Mikrobiologia od kuchni

Doświadczenie 1

Galaretkę cytrynową przygotuj według przepisu na opakowaniu, a następnie przelej do wyparzonych wrzątkiem plastikowych pudełek po margarynie (lub innych niskich i szerokich pudełek). Pojemnik zamknij wyparzonym wieczkiem i pozostaw zawartość do zestalenia. Wyparzony kieliszek napełnij wystudzoną przegotowaną wodą i rozmieszaj z drożdżami piekarskimi (kulka wielkości ziarenka grochu). Cienki drut (np. stalowy lub miedziany) o długości 15 cm wbij w kawałek korka. Wolny koniec drutu zawiń w pętlę o średnicy około 0,5 cm. Grubość drutu powinna być tak dobrana, aby zachował nadany mu kształt. W płomieniu palnika gazowego (lub świeczki) rozgrzej drut do czerwoności – zarówno pętlę, jak i około 10-centymetrowy fragment wystający z korka (uważaj, aby się nie oparzyć). Zanurz pętlę w zawiesinie drożdży i rozprowadź pobraną kroplę na powierzchni galaretki w postaci linii łamanej. Wyparz drut i dotknij powierzchni galaretki – jeśli skwierczy, poczekaj, aż drut ostygnie, następnie przeciągnij pętlę przez już narysowany wzór i narysuj kolejne linie (wzoruj się na obrazku obok). Powtórz jeszcze raz. Uważaj, żeby dłonie nie znalazły się bezpośrednio nad pożywką – z palców lub ubrania mogą opaść na pożywkę bakterie lub zarodniki i ją zakazić. Szczelnie zamknij pudełko i pozostaw na 2 tyg. Dokonaj obserwacji po upływie 7 i 14 dni. Hodowlę najlepiej założyć w kilku powtórzeniach.

Wyjaśnienie: Galaretka zawiera cukier będący źródłem energii i węgla dla komórek drożdży. Drut z pętlą, zwany ezą mikrobiologiczną, pozwala na pobranie inokulum (zaszczepu) – źródła mikroorganizmów dodawanego do pożywki. Dzięki szczelnemu zamknięciu pudełka utrzymuje się w nim wysoka wilgotność powietrza – dogodne warunki do rozwoju mikroorganizmów. Po upływie 7–14 dni na powierzchni galaretki powinny pojawić się białawe plamy. W miejscu naniesienia pierwszej linii powstanie wyraźna jednolita plama. Kolejne linie będą coraz cieńsze, a potem zamiast nich pojawią się małe (1–2 mm średnicy) kropki. To kolonie drożdży powstałe z pojedynczych komórek. Taki sposób izolacji pozwala na otrzymanie pojedynczych gatunków lub szczepów mikroorganizmów. Jeśli po otwarciu pojemnika dostrzeżesz pleśń, zamknij pudełko i szybko je wyrzuć.

Doświadczenie 2

Przygotuj 5 pudełek z pożywką według schematu z doświadczenia 1. oraz 5 sterylnych pojemników na mocz. W pierwszym przygotuj 20 ml zawiesiny drożdży. Do kolejnych pojemników dodaj 10 ml przegotowanej (ostudzonej) wody. Wykonaj serię rozcieńczeń: pobierz z pierwszego pojemnika (np. wyparzoną łyżką stołową) 10 ml zawiesiny i wymieszaj z zawartością drugiego, następnie z drugiego pobierz 10 ml i wymieszaj z zawartością trzeciego pojemnika itd. Sterylną strzykawką nanieś około 0,5 ml najbardziej rozcieńczonej zawiesiny (przed pobraniem rozmieszaj ją, żeby komórki nie zebrały się na dnie) na pożywkę w pierwszym pudełku. Wystudzoną wyparzoną łyżką (lub kawałkiem zagiętego drutu) rozprowadź kroplę równomiernie po całej powierzchni pożywki. Powtórz czynności z kolejnymi pożywkami, używając coraz gęstszych zawiesin. Pudełka zamknij. Prowadź hodowlę przez 2 tyg.

Wyjaśnienie: Gęste hodowle zarastają podłoże jednolitą warstwą (murawą), ale te bardziej rozcieńczone zawierają coraz mniej mikroorganizmów, wskutek czego powstają pojedyncze kolonie – ich policzenie pozwala na określenie liczby organizmów w wyjściowej zawiesinie. Używając wzoru – liczba kolonii × rozcieńczenie/objętość inokulum (w ml) – otrzymuje się liczbę jednostek formujących kolonie, czyli JFK (ang. CFU, colony-forming unit), i właśnie ten skrót zamieszcza się np. na opakowaniach suplementów zawierających bakterie kwasu mlekowego. W pierwotnej zawiesinie może być więcej mikroorganizmów, niż wskazuje JFK, ale nie wszystkie komórki uformują kolonie. W opisany sposób można określić liczbę bakterii w wodzie wodociągowej i sprawdzić, czy nadaje się do picia.

Doświadczenie 3

Obierz ziemniak i pokrój go w 2-centymetrowe plastry. Włóż gumowe rękawiczki i przemyj je środkiem do odkażania. Ugotowany (wystudzony) plaster połóż na dno sparzonego wrzątkiem słoika. W wybranym miejscu (zaznacz flamastrem na słoiku) nanieś ezą z poprzedniego doświadczenia odrobinę kefiru lub jogurtu. Zamknij słoik i pozostaw na 14 dni. Nie otwieraj go już więcej, a po zakończeniu eksperymentu wyrzuć.

Wyjaśnienie: Bakterie mlekowe rozwijają się wolno – nawet w sprzyjających warunkach ich komórki dzielą się tylko mniej więcej raz na godzinę. Pierwsze kolonie zobaczysz najszybciej po jakichś 8, 9 dniach. Będą gęsto upakowane, o średnicy 1–2 mm. Tymczasem już po kilku dniach na powierzchni plasterków powinny pojawić się dobrze widoczne duże kolonie (średnica 0,5–1 cm) innych bakterii, które opadły na ziemniak z powietrza. W ciągu dwóch tygodni mogą one pokryć całą powierzchnię ziemniaków grubą mazistą warstwą.

Doświadczenie 4

Z kostki rosołowej przygotuj wywar zgodnie z instrukcją na opakowaniu. Wywar (2 szklanki) zagotuj do wrzenia z dodatkiem 2 łyżek drożdży (w trakcie wrzenia mieszanina bardzo się pieni). W wywarze rozpuść 3–4 łyżki żelatyny i rozlej go do kilku wyparzonych wrzątkiem słoików po przecierze pomidorowym. Słoiki zamknij i pozostaw do zestalenia się żelatyny. W tym czasie rozpuść łyżkę stołową soli w 200 ml wody – stężenie otrzymanego roztworu będzie bliskie 0,9%. Z wybranych miejsc pobierz próbki gleby i w czystych słoikach rozmieszaj z niewielką objętością roztworu soli, po czym odstaw na 15 min. Zbierz znad gleby łyżeczkę roztworu i wykonaj posiew murawowy na przygotowanej pożywce. Przepłucz łyżeczkę wrzątkiem i ostudź. Dla każdej kolejnej próbki wykonaj posiew na nowej pożywce. Zakręć słoiki i więcej ich nie otwieraj. Obserwuj hodowle przez 7–14 dni, a potem wyrzuć. Zamiast pożywki na bazie bulionu możesz wykorzystać także ugotowane ziemniaki.

Wyjaśnienie: Bardzo często poszukiwania potencjalnie użytecznych mikroorganizmów zaczynają się od pobrania próbek gleby (np. z odległych egzotycznych miejsc), z których przygotowuje się zawiesinę w soli fizjologicznej. Jej stężenie (0,9%) jest zbliżone do stężenia substancji zawartych w komórkach żywych organizmów. Zwykła woda mogłaby zabić mikroby. Płyn łatwiej równomiernie nanieść na pożywkę. Kolonie różnych gatunków bakterii mogą mieć różne rozmiary, kształt i barwę.

dr Renata Szymańska,
Katedra Fizyki Medycznej i Biofizyki AGH

mgr Paweł Jedynak,
Zakład Fizjologii i Biochemii Roślin UJ

***

Zestaw przyrządów i materiałów

galaretka cytrynowa, drut, pudełka po margarynie, drożdże piekarskie, korek, strzykawka, sterylne pojemniki na mocz, ziemniaki, gumowe rękawiczki, środek do odkażania, kefir, słoik z nakrętką, kostka rosołowa, żelatyna, sól, słoiczki po przecierze pomidorowym lub małe słoiczki

Koszt: 40 zł

Czas przygotowania: 4 godz.

Czas obserwacji: 7–14 dni

Niewliczone w cenę: łyżka, kuchenka gazowa, nóż, świeczka

***

Wiedza w pigułce

Zaczęło się niepozornie – od kawałków żółtego sera zawiniętych w mokrą gazetę. W ten sposób w połowie XIX w. Christian Ehrenberg, twórca terminu „bakteria”, usiłował hodować mikroorganizmy. Pierwszy wykorzystywał w tym celu mleko, mięso oraz plasterki ugotowanych ziemniaków, co okazało się bardzo skuteczne. Ich użycie spopularyzował Robert Koch. Niestety bardziej wybredne bakterie nie rozwijały się na ziemniaczanej pożywce, dlatego Koch stworzył pożywkę zestaloną żelatyną, w której źródłem składników odżywczych był wywar mięsny.

Chociaż bulionowe pożywki (wzbogacone strawionymi białkami) stosuje się do dziś, to z żelatyny zrezygnowano – już w temperaturze około 28°C trudno ją zestalić, w dodatku wiele bakterii ją trawi, upłynniając w temperaturze pokojowej w zaledwie jedną noc. I tym razem pomocna okazała się wiedza kuchenna. Sekretnym składnikiem okazał się agar, niestrawna dla mikrobów substancja żelująca pozyskiwana z krasnorostów. Walther Hesse, asystent Kocha, dowiedział się o niej od żony. Jej rodzina wykorzystywała upłynniający się w około 90°C agar do żelowania puddingów i dżemów. Początkowo pożywkę wylewano na zwykłe szklane talerze, ale już w 1887 r. Julius Richard Petri zaproponował użycie szalek – płaskich zamykanych naczynek. I tak kulinarne sekrety przyczyniły się do błyskawicznego rozwoju mikrobiologii – buliony odżywcze, szalki Petriego i agar wykorzystywane są do dziś.

***

Uwaga!

Redakcja nie ponosi odpowiedzialności za ewentualne szkody powstałe wskutek doświadczeń.