미생물학에서의 배지 종류

미생물 배지는 실험실 환경에서 미생물의 성장을 지원하기 위해 필요한 영양소와 미네랄을 제공하는 필수 도구입니다. 다양한 미생물의 본질적 특성, 특이성 및 영양 요구 사항으로 인해 단일 유형의 배지로 모든 종을 배양하기에는 부적합합니다.

미생물 배양은 광범위한 응용 분야에서 매우 중요합니다. 순수 배양체 분리, 배양주 저장, 생화학적 반응 연구, 미생물 오염 검사에 핵심적인 역할을 합니다. 또한 항균제 및 방부제의 효과 평가와 항생제 감수성 평가에도 중요합니다. 자연계에 존재하는 많은 세균, 효모, 곰팡이는 실험실에서 성공적으로 배양될 수 있습니다. 이를 위해 배지는 물뿐만 아니라 미생물 성장에 필수적인 영양소를 포함해야 합니다. 여기에는 다음이 포함됩니다:

• 에너지 공급원(일반적으로 당류)
• 생합성과 대사 과정에 필요한 주요 원소(특히 질소, 황, 인)의 이용 가능한 공급원

이러한 핵심 성분을 제공함으로써 미생물 배양 배지는 미생물에 대한 효과적인 실험실 연구를 가능하게 합니다.

일관성: 액체, 반고체 및 고체 배지

미생물 배양에 가장 흔히 사용되는 배지는 영양분을 함유한 액체 배지 또는 영양 배지이다. 이러한 배지에서 미생물은 일반적으로 영양분 부족이나 성장 억제 물질 축적으로 인해 성장이 제한될 때까지 지수적으로 증식한다.

반면 고체 배지는 표면에서 개별 미생물 군집의 성장과 분리를 가능하게 합니다. 각 군집은 단일 군집 형성 단위(CFU), 일반적으로 단일 세균에서 기원합니다. 따라서 군집 내 모든 세포는 동일한 균주 및 종으로 간주됩니다. 고체 배지는 해조류 유래의 아가로오스와 아가로펙틴 혼합물인 한천(agar)을 1~2% 첨가하여 제조한다. 극소수의 세균만이 이 한천을 분해(액화)할 수 있다. 이 배지는 오토클레이브 처리 후 약 45°C로 냉각된 뒤 페트리 접시에 부어 식혀 굳힌다. 젤라틴질 덩어리는 한천 표면에 접종된 미생물에게 물과 영양분을 공급한다.

선택성: 선택 배지, 농양 배지 및 농양 배양 배지

선택 배지는 특정 범위의 미생물, 예를 들어 모든 장내세균과(Enterobacteriaceae) 또는 살모넬라속(Salmonella)의 모든 세균만 성장하도록 허용합니다. 선택성은 원하는 미생물의 성장에 최적화되고/또는 다른 유기체에 불리한 배지를 구성함으로써 달성됩니다. 여기에는 항생제, 고농도 염류, 낮은 pH 또는 담즙산염과 같은 억제제 첨가가 포함될 수 있습니다. 미생물학에서 선택 배지는 접종물 내 다수 미생물 중 특정 미생물만 검출해야 할 때 특히 유용합니다. 만니톨 염분 한천 배지가 대표적 예시입니다. 이 배지는 대부분의 미생물 성장을 억제하는 고농도 염화나트륨을 함유하지만 포도상구균의 성장은 허용합니다.

반면 배양 배지는 반선택적 배지입니다: 혈액, 혈청, 난황 등의 보충제를 함유하여 까다로운 세균이 덜 까다로운 세균들 사이에서 잘 자라도록 합니다. 배양 배지는 일반적으로 한천 배지로 제공되는 반면, 배양 배지는 액체 배양용입니다. 이러한 배지 또한 시료 내 특정 미생물의 성장을 다른 미생물보다 유리하게 합니다. 풍부 배양은 종종 후속 검출, 분리 및/또는 동정을 위해 충분한 양의 미생물 물질을 확보하기 위해 수행됩니다.

구성: 범용 및 합성 배지

범용 배지(기본 배지 또는 복합 배지라고도 함)는 미생물학 실험실에서 광범위한 미생물을 배양하기 위해 사용하는 일상적인 배지입니다. 이 배지에는 효모, 동물 또는 식물 재료와 같은 화학적으로 정확히 규명되지 않은 복합 유기 성분이 포함되어 있어 배치마다 성분이 약간씩 다릅니다. 이 배지는 추가적인 성장 영양소가 필요하지 않은 까다롭지 않은 미생물을 배양하는 데 사용됩니다. 미생물학 실험실에서 흔히 사용되는 일반용 배지로는 영양한천 및 영양육액, 펩톤수, 트립신 대두육액 및 한천 등이 있습니다.

반면 합성 배지는 화학적으로 알려진 물질로만 구성됩니다. 이러한 배지는 특정 미생물의 생리, 대사 및 영양 요구 사항을 연구하는 데 사용됩니다.

지시성 배지: 차별 배지

차별 배지(또는 지시 배지)는 특정 미생물 군집이 독특한 형태를 보이도록 유도하는 물질을 함유합니다. 따라서 미생물학자는 동일한 한 장의 한천 배지에서 다양한 종류의 미생물을 구분할 수 있습니다. 차별 배지의 예로는 혈액 한천 배지가 있습니다. 혈액 한천 배지에 혼합 배양된 세균을 접종하면, 일부 세균이 함유된 적혈구를 용혈시키는 효소를 생성하여 콜로니 주변에 용혈 영역을 형성할 수 있습니다. 이는 용혈성 세균과 비용혈성 세균을 구별하는 데 도움이 됩니다. 또한 pH 지시제를 함유한 차별 배지도 있는데, 예를 들어 특정 세균 종이 성장 과정에서 산을 생성하여 배지의 pH를 낮추면 색이 변합니다.

산소 함량: 혐기성 배지

혐기성 세균은 산소를 거의 또는 전혀 견디지 못하므로 배지를 물리적 또는 화학적 방법으로 환원시켜야 할 수 있습니다. 배지를 끓이고 티오글리콜산나트륨과 같은 환원제를 첨가하면 용존 산소를 제거하는 데 도움이 됩니다. 배양 중 산소 유입을 차단하는 일반적인 방법은 배지를 멸균 액체 파라핀으로 밀봉하는 것입니다. 혐기성 배지는 또한 선택적 혐기성 미생물(즉, 산소가 존재하면 호기적으로 성장하지만 산소가 없으면 발효로 전환하는 미생물)의 혐기성 대사를 연구하는 데에도 사용될 수 있습니다.

보관: 운반 및 저장 배지

미생물을 포함한 검체나 시료는 종종 미생물학 실험실 간에 운반되거나, 몇 주, 몇 달, 심지어 몇 년 후에 다시 사용하기 위해 보관되어야 합니다. 따라서 선택된 배지는 미생물의 생존력을 유지해야 합니다. 미생물 시료 운반 중에는 미생물 농도가 변하지 않아야 하며, 이는 미생물의 증식을 방지함으로써 달성됩니다. 따라서 대부분의 운반 배지는 일반 배지의 성분을 배제하고 미생물 증식을 촉진하지 않는 물질(예: 완충액 및 염류)만을 포함합니다. 장기간 보관 시에는 박테리아를 주기적으로 새로 준비한 배지에 재배양합니다. 장기 보존을 위해 대부분의 미생물은 동결건조(리포라이제이션)가 가능합니다.