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미생물이야기 배양 배지에서 미생물의 성장은 다음과 같은 여러 가지 중요한 인자들에 달려있다.
2013-08-19 09:48:20
이엠생명과학연구원

 

미생물 성장 조건

배양 배지에서 미생물의 성장은 다음과 같은 여러 가지 중요한 인자들에 달려있다.

* 적절한 영양
* 산소와 특정 균종에 필요한 기체 성분
* 습기
* 적절한 pH
* 적절한 온도
* 오염이 없어야 한다.
 

만족스런 미생물학적 배양 배지는 다음의 요소를 적절히 포함해야 한다.

* 탄소
* 질소
* 무기성의 인과 황
* 미량 원소들
* 물
* 비타민
 

이런 성분들은 초기에는 고기물로 공급되어졌으나 현재는 쇠고기 또는 이스트 추출물을 사용한다. 단백질을 소화시키는 펩톤의 배지내 첨가는 주로 질소와 탄소를 제공한다.
배양 배지의 pH는 미생물의 성장에 중요하다. 온도 또한 중요한 요소이다. Mesophilic 박테리아와 진균의 이상적인 성장의 온도는 25-40℃이다. Thermophilic 박테리아는 45℃ 이상이고 psychrophilic 박테리아는 20℃ 이하이다. 인간의 질병 유발 미생물은 주로 mesophiles이다.

 

 

 

배지내 첨가물   

펩톤, 단백질, hydrolysates, 주입물과 추출물들은 배양 배지의 질소와 비타민의 주요 자원이다. 펩톤들은 단백질로부터 수소분해나 소화에 의해 만들어진 물에 녹는 물질이다. 탄화수소는 배양배지의 에너지 자원들이나 종들을 분별하기 위해 사용된다. 완충액은 배지의 pH를 유지한다. 선택적 약물은 담즙, 색소, 그리고 항미생물 약물을 포함한다. 담즙과 desoxycholate는 그람 양성 구균을 억제하여 그람 음성 미생물들을 선택적으로 분리시킨다. 색소와 지시약들은 감별 준비와 선택적 배양 배지를 위해 필요하다. 이 때 색소는 정균 약물로 작용하며, 기질의 산도나 염기도 변화의 지침이 된다. 항미생물 약제는 박테리아와 이스트, 진균의 성장을 방해하는데 사용된다. 아가나 젤라틴, 알부민을 포함한 고체화시키는 약제는 액체 배지에 굳기를 변화시켜 고체화시키기 위해 첨가될 수 있다.

 

배양배지의 환경적 요인

대기 (Atmosphere)

대부분의 박테리아는 적절한 산소압에서 잘 성장할 수 있다. 비호기성 균이 산소가 없는 환경에서 살 수 있는 반면에 편성의 호기균은 산소를 요구한다. 이 두 그룹 사이에 microaerophilies가 있는데 이는 미량의 산소가 있는 환경에서 잘 자란다. 미생물의 성장을 위해 산소가 없는 상태는 다음의 방법으로 만들 수 있다.

 

 * 액체 배지에 아가를 약간 첨가
 * 배지에 신선한 조직의 첨가
 * 배지에 환원 물질의 첨가
 * 이산화탄소로 배지내 공기의 교환
 * 화학물들에 의한 산소의 흡수
 * 고체의 깊은 층으로의 접종이나 액체층 안의 기름층 아래에 접종
 

많은 미생물들은 5-10%의 이산화탄소가 있는 환경을 요구한다. 10%보다 많을 경우 pH를 낮추어서 성장을 방해하는 작용을 한다. 배양 배지는 빛이나 공기에 노출 된다면, 독성 산화 생성물에 대한 감수성이 다양해진다.

 

습도 (Water Activity)

적절한 습기는 미생물의 지속된 성장을 위해 필요하다. 개체들은 습기있는 환경을 요구하고 “free" 물을 가져야 한다. ”free water"는 복합체에 결합하지 않고 영양과 독성 물질을 운반하기 위해 필요하다. 증발로 인한 “free water"의 소실은 집락의 크기를 줄이고 개체 성장에 방해를 한다.

Protective Agents and Growth Factor

칼슘 카보네이트, 녹는 녹말, 챠콜은 배양 배지를 중성화시키고, 박테리아에 의해 생산되는 독성 생산물을 흡수하는 보호제의 예들이다. NAD (V factor)와 hemin (X Factor)은 일부 박테리아들에게 요구되는 성장인자이다. Tween 80을 포함하는 계면 활성제는 배지의 박테리아 주변의 계면 압력을 낮춘다. 이러한 작용은 박테리아 세포에 원하는 복합물을 더 빨리 침투시키고, 박테이아의 성장을 빠르게 한다.

 

한천

한천은 1658년 Minora Tarazaemon에 의해 일본에서 발견되었다. 전해오는 이야기에 따르면 이 일본인 여인숙 주인은 여분의 해초 스프를 겨울밤에 버렸는데, 나중에 밤의 추위와 낮의 더위로 인해 겔로 변화하였다고 한다. 1882년, Koch는 최초로 미생물학에 한천을 사용하였다. 시골 의사인 Walter Hesse는 이 강력한 겔을 만드는 성분을 Koch에게 소개하였는데 Hesse는 그의 아내로부터 한천에 대해 알게 되었다. “agar-agar"란 단어는 처음으로 Eucheuma (홍조류의 일종)로부터 추출한 물질을 언급할 때 사용되었던 말레이시아 말이다.

1900년대초이래로 아가는 젤라틴 대신에 겔을 형성하는 원료로 선택되었다. 아가는 인간의 병원체들의 성장에 요구되는 온도에서 고체로 남아있고 박테리아의 효소에 의해 파괴되지 않기 때문에 배지 고형화 물질로 적당하다. 미국에서 아가의 생산은 세계 2차대전이 시작되기 바로 직전에 시작되었다.

한천은 phycocolloid이고, 홍조류로부터 추출한 물에 잘 녹는 다당류이다. 이 홍조류는 세계의 따뜻한 곳으로부터 얻어진다. 한천은 홍조류의 우뭇가사리(Gelidium amansii), 개우무(Pterocladia capillacea) 따위를 주원료로 하고 비단풀, 석묵, 꼬시래기(Gracilaria textorii)를 배합하여 만든다. 한천은 대단히 낮은 0.5% 정도의 농도로도 실온에서 굳어지는 성질을 지니고 있다. 이 성질을 이용하여 잼이나 수프에 널리 이용되며 과일조림을 넣는 설탕과자에도 사용된다.

배지에 사용되는 한천의 가장 중요한 특징은 다음과 같다.

 * 고체와 액체 형태일 때 투명도가 좋아서 집락의 형태를 구분할 수 있다.
 * 접종침으로 획선해도 부서지지 않을 정도로 딱딱하면서도 물질의 확산에는 영향이 없다.
 * 특정온도에서 gel 상태(32-40℃)와 녹는 현상(85℃)이 유지된다.     
 * peptides, proteins, 발효성의 hydrocarbon 등의 화학물질이 없다.
 * 전기적으로 양성을 띄는 항생제나 영양물질의 확산에 차이를 줄 수 있는 전기적으로
   음성물질이 낮으며 일정한 농도를 갖고 있다.
 * 배양배지에서 용혈성에 방해를 줄 수 있는 용혈 인자가 없다.
 * thermophilic spore에 의한 오염이 없다.
 

배지를 고형화시키는 목적으로 사용할 때 한천의 최종 농도는 1-2%이며 0.05-0.5%는 운동성 시험(0.5% w/v)과 혐기성 (0.1%)과 microaerophiles의 배양에 이용된다.




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