选择性培养基是微生物学中用于分离和鉴定特定微生物的重要工具,其核心原理是通过添加特定抑制剂或调节环境条件,抑制非目标菌的生长,从而促进目标菌的富集。革兰氏阳性菌因其厚实的肽聚糖细胞壁结构,对某些化学物质的敏感性不同于革兰氏阴性菌,这一差异被广泛应用于选择性培养基的设计。
一、胆盐类添加剂
作用机制:
胆盐(如脱氧胆酸钠、牛胆盐)通过破坏细胞膜脂质层,增加膜通透性,干扰能量代谢,从而抑制革兰氏阳性菌的生长。此外,胆盐还能选择性地促进部分肠道革兰氏阴性菌(如沙门氏菌、志贺氏菌)的生长。
应用实例:
1.麦康凯琼脂(MacConkey Agar):添加牛胆盐和结晶紫,抑制革兰氏阳性菌和部分非致病性肠道菌,同时通过乳糖发酵指示剂(中性红)区分大肠杆菌(桃红色菌落)与沙门氏菌(无色菌落)。
2.脱氧胆酸硫化氢乳糖琼脂(DHLA):含脱氧胆酸钠和柠檬酸钠,可抑制革兰氏阳性菌,但对沙门氏菌和痢疾杆菌无影响,同时通过硫化氢反应(黑色菌落中心)和乳糖发酵(红色菌落)实现鉴别。
二、结晶紫(Crystal Violet)
作用机制:
结晶紫通过干扰肽聚糖的交联过程,抑制革兰氏阳性菌细胞壁的合成,同时因其对革兰氏阴性菌外膜穿透性较差,表现出选择性抑制作用。
应用实例:
结晶紫琼脂:常用于分离大肠杆菌等革兰氏阴性肠道菌,金黄色葡萄球菌等革兰氏阳性菌因结晶紫的抑制而无法生长。
三、苯乙醇(Phenylethyl Alcohol, PEA)
作用机制:
苯乙醇通过破坏细胞膜脂质结构并抑制DNA合成,选择性抑制革兰氏阴性菌和部分革兰氏阳性菌。其对需复杂营养的革兰氏阳性菌(如葡萄球菌、链球菌)抑制作用较弱,因此常用于混合菌群中目标菌的分离。
应用实例:
苯乙醇琼脂:用于临床样本中葡萄球菌的富集,同时抑制肠道杆菌等革兰氏阴性菌。
四、抗生素类抑制剂
作用机制:
1.多粘菌素B:作用于革兰氏阴性菌外膜,但在特定组合中可增强对阳性菌的抑制。
2.万古霉素:抑制革兰氏阳性菌的细胞壁合成,常用于巧克力平板中以选择性培养嗜血杆菌和奈瑟菌。
3.叠氮化钠(Sodium Azide):通过抑制细胞呼吸酶,尤其对革兰氏阳性菌有效,常用于血琼脂中抑制非链球菌的阳性菌。
应用实例:
PALCAM琼脂:添加多粘菌素B、头孢他啶和吖啶黄,抑制革兰氏阳性菌及非目标阴性菌,专用于单核细胞增生李斯特氏菌的分离。
五、高盐与pH调控
作用机制:
高浓度氯化钠(如7.5-10%)通过渗透压破坏非耐盐菌的细胞膜,抑制革兰氏阴性菌和部分阳性菌,但主要用于富集耐盐的革兰氏阳性菌(如金黄色葡萄球菌)。此外,碱性pH(如TCBS琼脂pH 8.6)可抑制大多数革兰氏阳性菌,同时促进霍乱弧菌等目标菌的生长。
应用实例:
甘露醇氯化钠琼脂(MSA):含7.5% NaCl,抑制非耐盐菌,同时通过甘露醇发酵(酚红指示剂变色)鉴别金黄色葡萄球菌。
六、其他抑制剂控制测量环境温度
玫瑰红(Rose Bengal):在中国蓝平板中作为弱抑制剂,选择性抑制革兰氏阳性菌,同时通过乳糖发酵差异鉴别肠道致病菌。
亮绿染料(Brilliant Green):在改良亮绿琼脂中抑制阳性菌,并通过颜色变化辅助菌落观察。
总结
选择性培养基的设计需综合考虑目标菌的代谢特性和抑制剂的协同作用。通过合理选择添加剂,微生物学家能够精准分离目标菌,为病原体鉴定、环境监测和工业发酵提供关键技术支撑。
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