Многообразие методов определения бактерий для решения различных задач

Для эффективного воздействия на бактериальный состав среды необходимо иметь достоверную информацию о его качественном и количественном содержании. Существует много методов определения бактерий, и выбор способа изучения образца зависит от того, какие результаты должны быть получены. Метод определения молочнокислых бактерий отличается от методики выявления Listeria monocytogenes, а определение ферментативной активности производится иначе, чем определение биохимических свойств.

Девушка смотрит в микроскоп

Методы определения по получаемому результату можно разделить на две большие группы:

  • определение количества микробов;
  • качественное исследование.

Результаты анализа бактериального состава образцов выражают общим микробным числом, выраженным в КОЕ (колониеобразующие единицы).

Количественный учет микрофлоры

Анализ количества микробов, в зависимости от его возможностей, может определять:

  • число всех микроорганизмов, содержащихся в образце;
  • только жизнеспособные микробы.

В зависимости от способа получения результата, методы определения количества микроорганизмов подразделяют на:

  • прямые (микроскопические);
  • косвенные.

В свою очередь, косвенные методы разделяют в зависимости от применяемого критерия как:

  • методы оптического исследования (спектрофотометрия, нефелометрия) – измеряемый параметр зависит от количества микроорганизмов;
  • высев – метод измерения образовавшихся колоний.

Изучение микробов в лаборатории

Методы определения общего количества бактерий опираются на значение титра образца.

Методика титра

Метод предельного разбавления образца (метод титра) позволяет с высокой точностью определить количественное значение группы микроорганизмов.

Сущность методики заключается в том, что исследуемая проба разводится определенным образом и высевается в специфические для микроорганизмов среды. Так создаются благоприятные условия для роста. По прошествии времени исследуют образцы, устанавливая, при каком предельном разведении выявляются бактерии определенной группы. Выводы делаются по специфическим изменениям питательного субстрата.

Метод Титра

Подобная методика, учитывающая индивидуальные свойства микробов, хорошо зарекомендовала себя при обнаружении микроорганизмов кишечной палочки и родственных ей видов.

Прямой подсчет

Метод удобен для исследования проб почвы и воды. Осуществляется прямой подсчет в предназначенных для этого счетных камерах, на мембранных фильтрах или фиксированных мазках. Метод не требует сложного оборудования, непродолжителен по времени и минимален по стоимости.

Ограничением использования метода является обязательная высокая концентрация микробов в образцах.

Нефелометрия

Метод оптического определения количества бактерий, основанный на определении светорассеивания взвесью образца. Данный способ позволяет определить число клеток в образце, что делает метод востребованным при микробиологических исследованиях.

Нефелометрия

Метод нефелометрии

Подсчет жизнеспособных микробов

Методика базируется на посеве определенного количества бактерий в виде суспензии на среду агара. После этого осуществляют подсчет сформированных колоний, имея в виду, что каждая из них является потомством жизнеспособной бактерии.

Существует две разновидности способа посева образца:

  • исследуемый образец вносится в среду агара и перемешивается;
  • образец высевается на поверхностном слое агара.

Подвижность как важный фактор идентификации бактерий

Значимым фактором идентификации бактерий является подвижность, которая обеспечивается жгутиками. Так как количество и расположение жгутиков, обеспечивающих подвижность, может быть различным, все имеющие жгутики микробы подразделяют для удобства идентификации на:

  • монотрихи – один жгутик на полюсе;
  • лофотрихи – пучок жгутиков, расположенный на одном из полюсов;
  • амфитрихи – жгутики или пучки расположены на обоих полюсах;
  • перитихи – жгутики расположены по периметру клетки.

Расположение жгутиков у бактрий

Определение подвижности бактерий проводят в культурах не старше суток. У старых культур способность передвигаться утрачивается.

Определение качественного бактериального состава

Определение качественного состава бактерий опирается на несколько факторов.

Биолого-химические особенности микроорганизмов

Изучение биохимических свойств микроорганизмов помогает определению качественного состава бактерий.

Идентификации микроорганизмов способствует знание биохимических процессов. Методы определения количества и качества бактерий опираются на протеолитические и сахаролитические свойства микроорганизмов, а также токсино- и пигментообразование.

Ферменты микробов

Одним из факторов жизнедеятельности бактерий является ферментативная активность: ферментный состав и свойства регламентируются геномом микроорганизма и является стабильным критерием идентификации микробов. Поэтому обнаружение протеолитических, сахаролитических и других ферментов имеет большое значение в идентификации микроорганизмов.

Ферменты бактерий

К примеру, критерием протеолитической активности микроорганизмов является способность бактерий расщеплять белок до продуктов глубокого распада (сероводород и индол). На этом результате ферментативной активности основан метод определения числа микроорганизмов, имеющий важное практическое значение.

Свойство пигментообразования

Другим стойким генетическим признаком бактерий является пигментообразование. Данное свойство предназначено для защиты бактериальной клетки от воздействия ультрафиолетовых лучей.

Большая часть патогенных микроорганизмов не обладает подобными защитными свойствами – пигментообразование для них не характерно.

Изучение микрофлоры молока

Определение бактерий имеет значение в практической деятельности человека, например, в пищевой промышленности. Так, бактериальная обсемененность молока является основным показателем санитарных условий его получения. В случае превышения порогового количества микроорганизмов в молоке, сортность продукта снижается.

С 1987 г. страны ЕЭС приняли единые стандарты по степени бактериальной обсемененности молока, подразделяя продукт на три категории:

  • А – 20 тыс./мл;
  • В – 100 тыс./мл;
  • С – свыше 100 тыс./мл.

Производство молока

В данном случае числа указывают на максимально возможное количество микроорганизмов в 1 мл молока (обсемененность).

Бактериальная обсемененность молока напрямую зависит от санитарных условий получения и первоначальной обработки продукта. Так, использование для очистки молока многоразовых фильтров может приводить к дополнительному бактериальному обсеменению.

Наличие в молоке соматических клеток является важным критерием качества. Эти клетки являются частичками биомассы животного. Они образуются в вымени и отражают естественные процессы старения и обновления организма.

Число соматических клеток в молоке возрастает при наличии у животных травм, заболеваний ЖКТ или других патологий, что приводит к росту показателя бактериальной обсемененности молока.

Определение молочнокислых бактерий

Большое значение в пищевой промышленности уделяется молочнокислым микроорганизмам благодаря их антагонистической и протеолитеческой активности.

К примеру, пластичная консистенция и выраженный вкус различных сортов сыра связаны с протеолитической активностью молочнокислых микробов закваски. Исследованиям активностью молочнокислых бактерий в этой области уделяется большое значение, но, до сих пор не удалось создать критерий определения штаммов молочнокислых бактерий закваски по показателю протеолитеческой активности.

Молочнокислые бактерии под микроскопом

Антагонистическая активность молочнокислых микробов используется не только в пищевой промышленности, но и в медицине, ветеринарии сельском хозяйстве и т.д.

Примеры применения молочнокислых бактерий как антагонистов к определенным микроорганизмам:

  • производство сыров – антагонисты к масляным микробам и кишечной палочке;
  • хлебопекарное производство – антагонисты к споровой палочке, возбудителю «картофельной болезни» хлеба;
  • молочнокислые продукты – антагонисты к бактериям, провоцирующим развитие желудочно-кишечных инфекций.

При необходимости подсчета в закваске количества молочнокислых бактерий используют метод посева микробов на агаре и молоке с добавлением мела. Образующаяся молочная кислота растворяет мел, и вокруг колоний молочнокислых бактерий появляются светлые зоны.

Для подсчета молочнокислых стрептококков используют метод предельного разведения, высевая их в молоко. В зависимости от термофильности молочнокислых бактерий выбирается оптимальный термальный режим посева. Образцы со свернувшимся молоком используют для приготовления микроскопических препаратов. После этого выявляют минимальное разведение, содержащее молочнокислые палочки.

Воздушный микробиологический контроль

Для жизнедеятельности бактерий воздушная среда не является благоприятной, но большинство микроорганизмов, попадая в воздух, способны временно сохранять активность и свои свойства. Среди них такие патогенные бактерии, как возбудители кори, скарлатины, коклюша, оспы, туберкулеза, легочной чумы и другие инфекции дыхательных путей, передающиеся воздушно-капельным методом.

Контроль санитарно-гигиенического состояния воздушной среды

Микробиологический контроль воздушной среды оценивает общую бактериальную обсемененность воздуха и разрабатывает профилактические методы снижения числа возбудителей инфекционных заболеваний.

Объектами исследования степени бактериальной обсемененности в закрытых помещениях являются больницы и поликлиники, детские учреждения и места постоянного скопления людей (кинотеатры, спортзалы и другие). Определение степени бактериальной обсемененности воздуха в помещениях проводится по отработанным методикам, включающим следующие действия:

  • забор образца;
  • транспортировка и подготовка пробы;
  • бактериальный посев;
  • определение микроорганизмов посредством идентификации.

В случае выявления высокой степени бактериальной обсемененности, для понижения количества бактерий используют различные методы:

  • химические – обработка помещения двуокисью азота, озоном или суспензией молочной кислоты;
  • механические – принудительная фильтрация воздуха;
  • физические – облучение ультрафиолетом.

Исследование бактериального состава воды

Анализ воды проводят на наличие следующих групп микроорганизмов:

  • колиформные микробы – микроорганизмы группы кишечной палочки, используются как маркеры фекальной контаминации (обсеменения);
  • клостридии – микробы, обладающие высокой устойчивостью к обеззараживаннию; реперный показатель (ориентир) – если в пробе нет клостридий, то нет и других патогенных микробов;
  • вирусы;
  • лямблии.

Грязная вода из крана

Колиформные бактерии являются грамотрицательными бактериями группы кишечной палочки, обитающими в кишечнике млекопитающих и птиц. В воду они попадают с фекалиями, способны существовать в ней неделями, но теряют свойство размножения.

Наличие колиформных микроорганизмов в образце воды указывает на высокую вероятность присутствия сточных вод. Наличие вирулентных (болезнетворных) штаммов колиформных бактерий – показатель риска возникновения заболеваний.

Колиформные микробы включают в себя группу термотолерантных колиформных микроорганизмов, обладающих свойством выживать при высоких (45°С) температурах. Термотолерантные колиформные бактерии являются индикатором недавнего фекального заражения, аналитически легко определяются.

Согласно СанПиН, колиформные бактерии не могут присутствовать в системах водоснабжения, а наличие колиформных микроорганизмов указывает либо на некачественную очистку, либо на вторичное фекальное загрязнение. Нормой считается наличие колиформных микробов в количестве не более 5% от общего числа. Критерием эффективности очистки от фекальных стоков являются термотолерантные колиформные бактерии, как легко определяемые.

Выявление возбудителя листериоза

Бактерия Listeria monocytogenes является возбудителем листериоза – инфекционного заболевания людей и животных.

Листерия (Listeria monocytogenes)

Listeria monocytogenes

Возбудитель листериоза – имеющая высокую подвижность неспорообразующая грамположительная кишечная палочка Listeria monocytogenes. У людей заражение Listeria monocytogenes протекает как острый сепсис, поражая центральную нервную систему, лимфосистему, миндалины, селезенку и печень. Поражение Listeria monocytogenes у человека может протекать как в острой, так и в хронической форме.

Статистическая группа риска по Listeria monocytogenes:

  • люди преклонного возраста;
  • беременные;
  • лица с ослабленным иммунитетом, ВИЧ-инфицированные и онкобольные;
  • алкоголики и наркоманы.

Определяется зараженность Listeria monocytogenes методом ПЦР (полимеразная цепная реакция) – в плазме крови выявляется ДНК Listeria monocytogenes. Подтверждением наличия листериоза является выявление специфичного участка ДНК Listeria monocytogenes. Специфичность определения ДНК Listeria monocytogenes – 100%; метод является высокочувствительным.

Взаимодействие бактерий с антибиотиками

Выявление чувствительности бактерий к антибиотикам имеет большое практическое значение для расчета дозировки препаратов при профилактике и лечении инфекционных заболеваний.

chhuvstvitelnost bakterij k antibiotikam

Для выявления чувствительности микробов к различным антибиотикам применяются два основных метода:

  • определение чувствительности к антибиотиками при помощи дисков;
  • изучение чувствительности микроорганизмов к антибиотикам посредством серийного разведения.

Методика с использованием дисков

Для выявления степени чувствительности к антибиотикам, в питательную культуру засевают изучаемые бактерии. На поверхности размещают диски, содержащие различные антибиотики в известных дозировках.

Пробу выдерживают при оптимальной температуре (37°С) сутки, после чего, сравнивая диаметр кольцевых безмикробных зон вокруг различных дисков, делают вывод о чувствительности бактерий к различным антибиотикам и их концентрациям.

Для получения воспроизводимых результатов следует пользоваться стандартными дисками и питательной средой, а в качестве контроля применять эталонные штаммы. Методика дисков не позволяет получить надежные результаты, а так же очень критична к слабодифундирующим антибиотикам (ристомицин или полимиксин).

Серийное разведение

Чувствительность микробов к антибиотикам методом серийного разведения позволяет выявить минимальную концентрацию лекарственного препарата, оказывающую терапевтический эффект. Чувствительность микроорганизмов определяют, как:

  • чувствительные штаммы – жизнедеятельность бактерий подавляется обычной дозировкой антибиотиков в крови;
  • умеренно устойчивые штаммы – для ингибирования бактерий необходимо использование максимальных доз антибиотиков;
  • устойчивые бактерии – жизнедеятельность бактерий не подавляется даже при максимальной концентрации антибиотика, то есть отсутствие чувствительности.

Таблица определения интерпретаций чувствительности бактерий

Определение чувствительности бактериофагов

Бактериофаги являются естественными врагами бактерий. Характер взаимодействия бактериофага с бактериями описывается как:

  • вирулентное, вызывающее лизис (гибель) микробной клетки;
  • умеренное – переход бактерии в неинфекционную форму фага (профаг).

Бактериофаги специфичны к определенным группам микроорганизмов, что отражается в их названии – стрептококковые фаги, стафилококковые фаги и т.д. Способом определения количества бактериофагов в единице объема является метод агаровых слоев. Он прост в исполнении и обладает достаточной точностью.

Строение и внешний вид бактериофага

Таким образом, существует большое количество методов определения микроорганизмов. Выбор оптимального зависит от заданного критерия отбора.

Похожие статьи:
Загрузка...

__________________________

Остались вопросы? Задайте их в комментариях к статье, мы обязательно ответим

  • Елена

    Многообразие бактерий заставляет ученый мир разрабатывать различные способы определения бактерий. Каких только этих методов не существует! Мне понравился метод титра: много колбочек, полосочек и всякой лабораторной атрибутики. Но это так, чисто по картинке. А по сути, все методы настолько важны, что нам, обывателям, может даже и не станет понятным до конца. Но каждый метод преследует цель. И вот основной целью всех исследований: забота о жизни и здоровье человека.