Introducción
Una de las prácticas básicas en cualquier laboratorio de microbiología es el uso de medios de cultivo para detectar o mantener poblaciones de microorganismos: existen una enorme variedad de estos medios, los cuales varían dependiendo de qué se quiera cultivar y el uso que se le dará a dicho cultivo.
Medios de cultivo
Para cultivar (permitir el crecimiento de microorganismos en laboratorio), es necesario un ambiente que posea las características nutritivas necesarias para el microorganismo deseado, el cual se logra con un medio de cultivo.
Un medio de cultivo es el conjunto de nutrientes, factores de crecimiento y otros componentes que crean las condiciones nutricionales necesarias para el crecimiento de microorganismos. Ya que existen muchísimos microorganismos diferentes, se han diseñado diferentes medios de cultivo que permiten complacer los requerimientos nutricionales para los variados metabolismos microbianos (aunque no todos los microorganismos son cultivables en el laboratorio).
Componentes básicos de un medio de cultivo
- Una fuente de carbono. Normalmente son azúcares sencillos como, por ejemplo, glucosa, lactosa, etc., pero existen también algunos organismos que usan CO2.
- Una fuente de nitrógeno. Se suelen usar proteínas parcialmente hidrolizadas, peptonas.
- Amortiguadores de pH (soluciones tampón o buffer). Son sustancias que ayudan a mantener el pH del medio de cultivo dentro de un rango adecuado para el crecimiento de los microorganismos. Por ejemplo, suelen usarse como tampones los fosfatos disódicos (Na2HPO4) o monosódicos (NaH2PO4).
- Otros componentes, como Na+, K+, vitaminas, etc.
Es importante recordar que se pueden añadir otros componentes al medio de cultivo según el requerimiento nutricional de los microorganismos deseados.
Agar
Si se desea un medio de cultivo sólido, es necesario agregar algún componente gelificante que permita tener un cultivo sólido durante el tiempo suficiente para realizar los experimentos; en otras palabras, que los microorganismos no lo degraden.
Antes, era utilizada la gelatina para esto, pero debido a que muchos microorganismos la degradan con facilidad y que se funde a 28 °C, tuvo que buscarse otro componente gelificante: el agar.
Hablando técnicamente, el agar es un polisacárido procedente de algas marinas que tiene la particularidad de fundirse en torno a 100 ºC y gelificar alrededor de 40 ºC, lo cual sumado a que escasos microorganismos lo degradan, lo hacen la opción idónea para medios de cultivos sólidos.
Los caldos de cultivo no contienen agar.
Tipos de medios de cultivo
Existen diferentes maneras de clasificar los medios de cultivo:
Según su estado físico o proporción de agar:
Líquidos. También conocidos como caldos. No contiene ningún agente gelificante, por lo que los microorganismos crecen por todo el medio. El crecimiento en este tipo de medios es más rápido puesto que la movilidad permite acceder de una forma más fácil a los nutrientes.
Sólidos. Tienen una proporción de agar de, aproximadamente, el 1,5%. El crecimiento se desarrolla en la superficie del medio. Estos medios pueden depositarse en placas de Petri o en tubos de ensayo.
En Advance, tenemos varios de estos medios de cultivo deshidratados, como 3M – Agar de dextrosa de papa.
Semisólidos. Son aquellos que contienen una proporción de agar inferior al 0,5%. Se utilizan para pruebas bioquímicas y de movilidad.
¿Cuál es el mejor medio de cultivo para utilizar en laboratorio?
Dependerá de cuál es el objetivo del cultivo.
En medios de cultivo sólidos, es posible obtener colonias de microorganismos aisladas, lo cual es necesario para la identificación del microorganismo; si el objetivo es lograr la multiplicación del microorganismo para conseguir o detectar una población, conviene más el uso de un medio líquido.
Según su origen:
Sintéticos o químicamente definidos. Son medios compuestos por productos químicos conocidos y se utilizan para realizar estudios metabólicos, por ejemplo: agar blando, caldo nutritivo, agar eosina azul de metileno, etc.
Naturales o químicamente no definidos. Aquellos medios que se preparan a partir de sustancias naturales animales o vegetales, por ejemplo: suero, leche, papa, etc.
Según su uso:
Medios simples. Poseen los requisitos nutricionales para permitir el desarrollo bacteriano general, ejemplos: agar nutritivo, caldo nutritivo, entre otros.
En Advance, tenemos varios de estos medios de cultivo deshidratados, como 3M – Agar de dextrosa de papa.
Medios enriquecidos. Son medios simples o comunes, a los que se le añaden ciertos elementos como sangre, suero, líquido ascítico, huevo, glucosa, vitaminas, etc. lo que permite el aporte de factores de crecimiento o sustancias que neutralizan agentes inhibidores del crecimiento en bacterias exigentes nutricionalmente.
Medios selectivos. Se consiguen añadiendo al agar nutritivo compuestos químicos nocivos para algunas bacterias cuyo crecimiento no es de interés o también mediante una alteración de las condiciones físicas del medio, entre algunos ejemplos tenemos:
- El agar Mac Conkey que contiene cristal violeta.
- Caldo lactosado bilis verde brillante en donde la bilis inhibe el crecimiento de bacterias gram positivas.
En Advance, tenemos varios de estos medios de cultivo deshidratados, como 3M – Base de Agar Baird-Parker, 3M – Caldo Lactosado, 3M - Agar de Bilis Rojo Violeta y 3M – Caldo de Infusión de Cerebro y Corazón.
Medios diferenciales. A estos medios se le adicionan sustancias para que sólo crezcan ciertas bacterias y estas, al actuar sobre alguna de las sustancias adicionadas, permiten observar macroscópicamente ciertas propiedades de crecimiento que ayudan a diferenciar sus colonias de otras especies diferentes, entre algunos ejemplos encontramos:
- Agar eosina azul de metileno (EMB), diferencia E. coli (color verde metálico brillante) de colonias de Enterobacter aerogenes (color rosado, consistencia mucosa y crecimiento abundante).
- Agar Salmonella-Shigella tiene lactosa y un indicador de pH que permite diferenciar las colonias de bacterias fermentadoras de este disacárido.
En Advance, tenemos varios de estos medios de cultivo deshidratados, como 3M – Agar entérico de Hektoen.
Medios de enriquecimiento. Son medios líquidos que favorecen o permiten la multiplicación de las bacterias cuando la muestra obtenida es muy pobre, posiblemente por haber pasado por procesos industriales, por ejemplo:
- Caldo tioglicolato, que favorece el crecimiento de las bacterias anaeróbicas.
- Caldo tetrationato, que favorece el crecimiento de bacterias microaerófilas.
- Caldos bilis y de Muller-Kauffman, que favorecen el crecimiento del género Salmonella.
- Caldo o agua peptonada, que se utiliza para el crecimiento de Vibrio cholerade.
Preparación de medios de cultivo
Los medios de cultivo pueden prepararse en el laboratorio con los diferentes componentes o pueden adquirirse alguna de las opciones comerciales disponibles, según se desee o necesite.
Para su preparación, se siguen las instrucciones del fabricante, que se especifican en el envase de los componentes; a modo general, consiste en reconstituirlos, es decir, disolverlos en agua destilada según la concentración deseada.
Si se desea un medio sólido, es necesario disolver (para los que es necesario agitar y calentar) el agar en el medio líquido. Para esto, se recomienda el uso de un termoagitador magnético, lo que permite evitar una ebullición prolongada.
Independientemente del estado físico deseado, el medio de cultivo reconstituido debe esterilizarse para evitar el crecimiento de cualquier microorganismo que pueda existir en la solución. Esto puede realizarse en un autoclave.
Los medios de cultivo que posean un componente termolábil (que se alteran tras un tratamiento térmico) deben esterilizarse con otro procedimiento.
Medios de cultivo comunes en microbiología industrial:
Agar MacConkey.
Es un medio diferencial y selectivo muy utilizado para el aislamiento e identificación de enterobacterias (bacilos gramnegativos). Llevan en su composición sales biliares y cristal violeta que inhiben el crecimiento de grampositivos y hongos. Contienen también lactosa y rojo neutro como indicador de pH.
Las bacterias fermentadoras de lactosa (lactosa+) acidifican el medio y adquieren un color rosado (por ejemplo, E. coli), mientras que las no fermentadoras de lactosa (lactosa–) aparecen incoloras (por ejemplo, Salmonella).
Agar eosina-azul de metileno (EMB o Levine).
Es similar al MacConkey, pero contiene eosina y azul de metileno como indicadores. Se utiliza para el aislamiento y diferenciación de enterobacterias fermentadoras y no fermentadoras de lactosa. El crecimiento de E. coli aparece oscuro y con brillo verde metálico.
Agar Hektoen entérico (HE).
Es un medio selectivo y diferencial para el aislamiento y diferenciación de especies del género Salmonella y Shigella. Entre otros componentes, tiene sales biliares y colorantes como fucsina ácida y azul de bromotimol; estos retrasan el crecimiento de otras bacterias, favoreciendo el desarrollo de especies de Salmonella y Shigella.
Es también diferencial porque las bacterias lactosa– (Salmonella y Shigella) aparecen de color verdeazulado (color original del medio), mientras que las lactosa+ (por ejemplo, E. coli) adquieren un color de amarillo a salmón por el cambio de color del azul de bromotimol.
Además se pueden diferenciar las especies de Salmonella porque forman un precipitado negro (debido a la formación de H2S a partir del citrato férrico de amonio que contiene el medio).
Agar S-S (Salmonella-Shigella y Shigella).
Es muy parecido al agar Hektoen. La finalidad es la misma, pero cambian los colores que adquieren las colonias:
Lactosa+: rojo-rosado.
Lactosa– (Salmonella y Shigella): incoloras. Salmonella aparece con un precipitado negro por la producción de H2S.
Agar Sabouraud.
Es un medio utilizado para el aislamiento e identificación de hongos. Algunos contienen antibióticos que inhiben a la mayoría de las bacterias como, por ejemplo, SGC (Sabouraud gentamicina y cloranfenicol).
Agar manitol salado (Chapman).
Contiene, además de nutrientes, una concentración de sal al 7,5% que impide el crecimiento de la mayoría de las bacterias, permitiendo el crecimiento selectivo de estafilococos.
Agar Vogel-Johnson.
Es un medio de cultivo sólido diseñado para el aislamiento de Staphylococcus aureus, una bacteria que puede causar muchos tipos de infecciones distintas, incluyendo intoxicaciones alimentarias. Inhibe el crecimiento de todas las gram negativas y el de algunas gram positivas.
Agar BCYE.
El agar BCYE es un medio de cultivo sólido especialmente diseñado para el aislamiento de Legionella y Nocardia, dos géneros de bacterias responsables de una neumonía grave (potencialmente mortal) y de una infección pulmonar; en las industrias se utiliza para la confirmación de Legionella spp. y Legionella pneumophila en agua (agua destinada al consumo humano, agua caliente para uso sanitario, agua para uso industrial, aguas minerales naturales para uso termal, agua para actividades recreativas, etc.).
Agar BHI.
Es un medio de cultivo sólido que vuelve a ser útil para el aislamiento de hongos, aunque en este caso se centra en la detección de aquellos que actúan como patógenos. De nuevo, dispone de varios antibióticos para inhibir el crecimiento de las bacterias.
Agar Baird-Parker.
Es un medio de cultivo sólido diseñado para el aislamiento de Staphylococcus aureus, aunque en este caso permite el crecimiento de otras especies de estafilococos, siempre que sean coagulasa positivos.
Caldo EC.
Es un medio de cultivo líquido diseñado para permitir el crecimiento de coliformes, un grupo de distintos géneros de bacterias que sirven como indicador de la contaminación fecal tanto de aguas como de alimentos.
Agar verde brillante.
El verde brillante es una sustancia inhibidora que impide el crecimiento de todas las bacterias gram positivas y de la mayoría de gram negativas. En este sentido, el agar verde brillante es un medio de cultivo sólido utilizado para el aislamiento de distintas especies de Salmonella.
Agar TCBS
Es un medio de cultivo sólido que contiene Tiosulfato, Citrato y Sales Biliares. De ahí el nombre. Sea como sea, estas sustancias estimulan el crecimiento selectivo de distintas especies de Vibrio, un género bacteriano que provoca enfermedades gastrointestinales y donde destaca Vibrio cholerae, responsable del cólera.
Conclusiones, soluciones, Advance
¿Cómo elegir el medio de cultivo ideal?
Debido a la inmensa variedad de metabolismos microbianos, no existe un medio de cultivo universal, por lo que dependerá de a qué microorganismo queremos buscar y cuál será el uso de éste, la selección del medio de cultivo.
En Advance, contamos con un equipo experto en el área para asesorarlos sobre la elección de componentes y protocolos de preparación de numerosos medios de cultivo, según el requerimiento de cada proceso y la capacidad de cada laboratorio.
Además, contamos con diversas opciones comerciales:
- 3M – Agar de Bilis Rojo Violeta
- 3M – Agar de Bilis Rojo Violeta con MUG
- 3M – Agar de dextrosa de papa
- 3M – Agar de Métodos Estándar
- 3M – Agar de MRS
- 3M – Agar de Suero de Naranja
- 3M – Agar de triptona de dextrosa
- 3M – Agar entérico de Hektoen
- 3M – Agar K
- 3M – Agua Peptonada Bufferada
- 3M – Agua Peptonada Bufferada Modificada
- 3M – Base de Agar Baird-Parker
- 3M – Caldo Base Fraser
- 3M – Caldo de Enriquecimiento para Detección de Listeria
- 3M – Caldo de Infusión de Cerebro y Corazón
- 3M – Caldo Lactosado
Enlaces de interés
Fuentes consultadas:
Barrero, L. (2016) Microbiología clínica. Editorial Síntesis. Consultado en agosto de 2021 en: https://www.sintesis.com/data/indices/9788490773185.pdf.
Beltran, P (2021). Los 20 principales medios de cultivo para bacterias (características y aplicaciones). Consultado en agosto de 2021 en: https://medicoplus.com/ciencia/medios-cultivo-bacterias.
EduLabC (2021). Medios de cultivo. Consultado en agosto de 2021 en: https://edulabc.com.mx/medios-de-cultivo/.
Referencias:
- https://edulabc.com.mx/medios-de-cultivo/.
- https://medicoplus.com/ciencia/medios-cultivo-bacterias.
- https://mdmcientifica.com/agar-microbiologia/.
- https://www.ugr.es/~cjl/medios%20de%20cultivo.pdf.
- https://mdmcientifica.com/agar-microbiologia/.
- https://es.wikipedia.org/wiki/Medio_de_cultivo.
- https://www.sintesis.com/data/indices/9788490773185.pdf.
- http://asignatura.us.es/mbclinica/docs/recursos/12/medios-de-cultivo.pdf.