RU2113467C1 - Method of bacterium identification - Google Patents
Method of bacterium identification Download PDFInfo
- Publication number
- RU2113467C1 RU2113467C1 RU95110283A RU95110283A RU2113467C1 RU 2113467 C1 RU2113467 C1 RU 2113467C1 RU 95110283 A RU95110283 A RU 95110283A RU 95110283 A RU95110283 A RU 95110283A RU 2113467 C1 RU2113467 C1 RU 2113467C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bacteria
- identification
- concentration gradient
- medium
- liquid medium
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
Изобретение может быть использовано в микробиологической практике, и конкретно при лабораторной диагностике инфекционных заболеваний, микробиологическом исследовании объектов окружающей среды. The invention can be used in microbiological practice, and specifically in laboratory diagnosis of infectious diseases, microbiological examination of environmental objects.
Известен способ биохимической идентификации бактерий (Справочник по микробиологическим и вирусологическим методам исследования. / Под ред. Биргера М. О. , М., 1982), заключающийся в изучении ферментативных свойств микробов (способности сбраживать углеводы и разлагать белковые продукты). Для обнаружения этих свойств бактерий пользуются посевом их на дифференциально-диагностические среды (жидкие и плотные), содержащие вещества, в отношении которых микробы способны проявлять свою ферментативную активность. Основой таких сред является среда Гисса - 1% пептонная вода, к которой добавляется индикатор и то вещество, которое должно разложить ферменты исследуемого микроба. Такими веществами являются углеводы (глюкоза, мальтоза, маннит, лактоза, сахароза, ксилоза, арабиноза, дульцит, рамноза и другие), дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), аминокислоты, мочевина и другие вещества. Изменения реакции среды, наступающие в результате деятельности ферментных систем микробов, выражаются в изменении цвета среды после 24 ч культивирования посевов. A known method of biochemical identification of bacteria (Handbook of microbiological and virological research methods. / Ed. Birger M. O., M., 1982), which consists in studying the enzymatic properties of microbes (the ability to ferment carbohydrates and break down protein products). To detect these properties of bacteria, they are sown on differential diagnostic media (liquid and solid) containing substances against which microbes are able to show their enzymatic activity. The basis of such media is the Gissa medium - 1% peptone water, to which an indicator and the substance that should decompose the enzymes of the studied microbe are added. Such substances are carbohydrates (glucose, maltose, mannitol, lactose, sucrose, xylose, arabinose, dulcite, rhamnose and others), deoxyribonucleic acid (DNA), amino acids, urea and other substances. Changes in the reaction of the medium resulting from the activity of the enzyme systems of microbes are expressed in a change in the color of the medium after 24 hours of cultivation of crops.
К недостаткам этого способа следует отнести:
- большую длительность проведения исследований, достигающую 24 ч;
- большую номенклатуру препаратов, используемых при исследовании;
- высокую стоимость материалов, применяемых при исследовании;
- большую трудоемкость.The disadvantages of this method include:
- a large duration of research, up to 24 hours;
- a large range of drugs used in the study;
- the high cost of materials used in the study;
- great complexity.
Известен способ серологической идентификации бактерий (Справочник по микробиологическим и вирусологическим методам исследования./ Под ред. Биргера М.О. М., 1982). Его проводят с чистой культурой и диагностическими сыворотками в реакциях агглютинации, преципитации и других. Однако такой способ идентификации бактерий очень трудоемкий и дорогой, так как требует изготовления большого количества диагностических сывороток различных серологических вариантов. Кроме этого, серологическая идентификация не приемлема для таких микроорганизмов, как стафилококки из-за обилия его серовариантов. A known method of serological identification of bacteria (Handbook of microbiological and virological methods of research. / Under the editorship of Birger M.O.M., 1982). It is carried out with a pure culture and diagnostic sera in agglutination, precipitation and other reactions. However, this method of identifying bacteria is very laborious and expensive, since it requires the manufacture of a large number of diagnostic sera of various serological variants. In addition, serological identification is not acceptable for microorganisms such as staphylococci due to the abundance of its serovariants.
Известен способ фагоидентификации бактерий (Справочник по микробиологическим и вирусологическим методам исследования. / Под ред. Биргера М.О. М., 1982), который основан на способности изучаемого микроба лизироваться соответствующим фагом. Для этого в две пробирки с бульоном засевают культуру определяемых микробов, в одну из которых добавляют фаг от 1 до 10 капель в зависимости от литической силы фага. Через 20-24 ч культивирования посевов в термостате учитывают по густоте роста (мутности) полное или частичное воздействие фага на бактерии по сравнению с ростом в контрольной пробирке. There is a method of phage identification of bacteria (Handbook of microbiological and virological methods of research. / Ed. By Birger M.O.M., 1982), which is based on the ability of the studied microbe to lyse by the corresponding phage. To do this, in two test tubes with broth, a culture of determined microbes is seeded, in one of which phage from 1 to 10 drops is added, depending on the lytic power of the phage. After 20-24 hours of culturing the crops in the thermostat, the full or partial effect of the phage on the bacteria is taken into account in the growth density (turbidity) as compared to growth in the control tube.
К недостаткам данного способа следует отнести:
- большую длительность исследования;
- необходимость содержания музея фагов;
- высокую стоимость исследований.The disadvantages of this method include:
- long duration of the study;
- the need to maintain a museum of phages;
- the high cost of research.
Наиболее близким по достигаемому техническому результату к заявляемому способу является способ идентификации бактерий (Vinas L.D.M., Loren J.G., Bermudes J. Analysis of microcalorimetric curves for bacterial identification. - Can. J. Microbiol., 1987, 33, N 1, p. 6-11). Способ идентификации бактерий заключается в цифровой обработке микроколориметрических кривых роста бактерий с помощью автоматизированной системы идентификации, в основе которого лежит культивирование бактерий при одних и тех же условиях. Коэффициент идентификации вычисляют с помощью компьютера по результатам оценки корреляции и анализа сходства параметров микроколориметирческих кривых идентифицируемых бактерий и кривых сравнения, принадлежащих известным микроорганизмам. Closest to the achieved technical result to the claimed method is a method for the identification of bacteria (Vinas LDM, Loren JG, Bermudes J. Analysis of microcalorimetric curves for bacterial identification. - Can. J. Microbiol., 1987, 33,
К недостаткам этого способа следует отнести:
- большую длительность процесса идентификации;
- применение дорогостоящего оборудования;
- использование большого количества питательных сред.The disadvantages of this method include:
- long duration of the identification process;
- the use of expensive equipment;
- the use of a large number of culture media.
Целью изобретения является снижение длительности и стоимости способа идентификации бактерий. The aim of the invention is to reduce the duration and cost of a method for identifying bacteria.
Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом способе регистрируют фотоэлектроколориметрическую кривую процесса диффузного распределения бактериальных клеток в замкнутом объеме жидкой среды при наличии градиента концентрации. Согласно изобретению в качестве критерия идентификации используют время исчезновения градиента концентрации при заданном объеме жидкой среды и вносимого в среду инокулята. This goal is achieved by the fact that in the proposed method, a photoelectrocolorimetric curve of the process of diffuse distribution of bacterial cells in a closed volume of a liquid medium is recorded in the presence of a concentration gradient. According to the invention, the time of disappearance of the concentration gradient at a given volume of the liquid medium and the inoculum introduced into the medium is used as an identification criterion.
Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что в качестве критерия идентификации используют время исчезновения градиента концентрации бактериальных клеток в жидкой среде. The claimed technical solution differs from the prototype in that, as an identification criterion, the time of disappearance of the concentration gradient of bacterial cells in a liquid medium is used.
Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию изобретения "новизна". Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие условию патентоспособности "изобретательский уровень". These differences allow us to conclude that the claimed technical solution meets the criteria of the invention of "novelty." The features that distinguish the claimed technical solution from the prototype are not identified in other technical solutions when studying this and related areas of technology and, therefore, provide the claimed technical solution with the patentability condition "inventive step".
Осуществление заявляемого способа производится с помощью фотоэлектроколориметра типа КФК-2МП. The implementation of the proposed method is performed using a photoelectric colorimeter type KFK-2MP.
Методика измерения процесса диффузного распределения бактерий в жидкой среде заключается в следующем. The technique for measuring the diffuse distribution of bacteria in a liquid medium is as follows.
Перед исследованием согласно инструкции по эксплуатации прибора проводится калибровка светового потока путем подбора кювет и светофильтров. Контрольная и опытная кюветы заполняются мясопептонным бульоном до метки на боковой поверхности, помещаются в кюветное отделение фотоэлектроколориметра и выдерживаются при закрытом отделении в течение некоторого времени, необходимого для установления в кюветном отделении и в объеме питательной среды определенной температуры. Температура контролируется при помощи термометра, помещенного в кюветное отделение фотоэлектроколориметра. Исследования проводятся в данном случае при 30oC. После достижения необходимой температуры в опытную кювету микропипеткой вносится стандартная взвесь в физиологическом растворе отмытой от продуктов жизнедеятельности бульонной культуры исследуемых бактерий в объеме 0,2 мл на поверхность питательной питательной среды без ее перемешивания. В контрольную кювету вносится 0,2 мл физиологического раствора. Кюветы стерилизуют смесью Никифорова в течение 30 мин непосредственно перед заполнением их мясопентонным бульоном, тщательно протирают от остатков смеси стерильным тампоном. Величину оптической плотности раствора определяют каждые 5 с на протяжении 15-60 мин при длине волны светового потока 540 нм. На основании полученных цифровых данных строится кривая процесса диффузного распределения бактериальных клеток в жидкой среде и рассчитывается коэффициент диффузии. Согласно II закону Фика коэффициент диффузии связан с расстоянием и временем.Before the study, according to the instructions for use of the device, the light flux is calibrated by selecting cuvettes and filters. The control and experimental cuvettes are filled with meat and peptone broth to the mark on the lateral surface, placed in the cuvette compartment of the photoelectrocolorimeter, and kept in the closed compartment for some time necessary to establish a certain temperature in the cuvette compartment and in the volume of the nutrient medium. The temperature is controlled by a thermometer placed in the cell compartment of the photoelectric colorimeter. Studies are carried out in this case at 30 o C. After reaching the required temperature, a standard suspension in a physiological solution of 0.2 ml of the bacteria culture broth washed from the vital products of the studied bacteria is introduced into the experimental cuvette onto the surface of the nutrient medium without mixing. 0.2 ml of physiological saline solution is added to the control cuvette. The cuvettes are sterilized with a Nikiforov mixture for 30 minutes immediately before filling them with meat-pentone broth, thoroughly wiped from the remains of the mixture with a sterile swab. The optical density of the solution is determined every 5 s for 15-60 minutes at a wavelength of light flux of 540 nm. Based on the obtained digital data, a curve is constructed of the diffuse distribution of bacterial cells in a liquid medium and the diffusion coefficient is calculated. According to Fick's II law, the diffusion coefficient is related to distance and time.
где Co - концентрация бактерий в объеме инокулята;
Cx, t - концентрация бактерий, зависящая от координаты;
x - расстояние, пройденное бактериальной клеткой от поверхности среды в направлении уменьшения градиента концентрации;
t - время исчезновения градиента концентрации;
D - коэффициент диффузии.
where C o is the concentration of bacteria in the volume of the inoculum;
C x, t is the concentration of bacteria, depending on the coordinate;
x is the distance traveled by the bacterial cell from the surface of the medium in the direction of decreasing the concentration gradient;
t is the time of disappearance of the concentration gradient;
D is the diffusion coefficient.
Поскольку коэффициент диффузии определить довольно сложно с помощью современных методов, поэтому в качестве критерия идентификации бактерий использовали время исчезновения градиента концентрации, то есть время установления постоянной величины оптической плотности исследуемого раствора. Since the diffusion coefficient is rather difficult to determine using modern methods, therefore, as the criterion for identifying bacteria, the time of the disappearance of the concentration gradient, i.e., the time to establish a constant optical density of the test solution, was used.
В основе предлагаемого способа идентификации лежит механизм диффузного распределения частиц в замкнутом объеме жидкой среды. The proposed identification method is based on the mechanism of diffuse distribution of particles in a closed volume of a liquid medium.
Сущность предлагаемого способа идентификации бактерий заключается в следующем. The essence of the proposed method for the identification of bacteria is as follows.
С классической точки зрения механизм диффузного распределения частиц осуществим при выполнении двух условий: 1 - наличие градиента концентрации, 2 - наличие теплового движения. From the classical point of view, the mechanism of diffuse particle distribution is feasible if two conditions are met: 1 - the presence of a concentration gradient, 2 - the presence of thermal motion.
Убитая микробная клетка представляет собой объект, близкий к твердому телу, то есть является частицей, обладающей только тепловым движением. Каждый вид микроорганизмов имеет свои морфологические признаки, такие как размеры бактериальной клетки, форма, которыми определяется характер сопротивления окружающей среды при тепловом перемещении микробных клеток. Иначе говоря, каждый микроорганизм должен обладать своей индивидуальной скоростью теплового перемещения в объеме жидкой среды при наличии градиента концентрации. Следовательно, время исчезновения градиента концентрации является индивидуальным признаком для каждого вида микроорганизмов и может служить критерием их идентификации, если исследования проводить при неизменности таких параметров, как состав и однородность среды, pH, температура среды, возраст инокулята исследуемой культуры, доза инокулята. Выполнение этих условий с технической точки зрения представляет собой достаточно легкую задачу. A killed microbial cell is an object close to a solid, that is, it is a particle with only thermal motion. Each type of microorganism has its own morphological features, such as the size of a bacterial cell, the shape that determines the nature of the environmental resistance during thermal movement of microbial cells. In other words, each microorganism must have its own individual rate of thermal displacement in the volume of a liquid medium in the presence of a concentration gradient. Consequently, the time of disappearance of the concentration gradient is an individual sign for each type of microorganism and can serve as a criterion for their identification if studies are carried out with the same parameters as the composition and uniformity of the medium, pH, temperature, age of the inoculum of the studied culture, dose of the inoculum. The fulfillment of these conditions from a technical point of view is a fairly easy task.
Что же касается живых микроорганизмов, то они также могут быть приняты в качестве неживого объекта в начальный период своего развития, который в литературе описывается как период диффузного распределения бактериальных клеток (Колпакова С.Д., Колпаков А.И. Исследование особенностей механизмов развития бактерий в лаг-фазе. - Бюл. экспер. биологии и медицины, 1994, N 3, с. 331-336). Однако живые микроорганизмы помимо теплового движения могут иметь индивидуальный механизм своего перемещения в питательной среде даже при отсутствии градиента концентрации, обусловленный наличием у них органов передвижения - жгутиков, ресничек, осевых нитей и т.д., которые определяют индивидуальный характер их движения. Характер и скорость перемещения бактериальной клетки в питательной среде в данном случае определяется количеством жгутиков, местом и характером их расположения. В связи с этим у живых подвижных микроорганизмов, обладающих высокой индивидуальной скоростью передвижения, не всегда удается зарегистрировать период диффузного распределения, а следовательно, определить время исчезновения градиента концентрации. Но при наличии соответствующего оборудования предлагаемый способ идентификации станет приемлемым и для данной группы микроорганизмов. As for living microorganisms, they can also be taken as an inanimate object in the initial period of their development, which is described in the literature as a period of diffuse distribution of bacterial cells (Kolpakova S.D., Kolpakov A.I. Investigation of the features of the development of bacteria in lag phase .-- Bull. expert of biology and medicine, 1994,
Ниже приводится конкретный пример осуществления заявляемого способа. The following is a specific example of the implementation of the proposed method.
В качестве исследуемых бактерий использовали музейные штаммы - Escherichia coli, Enterobacter aerogenes, Salmonella choleraesuis. Museum strains - Escherichia coli, Enterobacter aerogenes, Salmonella choleraesuis were used as the studied bacteria.
Результаты исследований представлены на фиг. 1, 2. The research results are presented in FIG. 12.
Из-за отсутствия устройства, реализующего способ прототипа, практическое сравнение результатов идентификации бактерий по предлагаемому способу было осуществлено с более доступным способом - аналогом - биохимической идентификацией, как наиболее распространенным среди группы приведенных бактерий. Due to the lack of a device that implements the prototype method, a practical comparison of the bacteria identification results by the proposed method was carried out with a more accessible method - an analogue - biochemical identification, as the most common among the group of bacteria mentioned.
Результаты биохимической идентификации исследуемых бактерий, проведенной с использованием тест-систем API - 20, Enterotest и сред Гисса, представлены в таблице. The results of the biochemical identification of the studied bacteria, carried out using test systems API - 20, Enterotest and Giss environments, are presented in the table.
На фиг. 1 представлены кривые процесса диффузного распределения убитых, а на фиг. 2 - живых микробных клеток E. coli (кривая 1), E. aerogenes (кривая 2), S. choleraesuis (кривая 3). In FIG. 1 shows the curves of the process of diffuse distribution of the slain, and in FIG. 2 - live microbial cells of E. coli (curve 1), E. aerogenes (curve 2), S. choleraesuis (curve 3).
Из анализа кривых, представленных на фиг. 1, видно, что, во-первых, характер диффузного распределения у разных видов бактерий различен. Во-вторых, различно время исчезновения градиента концентрации в объеме рабочего раствора, то есть время установления постоянного значения оптической плотности. Например, для E. coli время установления постоянного значения оптической плотности равно 40 мин, для E.aerogenes - 60 мин, для S. choleraesuis - 30 мин. From the analysis of the curves shown in FIG. 1, it is seen that, firstly, the nature of the diffuse distribution in different types of bacteria is different. Secondly, the time of the disappearance of the concentration gradient in the volume of the working solution is different, that is, the time it takes to establish a constant optical density. For example, for E. coli, the time to establish a constant optical density is 40 minutes, for E.aerogenes - 60 minutes, for S. choleraesuis - 30 minutes.
Что же касается живых бактерий тех же видов, то анализ представленных на фиг. 2 кривых показал, что время исчезновения градиента концентрации также различно для каждого из указанных видов, хотя и значительно сокращается. Например, время исчезновения градиента концентрации для E. coli равно 12 мин, для E. aerogenes - 8 мин, для S. choleraesuis - 5 мин. As for live bacteria of the same species, the analysis presented in FIG. 2 curves showed that the time of disappearance of the concentration gradient is also different for each of these species, although it is significantly reduced. For example, the disappearance of the concentration gradient for E. coli is 12 minutes, for E. aerogenes - 8 minutes, for S. choleraesuis - 5 minutes.
Измерение процесса диффузного распределения бактерий каждого вида в жидкой среде определялось 20 раз. Погрешность эксперимента составляет 5-7%. The measurement of the diffuse distribution of bacteria of each species in a liquid medium was determined 20 times. The experimental error is 5-7%.
Из анализа результатов сопоставления видно, что предлагаемый способ идентификации бактерий отличается от прототипа и аналогов:
1. Небольшой длительностью процесса идентификации (15-60 мин).From the analysis of the comparison results it is seen that the proposed method for identifying bacteria differs from the prototype and analogues:
1. A short duration of the identification process (15-60 minutes).
2. Экономически более выгоден, так как не требует применения дорогостоящего оборудования, большой номенклатуры питательных сред, содержания музея фагов. 2. It is economically more profitable, since it does not require the use of expensive equipment, a large range of culture media, and the maintenance of a phage museum.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95110283A RU2113467C1 (en) | 1995-06-19 | 1995-06-19 | Method of bacterium identification |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95110283A RU2113467C1 (en) | 1995-06-19 | 1995-06-19 | Method of bacterium identification |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95110283A RU95110283A (en) | 1997-03-20 |
RU2113467C1 true RU2113467C1 (en) | 1998-06-20 |
Family
ID=20169062
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95110283A RU2113467C1 (en) | 1995-06-19 | 1995-06-19 | Method of bacterium identification |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2113467C1 (en) |
-
1995
- 1995-06-19 RU RU95110283A patent/RU2113467C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Vinfas L.D.M. Analysis of microcalorimetric curves for bacterial identifi cation-Can.J.Microbiol., 1987, 33, N 1, p.6 - 11. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU95110283A (en) | 1997-03-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7466598B2 (en) | Analysis and Use of Microbial Motility Kinetics | |
Jain et al. | Basic techniques in biochemistry, microbiology and molecular biology | |
Ford | Medical microbiology | |
Bannatyne et al. | Rapid diagnosis of Brucella bacteremia by using the BACTEC 9240 system | |
US5366873A (en) | Device and method for use in detecting microorganisms in a sample | |
Zuerner | Laboratory maintenance of pathogenic Leptospira | |
CN102272585A (en) | Methods for separation, characterization, and/or identification of microorganisms using raman spectroscopy | |
JPH06205697A (en) | Detection of microorganism in sample | |
US5814474A (en) | Direct identification of microorganisms in culture bottles | |
Hensel et al. | Biological and biochemical analysis of bacteria and viruses | |
EP2245179A2 (en) | Method and medium for detecting the presence or absence of staphylococcus aureus in a test sample | |
Fung | Rapid methods and automation for food microbiology | |
Barry et al. | Relationship of colominic acid (poly N-acetylneuraminic acid) to bacteria which contain neuraminic acid | |
Papkovsky et al. | Oxygen sensor-based respirometry and the landscape of microbial testing methods as applicable to food and beverage matrices | |
Al Humam | Special biochemical profiles of Escherichia coli strains isolated from humans and camels by the VITEK 2 automated system in Al-Ahsa, Saudi Arabia | |
Yagupsky | The past, present, and future of Kingella kingae detection in pediatric osteoarthritis | |
Dilnessa et al. | Emerging blood culture technologies for isolation of blood pathogens at clinical microbiology laboratories | |
US8546103B2 (en) | Method for detecting the presence or absence of pathogenic Staphylococci in a test sample, including test mixture with micro particles | |
RU2113467C1 (en) | Method of bacterium identification | |
Reidt et al. | Detection of Microorganisms with an Electronic Nose for Application under Microgravity Conditions. | |
Blackall et al. | ‘Haemophilus gallinarum’-a Re-examination | |
Sufa et al. | Efficient techniques for identifying gram-positive clinical bacteria | |
Fung | Rapid methods and automation in food microbiology: 25 years of development and predictions | |
GB2345754A (en) | Antibiotic sensitivity testing | |
Abu Rumaila et al. | Electronic tongue for determining the limit of detection of human pathogenic bacteria |