不同的細菌具有各自的獨特的酶系統(tǒng),因而對底物的分解能力各異,其代謝的產(chǎn)物也不相同。這些代謝產(chǎn)物又具有不同的生物化學(xué)特性,可利用生物化學(xué)的方法測定這些代謝產(chǎn)物以鑒定細菌。掌握各種生化反應(yīng)的原理和應(yīng)用是細菌鑒定的基礎(chǔ)。生理生化特性的測定主要根據(jù)Shirling & Gottlieb《InternationalJournal of Systematic Bacteriology》中鑒定的有關(guān)試驗。
(1)原理:
(1)原理:
(1)原理:
(1)原理:
(1)原理:
(1)原理:
(二)蛋白質(zhì)和氨基酸的代謝實驗
(1)原理:
(1)原理:
(1)原理:
(一)碳水化合物代謝實驗
糖(醇、苷)類發(fā)酵實驗
(1)原理:
細菌分解糖的能力與該菌是否含有分解某種糖的酶密切相關(guān),故分解糖的能力各不相同,細菌分解糖類后的終產(chǎn)物亦不一致,在含糖培養(yǎng)基中加入指示劑,若細菌分解糖則產(chǎn)酸或產(chǎn)酸產(chǎn)氣,使培養(yǎng)基顏色改變,從而判斷細菌是否分解某種糖或其他碳水化合物
(2)基本培養(yǎng)基:
在培養(yǎng)基中加入0.5%~1%的糖類(單糖、雙糖、或者多糖)、醇類(甘露醇、肌醇)苷類(水楊苷、菊糖等)。培養(yǎng)基可為液體、半固體、固體或微量生化管幾種類型。
(3)實驗方法:
取某一種細菌的24h純培養(yǎng)物分別接種到葡萄糖、乳糖、麥芽糖、甘露醇、蔗糖等培養(yǎng)基內(nèi),37℃培養(yǎng)24h,觀察結(jié)果并記錄。
(4)結(jié)果判定:
如果接種進去的細菌可發(fā)酵某種糖或醇,則可產(chǎn)酸,使培養(yǎng)基由紫色變成黃色,如果不發(fā)酵,則仍保持紫色。如,發(fā)酵的同時又產(chǎn)生氣體,則在微量發(fā)酵管頂部積有氣泡。
(5)應(yīng)用:
是鑒定細菌最主要最基本的實驗,特別是對腸桿菌科細菌的鑒定尤為重要。
氧化型與發(fā)酵型(O/F)的測定
(1)原理:
細菌在分解葡萄糖的過程中,必需有氧的參加的,稱為氧化型,細菌在分解葡萄糖的過程中,可以進行無氧降解的,稱為發(fā)酵型。發(fā)酵型細菌無論在有氧或者無氧的環(huán)境中都能分解葡萄糖。不分解葡萄糖的細菌稱為產(chǎn)堿型。這在區(qū)別微球菌與葡萄球菌、腸桿菌科成員中尤其有意義。
(2)培養(yǎng)基:
培養(yǎng)基蛋白胨2g,氯化鈉5g,磷酸氫二鉀0.3g,葡萄糖10g,瓊脂3g,1%溴麝香草酚藍3mL,蒸餾水1000mL。將蛋白胨、鹽、瓊脂和水混合,加熱溶解,校正pH至7.2,然后加葡萄糖和指示劑,加熱溶解;分裝試管,3~4mL/管;115℃,高壓蒸汽滅菌20min,取出后冷卻成瓊脂柱。
(3)實驗方法:
挑取18~24h的幼齡斜面培養(yǎng)物,穿刺接種,每種細菌接種兩管,于其中1管覆蓋1mL滅菌的液體石蠟,37℃培養(yǎng)24小時或更長時間。
(4)結(jié)果判定。
Β-半乳糖苷(ONPG)實驗
(1)原理:
有的細菌可以產(chǎn)生β一半乳糖苷酶,能分解鄰-硝基酚-β-D-半乳糖苷,而生成黃色的鄰-硝基酚,在很低濃度下也可以檢測出。
(2)培養(yǎng)基:
鄰硝基酚β-半乳糖苷0.6g,0.01mol/L pH7.5磷酸緩沖液1000mL,pH7.5的滅菌1%蛋白胨水300mL。先將前兩種成分混合溶解,過濾除菌,在無菌條件下與1%蛋白胨水混合,分裝試管,每管2~3mL,無菌檢驗后備用。
(3)實驗方法:
取一環(huán)細菌純培養(yǎng)物接種在ONPG培養(yǎng)基上置37℃培養(yǎng)1~3h或24h,如有β-半乳糖苷酶,會在3h內(nèi)產(chǎn)生黃色的鄰硝基酚;如無此酶,則在24h內(nèi)不變色。
七葉苷水解實驗
(1)原理:
有的細菌可以將七葉苷分解為七葉素和葡萄糖,七葉素與培養(yǎng)基中的枸櫞酸鐵的二價鐵離子反應(yīng),生成黑色的化合物,使培養(yǎng)基呈黑色。
(2)應(yīng)用:
主要用于腸球菌與其它鏈球菌的鑒別,前者陽性,后者陰性,也可用于革蘭氏陰性桿菌及厭氧菌的鑒別。
甲基紅實驗
甲基紅實驗
(1)原理:
細菌分解培養(yǎng)基中的葡萄糖產(chǎn)酸,當(dāng)產(chǎn)酸量大,使培養(yǎng)基的pH降至4.5以下時,加入甲基紅指示劑而變紅,為甲基紅試驗陽性。若細菌分解葡萄糖產(chǎn)酸量少,或產(chǎn)生的酸進一步轉(zhuǎn)化為其它物質(zhì)(如,醇、酮、醛、氣體和水等)則培養(yǎng)基的pH值仍在pH6.2以上,故加入甲基紅試劑呈黃色,為陰性。
(2)實驗方法:
一種細菌的24h培養(yǎng)物,接種于葡萄糖蛋白胨水培養(yǎng)基中,置37℃培養(yǎng)48~72h,取出后加甲基紅試劑3~5滴,凡培養(yǎng)液呈紅色者為陽性,橙色者為可疑,黃色者為陰性。
(3)應(yīng)用:
主要用于鑒別大腸埃希菌與產(chǎn)氣腸桿菌,前者為陽性后者為陰性。
V-P實驗
(1)原理:
有些細菌能分解葡萄糖產(chǎn)生丙酮酸, 丙酮酸脫羧產(chǎn)生乙酰甲基甲醇,乙酰甲基甲醇在堿性環(huán)境中,被空氣中的氧氧化為二乙酰,二乙酰與培養(yǎng)基內(nèi)蛋白胨中精氨酸所含的胍基發(fā)生反應(yīng)生成紅色的化合物。若培養(yǎng)基中的胍基含量過少,則可加入少量含胍基的化合物等。
(2)V-P試劑:
肌酸0.3%或原粉,40%的NaOH溶液。
(3)實驗方法:
接種實驗菌于葡萄糖蛋白胨水培養(yǎng)基(與甲基紅實驗相同)中,每次兩個重復(fù),置適溫培養(yǎng)2-6d,取培養(yǎng)液和40%NaOH等量相混,加入少許肌酸,10min如培養(yǎng)液出現(xiàn)紅色,即為實驗陽性反應(yīng),有時需要放置更長時間才出現(xiàn)紅色反應(yīng)。
(4)應(yīng)用:
本實驗常與甲基紅實驗一起用,因為前者陽性的細菌,后者通常為陰性。
(二)蛋白質(zhì)和氨基酸的代謝實驗
明膠液化實驗
(1)原理:
某些可以產(chǎn)生一種胞外蛋白水解酶(明膠酶),能使明膠分解為氨基酸,使明膠失去凝固能力而液化,因而使半固體的明膠培養(yǎng)基成為流動的液體。
(2)實驗方法:
取18~24h的斜面培養(yǎng)物穿刺接種,并有兩支未接種的空白對照。
(3)結(jié)果觀察:
于30℃培養(yǎng)20天后觀察,明膠液化的為陽性。由于室溫下明膠培養(yǎng)基呈液狀,因此在觀察結(jié)果時,應(yīng)將其放置于4℃的冰箱中30分鐘后拿出觀察。若明膠仍能全部凝固,為陰性,有部分或全部不能凝固為陽性。
吲哚實驗
(1)原理:
某些細菌具有色氨酸酶,能分解蛋白胨水中的色氨酸產(chǎn)生吲哚,當(dāng)加入吲哚試劑(對二甲氨基苯甲醛)后則形成紅色的玫瑰吲哚。
(2)培養(yǎng)基:
蛋白胨水培養(yǎng)基。
(3)實驗方法:
將待檢菌接種于富含色氨酸的蛋白胨水培養(yǎng)基中,35℃孵育24~48h,沿試管壁慢慢加入吲哚試劑,觀察結(jié)果。
(4)結(jié)果:
于兩液面接觸處出現(xiàn)紅色為陽性,無色為陰性。
(5)應(yīng)用:
主要用于腸桿菌科細菌的鑒定,如大腸埃希菌與產(chǎn)氣腸桿菌,肺炎克雷伯菌和產(chǎn)酸克雷伯菌等的鑒別。
硫化氫試驗
(1)原理:
某些細菌能分解培養(yǎng)基中的含硫氨基酸產(chǎn)生硫化氫,硫化氫遇亞鐵離子或鉛離子則結(jié)合形成黑色沉淀物(硫化鐵或硫化鉛沉淀)。
(2)實驗方法:
將待檢菌穿刺接種于醋酸鉛培養(yǎng)基中,于35℃孵育24h -48h,觀察有無黑色沉淀出現(xiàn)。
(3)結(jié)果:
培養(yǎng)基變黑為陽性,不變?yōu)殛幮浴?/div>
(1)原理:
(4)應(yīng)用:
主要用于鑒別腸桿菌科中屬及種的鑒別,如沙門菌屬、枸櫞酸桿菌屬、變形桿菌屬、愛德華菌屬等為陽性,其它菌屬大多為陰性。但沙門菌屬中亦有部分硫化氫陰性菌株,如甲型副傷寒、仙臺、豬霍亂沙門菌等。
尿素分解試驗
(1)原理:
某些細菌具有尿素分解酶,能分解尿素產(chǎn)生大量的氨,使培養(yǎng)基呈堿性。
(2)培養(yǎng)基:
尿素培養(yǎng)基。
(3)實驗方法:
將待檢菌接種于尿素培養(yǎng)基,于35℃孵育18~24h小時觀察結(jié)果。
(4)結(jié)果:
培養(yǎng)基呈堿性,使酚紅指示劑變紅為陽性,不變?yōu)殛幮浴?/div>
(1)原理:
(1)原理:
(1)原理:
(1)原理:
(1)原理:
(1)原理:
(1)原理:
(1)原理:
(5)應(yīng)用:
主要用于腸桿菌科中變形桿菌屬細菌的鑒定。奇異變形桿菌和普通變形桿菌脲酶陽性,另外雷氏普羅威登菌和摩根菌為陽性,而斯氏和產(chǎn)堿普羅威登菌陰性。
苯丙氨酸脫氨酶試驗
(1)原理:
測定細菌是否產(chǎn)生苯丙氨酸脫氨酶。細菌產(chǎn)生的苯丙氨酸脫氨酶使苯丙氨酸脫氨后生成苯丙酮酸,加入氯化鐵試劑后產(chǎn)生綠色反應(yīng)。
(2)培養(yǎng)基:
苯丙氨酸瓊脂培養(yǎng)基。
(3)實驗方法:
將待檢菌大量接種入苯丙氨酸瓊脂培養(yǎng)基中,35℃孵育18~24h,滴加10% 三氯化鐵試劑3~4滴,自斜面上方流下。
(4)結(jié)果:
有綠色出現(xiàn)為陽性。應(yīng)立即觀察結(jié)果,延長反應(yīng)時間會引起退色。
(5)應(yīng)用:
主要用于腸桿菌科細菌的鑒定。變形桿菌屬、普羅威登菌屬、摩根菌屬均為陽性,腸桿菌科其它細菌均為陰性。
氨基酸脫羧酶試驗
(1)原理:
某些細菌可產(chǎn)生氨基酸脫羧酶,能分解氨基酸使其脫羧生成胺和二氧化碳。由于胺的生成使培養(yǎng)基變?yōu)閴A性,可用指示劑指示出來。
(2)培養(yǎng)基:
氨基酸脫羧酶培養(yǎng)基和氨基酸對照培養(yǎng)基。
(3)實驗方法:
將待檢菌分別接種于1支氨基酸(賴氨酸,鳥氨酸或精氨酸)脫羧酶試驗管1支氨基酸脫羧酶對照管(無氨基酸),各覆蓋至少12.5px高度的無菌石蠟油,35℃孵育1~4d,每日觀察結(jié)果。
(4)結(jié)果:
對照管應(yīng)為黃色,若為溴甲酚紫指示劑,則測定管呈紫色則為陽性,若測定管呈黃色為陰性。若對照管呈現(xiàn)紫色則試驗無意義,不能做出判斷。
(5)應(yīng)用:
主要用于腸桿菌科細菌的鑒別。如,沙門菌屬中除傷寒和雞沙門菌外,其余沙門菌的賴氨酸和鳥氨酸脫羧酶均為陽性。志賀菌屬除宋內(nèi)和鮑氏志賀菌外,其他志賀菌均為陰性。
(三)碳源和氮源的利用實驗
唯一碳源利用實驗
(1)原理:
在基礎(chǔ)培養(yǎng)基只提供一種待檢測碳源,若菌株生長則表明菌株能以此種碳源為唯一碳源,否則不能。
(2)培養(yǎng)基:
基本培養(yǎng)基:
(NH4)2HPO41g;NaCl 1g;MgSO4•7H2O 0.2 g;KH2PO40.5 g;瓊脂20g;蒸餾水1000mL;pH7.0-7.2。
各種碳源的終濃度如下:
糖類及其衍生物(醇類,糖苷類等):1%,w/v;多醇和甘油:1%,w/v;苯甲酸鹽,二酸鹽,其它單酸鹽:0.1%,w/v。糖類及其衍生物和多醇要求過濾除菌,鹽類可加入培養(yǎng)基一起滅菌。
(3)實驗方法:
將純的菌株接種到培養(yǎng)基后培養(yǎng)14~28d,觀察其生長情況,以不加碳源的培養(yǎng)基作對照。能夠生長為陽性。
唯一氮源利用實驗
(1)原理:
在基礎(chǔ)培養(yǎng)基只提供一種待檢測氮源,若菌株生長則表明菌株能以此種氮源為唯一碳源,否則不能
(2)培養(yǎng)基:
基礎(chǔ)培養(yǎng)基:
D-Glucose1g;MgSO4•7H2O0.05 g;NaCl 0.05 g;FeSO4•7H2O 0.001 g;KH2PO4 0.01 g。不同氮源按0.5%的濃度加入。
(3)實驗方法:
將純的菌株接種到培養(yǎng)基后培養(yǎng)14~28d,觀察其生長情況,以不加氮源的培養(yǎng)基作對照。能夠生長為陽性。
(四)各種酶類實驗
氧化酶試驗
(1)原理:
氧化酶(即細胞色素氧化酶),是細胞色素氧化酶系統(tǒng)中的最終呼吸酶。具有氧化酶的細菌,首先使細胞色素C氧化,再由氧化型細胞色素C再使對苯二胺氧化,生成有色的醌類化合物。因此,本試驗結(jié)果與細胞色素C的存在有關(guān)。
(2)實驗方法:
菌落法:直接滴加試劑于被檢菌落上;濾紙法:取潔凈濾紙一小塊,蘸取菌少許,然后加試劑;試劑紙片法:將濾紙片浸泡于試劑中制成試劑紙片,取菌涂于試劑紙上。
(3)結(jié)果:
細菌在與試劑接觸10秒內(nèi)呈深紫色,為陽性。無色為陰性。為保證結(jié)果的準確性,分別以銅綠假單胞菌和大腸埃希菌作為陽性和陰性對照。
(4)應(yīng)用:
主要用于腸桿菌科細菌和假單胞菌屬的鑒別,前者陰性,而后者陽性。奈瑟菌屬、莫拉菌屬細菌也呈陽性反應(yīng)。
過氧化氫酶試驗(觸酶試驗)
(1)原理:
具有過氧化氫酶的細菌,能催化過氧化氫成為水和原子態(tài)氧,繼而形成氧分子,出現(xiàn)氣泡。
(2)實驗方法:
取潔凈玻片1張,用接種環(huán)挑取細菌,加3%過氧化氫數(shù)滴,立即觀察結(jié)果。
(3)結(jié)果:
若立即出現(xiàn)大量氣泡為陽性。無氣泡為陰性。
(4)應(yīng)用:
革蘭陽性球菌中,葡萄球菌和微球菌均產(chǎn)生過氧化氫酶,但鏈球菌科陰性,故該試驗常用于革蘭陽性球菌的初步分群。
硝酸鹽還原實驗
(1)原理:
硝酸鹽還原反應(yīng)包括兩個過程:一是在合成代謝過程中,硝酸鹽還原為亞硝酸鹽和氨,再由氨轉(zhuǎn)化為氨基酸和細胞內(nèi)其它含氮化合物;二是在分解代謝過程中,硝酸鹽或亞硝酸鹽代替氧作為呼吸酶系統(tǒng)中的終末受氫體。硝酸鹽還原過程可因細菌不同而異。有的細菌僅使硝酸鹽還原為亞硝酸鹽,如大腸埃希菌等;有的細菌可使其還原為亞硝酸鹽和離子態(tài)的銨;有的細菌能使硝酸鹽或亞硝酸鹽還原為氮,如假單胞菌;有的細菌還可以將其還原產(chǎn)物在合成性代謝中完全利用。
(2)實驗方法:
將待檢菌接種于硝酸鹽培養(yǎng)基(內(nèi)含小倒管)中,35℃孵育1~4d。將甲、乙等量混合液(用時混合)(約0.1ml)加于試管內(nèi),立即觀察結(jié)果。
(3)結(jié)果:
出現(xiàn)紅色為陽性反應(yīng)。若加入試劑后無顏色反應(yīng),可能是:
①硝酸鹽沒有被還原,試驗陰性;
②硝酸鹽被還原為氨和氮等其他物質(zhì)而導(dǎo)致假陰性結(jié)果,這時應(yīng)在試管內(nèi)加入少許鋅粉,如出現(xiàn)紅色則表明試驗確實為陰性。若仍不產(chǎn)生紅色,表明試驗為假陰性。
若要觀察是否有氮氣產(chǎn)生,可于培養(yǎng)基管內(nèi)加1只小導(dǎo)管,有氣泡產(chǎn)生,則表示有氮氣生成。
(4)應(yīng)用:
本試驗廣泛用于細菌鑒定。腸桿菌科細菌均能還原硝酸鹽為亞硝酸鹽;銅綠假單胞菌、嗜麥芽窄食單胞菌等假單胞菌屬均可產(chǎn)生氮氣;有些厭氧菌如韋榮菌等試驗也為陽性。
淀粉酶實驗
(1)原理:
有些細菌具有合成淀粉酶的能力,可以分泌胞外淀粉酶,淀粉酶可以使淀粉水解為麥芽糖和葡萄糖,淀粉水解后遇碘不在變藍。
(2)培養(yǎng)基:
淀粉瓊脂培養(yǎng)基。
(3)實驗方法:
在淀粉培養(yǎng)基上接種實驗菌株后,30℃培養(yǎng)1~2周后將平板取出,滴加少量盧戈氏碘液于平板上。觀察菌苔周圍的培養(yǎng)基有無色透明圈出現(xiàn)。
編輯:foodec007
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