậm nước. Tuy nhiên, không được thỏa hiệp trong việc đưa mẫu đến phòng thí nghiệm càng sớm càng tốt. Ví dụ về phương tiện vận chuyển: Stuart medium, Cary Blair và Amies.

Môi trường nuôi cấy làm giàu

Các môi trường nuôi cấy này ở dạng lỏng. Chúng được sử dụng để giải cứu các mầm bệnh cụ thể mà tại bất kỳ thời điểm nào có thể có trong mẫu với số lượng tối thiểu.

Nó cũng hữu ích để giải cứu một chủng gây bệnh có thể yếu từ bất kỳ phương pháp điều trị nào trước đó. Ví dụ: nước peptone, nước dùng thioglycollate và nước dùng selen.

Các môi trường này có các chất ức chế ngăn cản sự phát triển của hệ vi sinh vật đi kèm, và các chất dinh dưỡng cụ thể có lợi cho sự phát triển của vi sinh vật quan tâm.

Môi trường nuôi cấy cho mục đích xác định

Những phương tiện này chứa các chất có thể được chuyển hóa hóa học bởi một số vi khuẩn, tạo ra các phản ứng hóa học cho thấy sự hiện diện của các enzym hoặc con đường trao đổi chất cụ thể.

Do đó, chúng được sử dụng làm các xét nghiệm sinh hóa để hỗ trợ việc nhận dạng chi và loài của một nhóm chủng cụ thể. Ví dụ: Môi trường Kligler cho biết vi sinh vật có khả năng lên men glucose và lactose hay không, nếu nó tạo ra hydro sunfua và khí.

Môi trường này chứa các chất tiết lộ cho phép quan sát phản ứng, chẳng hạn như chất chỉ thị pH và các ion sắt.

Thử nghiệm đơn giản này có thể phân biệt hai nhóm vi sinh vật lớn, chẳng hạn như vi khuẩn thuộc họ Enterobacteriaceae với vi khuẩn không lên men.

Phương tiện để đếm khuẩn lạc

Đây là những môi trường đơn giản, không chọn lọc, phục vụ cho việc định lượng quần thể vi sinh vật, chẳng hạn như môi trường đếm chuẩn. Loại vi sinh vật sẽ phát triển trong môi trường này sẽ phụ thuộc vào nhiệt độ và điều kiện oxy được thiết lập.

Môi trường nuôi cấy để kiểm tra tính nhạy cảm

Môi trường tiêu chuẩn hóa cho mục đích này là thạch Müeller Hinton, môi trường này lý tưởng để đánh giá hành vi của các kháng sinh khác nhau chống lại vi sinh vật gây bệnh biệt lập.

Nó đặc biệt hữu ích đối với vi khuẩn không bắt buộc, trong khi ở vi khuẩn khó tính, nó chỉ có thể được sử dụng nếu nó được bổ sung vào máu.

Môi trường nuôi cấy để bảo trì

Mục đích của các phương tiện này là tái tạo vi sinh vật và cũng để duy trì khả năng tồn tại của vi khuẩn hoặc nấm càng lâu càng tốt và cũng để bảo tồn các chức năng sinh lý của chúng.

Một đặc điểm quan trọng là loại môi trường này không được chứa glucose, vì mặc dù nó là một nguyên tố giúp tăng trưởng nhanh, nhưng quá trình lên men của nó cũng tạo ra các axit làm giảm tuổi thọ của vi sinh vật.

Một số phòng thí nghiệm cần giữ cho một số vi sinh vật nhất định có thể sử dụng sau này trong các nghiên cứu, kiểm soát nội bộ hoặc cho mục đích giáo dục.

Sự chuẩn bị

Hiện nay có rất nhiều thương hiệu thương mại phân phối các phương tiện nuôi cấy khác nhau. Môi trường ở dạng đông khô hoặc khô nước, được đựng trong lọ kín và tránh ánh sáng.

Mỗi môi trường đều có nhãn ghi rõ tên môi trường, các thành phần của nó, số lô và khối lượng cần cân để chuẩn bị một lít môi trường nuôi cấy.

Nước cất được dùng làm chất pha loãng. Lượng đã cân được hòa tan trong một lít nước cất cho đến khi hỗn hợp đồng nhất. Hầu hết các phương tiện được hấp tiệt trùng, ở áp suất 15 pound, nhiệt độ 121 ° C, trong 15 phút.

Môi trường lỏng được hấp tiệt trùng đã được phân phối trong các ống làm việc tương ứng của chúng, trong khi môi trường rắn được hấp tiệt trùng trong các bình Erlenmeyer.

Sau đó được để yên cho đến khi chúng đạt đến nhiệt độ 55 ° C và được phục vụ trong các đĩa Petri bên trong tủ hút tầng hoặc gần lò đốt Bunsen. Chúng được để lại cho đông đặc và cất trong tủ lạnh lộn ngược.

Cũng có những môi trường nuôi cấy rắn được phân phối trong các ống, cho phép chúng đông đặc trong đinh tán (thẳng) hoặc trong mỏ sáo (nghiêng).

Trước khi sử dụng bất kỳ môi trường nuôi cấy đã chuẩn bị nào, dù là chất rắn hay chất lỏng đều phải ủ trước khi gieo mẫu.

Tầm quan trọng

Môi trường nuôi cấy chắc chắn là một công cụ làm việc rất có giá trị cho các nhà vi sinh vật học, vì chúng có thể thu hồi tác nhân lây nhiễm mà tại một thời điểm nhất định có thể ảnh hưởng đến một cá nhân hoặc làm ô nhiễm thực phẩm, môi trường hoặc bề mặt.

Theo nghĩa này, có thể nói rằng vi sinh vật học có các lĩnh vực khác nhau, trong số đó là vi sinh vật học lâm sàng, công nghiệp, môi trường, thực phẩm, và môi trường nuôi cấy được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực đó.

Tất nhiên, loại môi trường được sử dụng trong từng trường hợp có thể khác nhau tùy theo nhu cầu và loại mẫu được xử lý. Nhóm vi sinh vật được tìm kiếm cũng có ảnh hưởng.

Việc phân lập vi sinh vật gây bệnh hoặc nguyên nhân gây ô nhiễm là điều cần thiết để có thể thực hiện một phương pháp điều trị hiệu quả hoặc áp dụng các quy trình giúp loại bỏ chất gây ô nhiễm được đề cập.

Trong trường hợp vi sinh lâm sàng, điều quan trọng không chỉ là phân lập vi sinh vật và xác định nó (biết giống và loài), mà còn phải thực hiện phản đồ.

Nghiên cứu này, cũng sử dụng môi trường nuôi cấy, sẽ cho phép chúng tôi biết loại kháng sinh nào nhạy cảm và loại nào kháng hoặc nói ngắn gọn, loại nào có thể được sử dụng như một phương pháp điều trị và loại nào không thể.

Vì vậy, môi trường nuôi cấy nói chung không thể thiếu trong phòng thí nghiệm vi sinh, dù ở bất cứ khu vực nào.

Cuối cùng, có thể nói rằng môi trường nuôi cấy đã giúp điều tra các khía cạnh khác nhau của cả vi khuẩn và nấm.

Kiểm tra chất lượng môi trường nuôi cấy

Việc chuẩn bị và sử dụng môi trường nuôi cấy không được thực hiện nhẹ nhàng. Trong mỗi phòng thí nghiệm phải có một bộ phận áp dụng các quy trình kiểm tra chất lượng đối với môi trường, mỗi khi chuẩn bị các lô mới và do đó đảm bảo rằng chúng được chuẩn bị đúng cách, vô trùng và có chức năng.

Để đánh giá độ vô trùng của chúng, một hoặc hai môi trường được lấy ngẫu nhiên từ mỗi lô và ủ ở 37 ° C trong vài ngày (không được có sự phát triển). Các chủng tham chiếu ATCC (American Type Culture Collection) được nuôi cấy hợp lý và khả thi được sử dụng để xác minh chức năng của chúng.

Vứt bỏ môi trường nuôi cấy

Sau khi sử dụng môi trường nuôi cấy, nó phải được xử lý sao cho không làm ô nhiễm môi trường.

Đối với điều này, nguyên liệu được khử trùng trong nồi hấp trước khi loại bỏ. Sau đó, vật liệu được lấy ra khỏi dụng cụ thủy tinh. Sau đó được rửa sạch, sấy khô, khử trùng và bảo quản để sử dụng sau. Trong trường hợp sử dụng đĩa dùng một lần, chúng được khử trùng và sau đó bỏ vào túi đặc biệt.

Người giới thiệu

1. Vi sinh Borrego trên tem VIII. Robert Koch: Chiến thắng của sự kiên trì (I). Tin tức SEM 2018, 117 (1): 1-18 Đại học Malaga. Có tại: jornades.uab.cat/
2. Volcy C. Sự ra đời và sự tiến hóa của định đề Koch và mối quan hệ của chúng với bệnh học thực vật. Một bài đánh giá của Colomb. Năm 2008; 26 (1): 107-115. Có tại: scielo.org.co/
3. Hồ Burguet Nancy, Lâu đài Abraham Lourdes. Kiểm tra chất lượng môi trường nuôi cấy sử dụng trong quan trắc môi trường các khu vực sản xuất đã phân loại. Rev Cubana Hig Epidemiol 2013; 51 (2): 155-160. Có sẵn trong: scielo.
4. Bonilla M, Pajares S, Vigueras J, Sigala J, Le Borgne S. Sách hướng dẫn tài liệu Didactic về thực hành vi sinh cơ bản. Đại học tự trị Metropolitan. Ban Khoa học Tự nhiên và Kỹ thuật. Đơn vị Cuajimalpa. 2016. Có tại: cua.uam.mx/
5. Carbajal A. Môi trường nuôi cấy tế bào: một đánh giá. Labome Thế giới của các phòng thí nghiệm. Trung tâm Y tế Đại học Pittsburgh, Hoa Kỳ. 2013 có sẵn trong: es /
6. Koneman E, Allen S, Janda W, Schreckenberger P, Winn W. (2004). Chẩn đoán vi sinh. Ấn bản thứ 5. Biên tập Panamericana SA Argentina.
7. Forbes B, Sahm D, Weissfeld A. (2009). Chẩn đoán vi sinh Bailey & Scott. 12 ed. Biên tập Panamericana SA Argentina.