Совершенствование рецептуры питательной среды лактозного агара Дригальского

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации 
Федеральное государственное бюджетное образовательное  
учреждение высшего образования  
«Самарский государственный аграрный университет» 
 
 
 
 
 
 
 
 
В. В. Ермаков 
 
 
Совершенствование рецептуры 
питательной среды  
лактозного агара Дригальского 
 
 
 
Монография 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Кинель 2022 
 
1 
 
 

УДК 579.6:579.62:579.63:579.26  
ББК 48.41 Р 
         Е72 
 
Рекомендовано научно-техническим советом Самарского ГАУ 
 
Рецензенты: 
д-р биол. наук, проф., зав. кафедрой «Микробиология и заразные  
болезни», ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ, 
М. В. Сычева; 
канд. биол. наук, доцент кафедры «Биохимия, биотехнологии  
и биоинженерия», ФГАОУ ВО «Самарский национальный  
исследовательский университет имени академика С. П. Королева», 
 Т. И. Васильева 
 
Ермаков, В. В. 
Е72 Совершенствование рецептуры питательной среды лактозного агара Дригальского : монография / В. В. Ермаков. – Кинель 
: ИБЦ Самарского ГАУ,  2022. – 143 с. 
ISBN 978-5-88575-674-7 
 
В монографии представлены новые данные по питательным средам, 
предназначенным для выделения и дифференциации энтеробактерий, по 
модификации среды агара Дригальского с лактозой, а также по вариантам 
практического применения модифицированной среды в современных 
условиях лабораторной диагностики болезней животных, вызванных 
условно-патогенными и патогенными энтеробактериями. 
Материал рассчитан на специалистов в области диагностики незаразных и инфекционных болезней животных, руководителей и работников научно-исследовательских лабораторий, практических ветеринарных 
врачей, преподавателей, аспирантов, студентов ветеринарно-биологического профиля. 
 
 
УДК 579.6:579.62:579.63:579.26  
ББК 48.41 Р 
ISBN 978-5-88575-674-7 
 
 
© ФГОБУ ВО Самарский ГАУ, 2022 
© Ермаков В. В., 2022 
 
 
2 

Оглавление  
 
ВВЕДЕНИЕ................................................................................. 
4 
 1. РЕЦЕПТУРА ПИТАТЕЛЬНЫХ СРЕД................................ 
7 
   1.1. Характеристика компонентов питательных сред.......... 
7 
16 
   1.2. Состав и производство питательных основ и стимуляторов роста............................................................................... 
22 
   1.3. Разработка и пути совершенствования питательной 
среды лактозного агара Дригальского...................................... 
28 
   1.4. Питательные среды для выделения, культивирования 
и идентификации энтеробактерий............................................ 
42 
   1.5. Характеристика биологических свойств энтеробактерий................................................................................................ 
52 
 2. ВАРИАНТЫ МОДИФИКАЦИИ АГАРА ДРИГАЛЬСКОГО С ЛАКТОЗОЙ............................................................... 
57 
 3. МОДИФИКАЦИЯ АГАРА ДРИГАЛЬСКОГО С ЛАКТОЗОЙ......................................................................................... 
57 
   3.1. Биологические свойства выделенных штаммов энтеробактерий от различных видов животных............................. 
74 
   3.2. Выявление чувствительности энтеробактерий к антимикробным препаратам.............................................................. 
   3.3. Создание новой модификации лактозного агара........... 
83 
87 
   3.4. Разработка селективной добавки к модифицированному лактозному агару............................................................... 
95 
   3.5. Продуктивность модифицированного лактозного агара................................................................................................... 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................... 
101 
ЛИТЕРАТУРА............................................................................ 
103 
АЛФАВИТНО-ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ....................... 
141 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 

Введение 
 
Совершенствование средств оценки показателей микробиоценоза животных, диагностики, профилактики, лечения незаразных  
и инфекционных болезней является наиболее значимой задачей, 
стоящей на сегодняшний день перед ветеринарными специалистами, микробиологами и биотехнологами [5, 20, 50, 117, 218, 254, 
271, 314, 335].  
В последнее время существенно возрасла роль этиологической диагностики инфекционных заболеваний, что требует изучения новых и совершенствования действующих микробиологических методик. Возрос интерес к биотехнологическим исследованиям в плане этиологической лабораторной диагностики разнообразных заболеваний незаразной и инфекционной природы. Остаётся 
достаточно высоким уровень заболеваемости человека и животных 
так называемыми оппортунистическими инфекциями, вызванными 
условно-патогенными микроорганизмами [33, 114-116, 124, 247, 
248, 264, 305, 317, 326, 335, 336]. 
Ведущие микробиологи отмечают, что в настоящее время повсеместно наблюдается активизация условно-патогенных бактерий 
и грибов, для которых характерно отсутствие нозологической специфичности и локализации инфекционного процесса. Условнопатогенные энтеробактерии семейства Enterobacteriaceae являются 
одним из основных возбудителей оппортунистических инфекций, 
способных вызывать патологию желудочно-кишечного тракта, менингит, энцефалит, множественный неврит, пиелит, пиелонефрит, 
цистит, холецистит, перитонит, аппендицит, панкреатит, пневмонию, назофарингит, отит, конъюктивит, офтальмит, токсикосептические осложнения. Данные патологии характеризуются полиморфизмом клинических проявлений, связанных не столько с 
эпидемической или эпизоотической ситуацией, сколько с возрастом и состоянием защитных сил организма пациента. Условнопатогенные энтеробактерии, в определённых условиях, также играют активную роль в этиологии острых кишечных инфекций у 
человека и животных [30, 31, 33, 47, 80, 115, 116, 124, 153, 178, 
193, 195, 197-199, 215, 221-224, 247, 292, 315-317, 326, 333, 335].   
Ежегодно в мире, по данным ВОЗ, острыми кишечными  
инфекциями 
(ОКИ) 
заболевает 
более 
2 
млрд 
человек.  
 
4 

Этиологическая структура ОКИ в разных странах существенно 
отличается, а не редко, не смотря на современные возможности 
лабораторных микробиологических средств и методов, не устанавливается [48, 130, 140, 197, 216, 249, 252-254, 259, 317,  
326, 333].  
Патогенные сальмонеллы, эшерихии, шигеллы, кампилобактерии и хеликобактерии давно известны микробиологам, вирусологам, инфекционистам, терапевтам. Однако, в инфекционной патологии человека и животных их роль претерпела определённые 
изменения. При этом возрасла частота возникновения таких инфекций и расширился клинических спектр их проявления. По мнению ведущих микробиологов и инфекционистов, этому способствовали определённый прогресс в области лабораторной и клинической диагностики. С другой стороны к этому привела антропогенная трансформация внешней среды, непосредственно влияющая на условия репродукции и пути передачи инфекции, а также 
восприимчивость различных групп риска [33, 40, 48, 122, 124, 126, 
130, 140, 167, 170, 187, 188, 191, 192, 197, 210, 217, 241, 249,  
258, 326].  
При этом в самом начале XXI века в семействе Enterobacteriaceae произошло существенное обновление и пополнение. Так в 
2001 г. на основании анализа последовательностей генов  
16S рРНК и rpoB бактерии K. planticula и K. terrigena выделены в 
состав ново рода Raoultella с сохранением их видового обозначения Raoultella planticula spp. nov. и Raoultella terrigena spp. nov. Далее в 2004 г. в ходе секвенирования геномов и анализа нуклеотидных последовательностей генов 16S рРНК, rpoB, gyrA, mdh, infB, 
phoE, и nifH к роду Klebsiella дополнительно отнесли пять новых 
видов K. ornithinolytica, K. variicola, K. singaporensis, K. milletis и 
K. Senegalensis, часто обнаруживаемых во внешней среде  
[33, 178, 182-186, 197, 299, 307].  
В дальнейшем в семейство Enterobacteriaceae внесено несколько новых групп (родов) энтеробактерий. Это бактерии Cedecea, Ewingella, Kluyvera, Lecrecia, Moellerella, Pantoea, Pragia, Rahnella, Tatumella, Xenorhabdus и Jokenella. Клиническое значение 
этих новых представителей семейства Enterobacteriaceae находится 
в стадии изучения. Изучаются биологические свойства данных энтеробактерий, разрабатываются методы их выделения и идентификации [16, 33, 167, 182-186].    
 
5 

Диагностика инфекционных заболеваний является одной из 
сложных проблем в клинической медицине. Лабораторные методы 
исследования при ряде нозологических форм играют ведущую, а в 
целом ряде клинических ситуаций решающую роль не только в 
плане диагностики, но и в определении конечного исхода заболевания. Диагностика инфекционных заболеваний почти всегда 
предусматривает использование комплекса лабораторных методов. 
При этом бактериологическая группа методов является одной из 
трёх 
ведущих 
в 
диагностике 
инфекционных 
заболеваний  
[7, 33, 146, 150, 171, 187, 188, 191-193, 197, 199, 210, 216, 241, 247, 
250, 251, 297, 298, 305, 326].  
Одним из важных элементов в лабораторной диагностике 
ОКИ и оппортунистических инфекций, вызванных энтеробактериями, является выделение возбудителя в чистой культуре на питательных средах [182, 184-186, 188, 197, 210, 305].  
Питательные среды являются базовым элементом в лабораторной диагностике инфекционных патологий. Среды должны 
иметь рецептуру, оптимально обеспечивающую рост и размножение микроорганизмов определённого вида или семейства. Интенсивное развитие биотехнологии и микробиологии позволяет сегодня разрабатывать новые питательные среды и модифицировать 
уже имеющиеся рецептуры сред [146, 152, 182-186, 188, 197, 202, 
258, 304, 305, 321, 323].  
В ходе создания новых и модификации старых рецептур питательных сред необходимо учитывать также нарастающее антропогенное воздействие на окружающую среду, которое ведёт к увеличению частоты мутаций у микроорганизмов с появлением у них 
новых свойств [146, 182-186, 197, 202, 258, 305].     
В связи с этим, конструирование и производство качественных питательных сред, разработка рецептур новых микробиологических сред и совершенствование уже применяемых сред ‒ одно 
из важных направлений работы в области биотехнологии, медицинской и ветеринарной микробиологии [146, 182-186, 197, 202, 
258, 305].  
 
 
 
 
 
6 

1. Рецептура питательных сред 
 
1.1. Характеристика компонентов  
питательных сред 
 
Сегодня для диагностических и исследовательских целей 
налажено промышленное производство питательных сред и их 
всевозможных компонентов. Биотехнология и генетическая инженерия 
стремительно 
развиваются. 
 
Современные 
генноинженерные технологии позволяют проводить широкий спектр 
манипуляций с геномом микроорганизмов. Разработки в этой области науки подкрепляются исследованиями в клеточной биологии, которая также стремительно совершенствуется. К сегодняшнему времени удалось секвенировать геномы более 200 микроорганизмов. Данная информация используется при разработке новых 
лекарств, а также в ходе изучения молекулярных основ сложных 
болезней с помощью функционального анализа генома (протеомика). Знание структуры и принципов функционирования генома человека, животных и микроорганизмов играет всё большую роль в 
диагностики болезней человека и животных [27, 28, 102, 107, 115, 
117, 130, 182, 214, 281, 295, 299, 303].  
Методы генетической инженерии получают всё более широкое распространение в животноводстве, растениеводстве и в пищевой промышленности. В развитых странах треть всех продуктов 
питания получают путём ферментации, осуществляемой определёнными штаммами микроорганизмов. В пищевой промышленности используются самые разнообразные микроорганизмы. Объём 
рынка продукции генетических технологий составляет более  
30 млрд долларов США и ежегодно стремительно прирастает. 
Приведённые данные относятся к традиционной продукции, получаемой путём ферментации без учёта производства алкогольных 
напитков. В химической промышленности всё большее значение 
приобретает биокатализ ‒ использование микроорганизмов и ферментов для проведения стадий химического синтеза [184, 279,  
295, 317]. 
Использование широкого спектра микроорганизмов в различных направлениях биотехнологии, получение новых штаммов 
микроорганизмов 
с 
помощью 
генетических 
манипуляций  
 
7 

в промышленности, медицине и ветеринарии требует обновления 
и совершенствования питательных основ, за счёт которых микроорганизмы способны за оптимальное время не только расти и размножаться, но и синтезировать определённую продукцию. В медицинской и ветеринарной практике, это, прежде всего, производство широкого спектра препаратов и лабораторная диагностика 
болезней с идентификацией возбудителя в чистой культуре и своевременной постановкой диагноза [214, 263, 279, 294, 303-305,  
310, 312]. 
Сегодня мировая и отечественная биотехнологическая и химическая промышленность выпускает сухие питательные среды и 
их компоненты, требующиеся для микробиологической диагностики инфекций различной этиологии, определения чувствительности и резистентности микроорганизмов к антимикробным препаратам, определения токсигенности микроорганизмов, в том числе у возбудителей особо опасных инфекционных болезней человека 
и 
животных, 
а 
также 
для 
проведения 
санитарномикробиологического контроля объектов внешней среды, контроля качества сырья, продуктов и лекарственных препаратов. Без 
наличия микробиологических питательных сред для выделения, 
идентификации и поддержания микроорганизмов-контаминантов 
невозможно проведение эффективных культуральных исследований [51, 165, 166, 303-305, 310, 312]. 
Сухие питательные среды, как правило, характеризуются достаточно высоким качеством, экономичностью в использовании. 
Всё это обеспечивает надёжность и постоянство результатов микробиологических исследований. Преимуществом сухих питательных сред, произведённых в заводских условиях, является также 
длительность хранения, удобство и простота в применении, возможность использования в полевых условиях, что объясняет широкий спрос на данные среды [303-305, 310, 312]. 
В настоящее время сухие питательные среды и готовые фабричные бульоны производят различные биотехнологические предприятия. В России производством питательных микробиологических сред занимается, например, ФГУП НПО Микроген и его комбинаты НПО «Питательные среды» (Махачкала), НПО «Аллерген» 
(Ставрополь), АО «Биомед» им. И. И. Мечникова (Москва), ФБУН 
Государственный научный центр прикладной микробиологии  
и биотехнологии Роспотребнадзора (Оболенск), ЦФГС ООО «Гем» 
 
8 

(Москва), ООО «Средофф» (Санкт-Петербург) группы компаний 
«БиоВитрум». Основными зарубежными компаниями по производству сухих и готовых к работе питательных сред являются 
«Oxoid» (Великобритания), «Becton Dickinson» (США), «Bio-Rad» 
(Франция), «Иммуна» (Чехословакия), «HiMedia» (Индия), «Pronadisa» Conda (Испания) [310, 312-314, 321-324].  
Сухие питательные среды (СПС) ‒ биологические препараты, 
используемые для выращивания микроорганизмов, изучения культуральных, биохимических, антигенных свойств, фаголизабельности 
и 
чувствительности 
к 
антимикробным 
препаратам  
[2, 312, 317]. 
С целью обеспечения роста и размножения микроорганизмов 
в состав сухих питательных сред на основе белковых гидролизатов 
вводится сбалансированное количество различных компонентов, 
необходимых как источник энергии и в качестве строительного 
материала для синтеза органелл микробной клетки. Для синтеза 
специфического белка микробной клетке необходимо, чтобы в составе питательной среды было в достаточном количестве азота, углерода, водорода, кислорода [303, 305, 312, 321, 322]. 
Источником углерода в питательных средах являются различные сахара, многоатомные спирты, органические кислоты. Для 
микроорганизмов наиболее доступной формой азотистого питания 
являются продукты расщепления белка, вследствие этого в рецептуре большинства СПС присутствуют в качестве основы различные белковые гидролизаты [303, 305, 312-314, 317, 321, 322]. 
В конструировании рецептур и производстве питательных 
сред в качестве белкового сырья используют, как правило, широкий спектр сырья животного и растительного происхождения.  Это 
мясо, казеин, рыба, рыбокостная мука, печень, сердце, плацента, 
фибрин, кровь, пивные, пекарные и кормовые дрожжи, соевая мука, горох, картофель, овес и другие компоненты. В России для 
производства СПС наибольшее распространение получили: рыбное сырье (как правило, продукт переработки кильки), казеин, 
кормовые дрожжи, кровь крупного рогатого скота. В состав СПС 
вводят в качестве ферментов пепсин, панкреатин, а также комплексные ферментные препараты со стандартной протеолитической активностью [182-184, 197, 321-323]. 
 Как правило, гидролизаты содержат почти полный набор 
аминокислот и пептидов, необходимых для оптимального роста  
 
9 

и размножения микробной популяции. Учитывая, что определённые микроорганизмы не способны синтезировать органические 
соединения, необходимые для синтеза нового клеточного материала, в состав питательной среды включают так называемые факторы роста [182-184, 197, 321-324].  
Факторы роста ‒ это, как правило, добавки природного происхождения: различные экстракты, настои и диализаты. Источником витаминов группы В, азотистых оснований и некоторых других продуктов является дрожжевой экстракт. Например, для культивирования бруцелл в рецептуру специфических питательных 
сред рекомендуется вводить водный настой печени. Для культивирования стрептококков и гонококков в рецептуру добавляют 
настой из сердца и мозга. Облигатные гетеротрофные микроорганизмы лучше культивируются в присутствии экстрактов эритроцитов, которые являются источниками гематина и кофермента 1 
[182-184, 197, 321-323]. 
В России на ФГУП НПО «Питательные среды» выпускают в 
качестве стимулятора роста экстракты кормовых дрожжей (ЭКД) и 
хлебных дрожжей (ЭХД), являющихся источниками витаминов 
группы В, аминокислот, пуриновых и пиримидиновых оснований. 
При этом по витаминной ценности ЭХД превосходит ЭКД. Питательные среды, произведённые на основе белковых гидролизатов с 
добавлением факторов роста, обеспечивают оптимальные условия 
для проявления микроорганизмами специфических биологических 
свойств [182-184, 197, 321-323]. 
Как правило, технологический цикл производства СПС состоит из следующих основных этапов. Первым этапом является ферментативный или кислотный гидролиз сырья в строго контролируемых условиях (рН, температура, концентрация фермента или кислоты). В ходе второго этапа производится очистка, концентрирование и сушка гидролизатов в распылительных сушилках или 
смешивание концентрированного гидролизата с агаром, гранулирование смеси и сушка препарата в «псевдокипящем слое». Третий 
этап предусматривает смешивание сухих питательных основ с необходимыми компонентами питательных сред (углеводами, аминокислотами, красителями, индикаторами, ингибиторами, стимуляторами, неорганическими солями) в мельницах-смесителях. В 
конечном четвёртом этапе производится расфасовка и упаковка 
питательных сред. Каждая партия СПС проходит обязательный 
 
10