Mikrobiologische Theorie: Kulturmedien

  17.05.2021Kategorie Wissen & How-To, Wissenschaft

Ob bakteriologische Untersuchungen, Entwicklung  antibiotischer Wirkstoffe oder Qualitätskontrollen bei der Herstellung von Lebensmitteln oder Getränken – diese Vorgänge lassen sich nicht ohne Kulturmedien realisieren. Was sind eigentlich Kulturmedien und wie lassen Sie sich entscheiden, erfahren Sie in diesem Blogbeitrag:

Was sind Kulturmedien

Mikroorganismen benötigen Nährstoffe, das heißt eine Energiequelle und bestimmte Umweltbedingungen, um zu wachsen und sich zu vermehren. In der natürlichen Umgebung haben sich Mikroben an die für ihre Bedürfnisse am besten geeigneten Lebensräume angepasst. Im Labor müssen diese Anforderungen jedoch von Kulturmedien erfüllt werden.

Ein Kulturmedium ist im Grunde eine wässrige Lösung, der alle notwendigen Nährstoffe zugesetzt wurden. Je nach Art und Kombination der Nährstoffe können verschiedene Medienkategorien hergestellt werden.

Arten an Kulturmedien

Komplexe Medien

sind reich an Nährstoffen und enthalten wasserlösliche Extrakte aus pflanzlichem oder tierischem Gewebe. Dazu gehören unter anderem enzymatisch verdaute  Proteine ​​wie Peptone und Tryptone, die auch als Stickstoffquelle dienen. Normalerweise wird ein Zucker wie Glukose hinzugefügt, um als Hauptkohlenstoff- und Energiequelle zu dienen.

Die Kombination von Extrakten und Zucker ergibt ein Medium, welches reich an Mineralien und organischen Nährstoffen ist. Da jedoch die genaue Zusammensetzung unbekannt ist, wird das Medium als komplex bezeichnet.

Definierte Medien

sind Medien, die aus reinen Bestandteilen in sorgfältig gemessenen Konzentrationen bestehen und in doppelt destilliertem Wasser gelöst sind. Das bedeutet, dass die genaue chemische Zusammensetzung des Mediums bekannt ist.

Typischerweise enthalten sie einen einfachen Zucker als Kohlenstoff- und Energiequelle, eine anorganische Stickstoffquelle, verschiedene Mineralsalze und gegebenenfalls Wachstumsfaktoren wie zum Beispiel gereinigte Aminosäuren, Vitamine, Purine und Pyrimidine.

Selektive und differenzielle Medien

sind Medien, die entweder auf komplexen oder definierten Medien basieren, die mit wachstumsfördernden oder wachstumshemmenden Additiven ergänzt sind. Die Additive können Spezies- oder Gattungs-spezifisch oder Gattungsübergreifend spezifisch oder selektiv sein.

Beispielsweise ein spezifisches Substrat oder ein Inhibitor wie Cycloheximid (Artidion), welche das gesamte eukaryotische Wachstum hemmen und wird typischerweise verwendet, um das Pilzwachstum in Mischkulturen zu verhindern. Durch den Zusatz von chromogenen oder anderen Substanzen, die nur von bestimmten Mikroorganismen enzymatisch gespalten werden können, kann man deren Wachstum auch in Mischkulturen auf Medien-Oberflächen sichtbar machen.

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    Beispielsweise können Mikroben als Farbpalette auf den festen Kulturmedien dienen und einzigartige Bilder erzeugen.

    Bild: Bakterienkolonie von Listeria monocytogenes ATCC 13932 auf 100427 Chromocult® Listeria Agar (Basis) nach OTTAVIANI and AGOSTI nach ISO 11290 mit Quelle: Merck

    Bild: Künstlerische Darstellung eines Segelbootes mit Bakterien.
    Quelle: Merck

    Das Segelboot ist mit den folgenden Bakterien kultiviert:

    • Salmonella enteritidis – rote Färbung des Bootrumpfes
    • Coliforme Bakterien – blau-grüne bzw. blau-violette Färbung des Segels, der Wellen und Möwen
    • Enterobacteriaceae und andere Gram-negative Bakterien – farblose Darstellung der Sonne

    Funktion unterschiedlicher Medien

    Die verschiedenen Arten der Kulturmedien helfen dabei Mikroben zu kultivieren.

    MediumZweck
    KomplexWachstum der meisten heterotrophen Organismen
    DefiniertWachstum für spezifische Heterotrophe und häufig obligatorisch für Chemoautotrophen, Photoautotrophen und für mikrobiologische Tests
    SelektivUnterdrücken von unerwünschten Mikroben oder Förderung gewünschter Mikroben
    DifferentialDifferenzierung der Kolonien bestimmter Mikroben von anderen
    AnreicherungÄhnlich wie bei selektiven Medien, jedoch so konzipiert, dass die Anzahl der gewünschten Mikroorganismen auf ein nachweisbares Maß erhöht wird, ohne den Rest der Bakterienpopulation zu stimulieren
    ReduzierenWachstum obligater Anaerobier

    Die Mischung macht´s

    Die Mischung der notwendigen Nährstoffe kann als flüssiges Medium, einer sogenannten Bouillon verwendet werden (siehe 110398 FRASER Bouillon im nachfolgenden Bild) oder es kann ein Verfestigungsmittel zugesetzt werden. Das am häufigsten verwendete Verfestigungsmittel, das dem Medium zugesetzt wird, ist ein natürliches Polysaccharid, auch als „Agar-Agar“ bekannt. Es wird von Meeresalgen produziert wird und liegt in einer Endkonzentration von üblicherweise 1,5% w / v vor. Bei Verdacht auf Hydrolyse des Agars wird Kieselgel als Ersatzverfestigungsmittel verwendet.

    Bild: : GranuCult® prime FRASER Bouillon (Basis) nach ISO 11290
    Quelle: Merck

    Fazit

    Kulturmedien in flüssiger und fester Form dienen für unterschiedliche Anwendungsgebiete als Grundlage mikrobiellen Wachstums oder zur Analyse jeweiliger Mikroorganismen. Da die Nährstoffansprüche der einzelnen Mikroorganismen sehr unterschiedlich sind, müssen den Kulturmedien alle benötigten Nährstoffe in der richtigen Form und Menge enthalten sein. Die Zusammensetzung und Kulturbedingungen eines Kulturmediums richten sich nach den zu kultivierenden Mikroorganismenstamm.

    Weitere Informationen:

    Dieser Blogbeitrag entstand mit freundlicher Unterstützung der Firma Merck KGaA .

    Weitere Einblicke in die künstlerische Welt von Kulturmedien finden Sie hier: Agarkunst mit Mikroben und Bakterien | OMNILAB Blog

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