一、試驗介紹
氨基酸脫羧酶是細菌為了更好的適應環(huán)境的生長(cháng)和存活而進(jìn)化的一種機制,當細菌生長(cháng)的環(huán)境由于發(fā)酵各種碳水化合物產(chǎn)酸過(guò)多而不利于生長(cháng)時(shí),就會(huì )誘導細菌產(chǎn)生氨基酸脫羧酶,將氨基酸的羧基脫去形成堿性的胺類(lèi)化合物,中和偏酸的環(huán)境。
不同的細菌具有的氨基酸脫羧酶不同,一般常見(jiàn)的有賴(lài)氨酸脫羧酶、鳥(niǎo)氨酸脫羧酶和精氨酸雙水解酶,通過(guò)對這些酶的測定,可以做為細菌生化特性鑒定的手段之一。
二、培養基配方
成分 |
氨基酸脫羧酶試驗管 |
氨基酸脫羧酶對照管 |
蛋白胨 |
5g/L |
5g/L |
牛肉浸粉 |
3g/L |
3g/L |
葡萄糖 |
1g/L |
1g/L |
溴甲酚紫 |
0.02g/L |
0.02g/L |
氨基酸(賴(lài)氨酸、鳥(niǎo)氨酸或精氨酸) |
5g/L |
/ |
pH |
6.8±0.2 |
注:氨基酸要使用L型的,如果是DL混合型的氨基酸,用量要加倍。
三、試驗方法和原理
將待測菌株制成約109CFU/mL的菌懸液,吸取50-100μL接種至氨基酸脫羧酶試驗管(賴(lài)氨酸脫羧酶肉湯、鳥(niǎo)氨酸脫羧酶肉湯或精氨酸雙水解酶肉湯)和氨基酸脫羧酶對照管,并覆蓋無(wú)菌液體石蠟隔絕空氣,置36±1℃或適宜的條件下培養。
原理:細菌在氨基酸脫羧酶對照管中生長(cháng)后,分解培養基中的葡萄糖產(chǎn)酸,導致培養基pH下降,因此對照管會(huì )由原來(lái)的紫色變?yōu)辄S色;在氨基酸脫羧酶試驗管中生長(cháng)先分解葡萄糖產(chǎn)酸,顏色由紫變黃,酸性條件下誘導細菌產(chǎn)生氨基酸脫羧酶,分解試驗管中的氨基酸產(chǎn)堿,中和之間的酸性環(huán)境,培養基的pH上升,顏色由黃色由變?yōu)榱俗仙,若細菌沒(méi)有氨基酸脫羧酶,則相應的試驗管仍然會(huì )是黃色,不會(huì )是紫色。所以最終觀(guān)察結果時(shí),若對照管與試驗管同為黃色,即為相應的氨基酸脫羧酶陰性;若對照管為黃色而試驗管為紫色,說(shuō)明細菌的氨基酸脫羧酶是陽(yáng)性的。
圖1:左側分別為賴(lài)氨酸脫羧酶試驗管紫色和氨基酸脫羧酶對照管黃色(賴(lài)氨酸脫羧酶反應可判為陽(yáng)性)右側分別為賴(lài)氨酸脫羧酶試驗管和氨基酸脫羧酶對照管均呈黃色(賴(lài)氨酸脫羧酶反應可判為陰性)。
覆蓋石蠟的目的一方面是阻止氧氣將細菌產(chǎn)生的酸氧化成堿性物質(zhì),另一方面是厭氧環(huán)境有利于脫羧酶的產(chǎn)生。
注:有些細菌的氨基酸脫羧酶產(chǎn)生較慢,若觀(guān)察不到陽(yáng)性結果,可延長(cháng)培養2-4天再觀(guān)察。
四、對照管的意義
對照管變黃的原因,是細菌在厭氧條件下分解葡萄糖產(chǎn)酸導致培養基pH下降,溴甲酚紫由紫色變?yōu)榱它S色。但根據細菌對葡萄糖利用的方式,可將細菌分為3種類(lèi)型,第一類(lèi)是發(fā)酵型細菌(常見(jiàn)的大腸桿菌、沙門(mén)氏菌、志賀氏菌等腸桿菌科均屬此類(lèi)),在有氧或無(wú)氧條件下均可以分解葡萄糖產(chǎn)酸;第二類(lèi)是氧化型細菌(如銅綠假單胞菌),只能在有氧的條件下分解葡萄糖產(chǎn)酸,在無(wú)氧條件下不能生長(cháng)或不能分解葡萄糖產(chǎn)酸;第三類(lèi)是產(chǎn)堿型細菌(如糞產(chǎn)堿桿菌),不管有氧無(wú)氧條件下,均不能分解葡萄糖產(chǎn)酸。細菌的類(lèi)型可以通過(guò)O/F發(fā)酵試驗鑒定。通過(guò)以上三種類(lèi)型的細菌可以發(fā)現,只有當細菌是發(fā)酵型的,氨基酸對照管才會(huì )變成黃色,若細菌為氧化型或產(chǎn)堿型,氨基酸對照管是不會(huì )變黃的(因為不能在厭氧條件下分解葡萄糖產(chǎn)酸)。
而氨基酸脫羧酶試驗管的顏色如果是紫色,那么就有兩種可能:1是細菌根本沒(méi)有利用里面的糖和氨基酸,或者只利用了氨基酸,所以培養基pH沒(méi)有發(fā)生過(guò)變化,還是一開(kāi)始的紫色;2是細菌先分解葡萄糖產(chǎn)酸再將氨基酸脫羧產(chǎn)堿,所以培養基最終也是紫色。問(wèn)題在于我們最終只看到了紫色,無(wú)從知曉究竟細菌是1還是2,所以就需要對照管來(lái)幫助判斷。如果對照管呈現黃色,試驗管呈現紫色,那么我們就可以確定細菌是通過(guò)2反應的,可以確認相應的氨基酸脫羧酶反應為陽(yáng)性。
五、如果在實(shí)際菌株鑒定時(shí),遇到了對照管是紫色的情況,又該如何判定呢?
第一種情況:就是遇到了氧化型或產(chǎn)堿型的細菌,培養后的對照管顏色與初始的紫色基本沒(méi)有明顯變化,這種情況下無(wú)法判斷細菌的氨基酸脫羧酶的陰陽(yáng)性。此氨基酸脫羧酶方法僅能檢測發(fā)酵型細菌的反應。
圖2:從左至右分別為賴(lài)氨酸脫羧酶試驗管和氨基酸脫羧酶對照管,均為紫色,且生長(cháng)不明顯,表明細菌很可能為需氧型細菌,此現象不能進(jìn)行陰陽(yáng)性判斷
第二種情況:即使是發(fā)酵型細菌,分解葡萄糖產(chǎn)酸的能力也是有區別的,有些細菌分解葡萄糖產(chǎn)酸能力很強(如大腸桿菌),對照管就會(huì )變成很明顯的黃色,而有些細菌雖然能分解葡萄糖,但產(chǎn)酸的能力相對弱一些(如奇異變形桿菌),或者能分解培養基中少量的蛋白胨產(chǎn)生少量的堿,導致培養基的pH下降幅度沒(méi)有那么大,對照管的顏色變化沒(méi)有那么明顯,就可能遇到灰色、淺灰紫色,淺黃綠色等不同的顏色。在這種情況下,如果細菌具有氨基酸脫羧酶,就會(huì )在試驗管產(chǎn)生更多的堿,試驗管的紫色就會(huì )明顯比對照管深許多,有明顯的色差,這種情況下也是可以判定為相應的氨基酸脫羧酶陽(yáng)性反應。若細菌不具有氨基酸脫羧酶,則試驗管的顏色變化會(huì )與對照管同步,外觀(guān)上表現為沒(méi)有色差,僅比初始的紫色變淺了一些,這種情況下也是可以判定為陰性反應。
圖3:左側分別為賴(lài)氨酸脫羧酶試驗管和氨基酸脫羧酶對照管,均呈現淺灰色,無(wú)明顯色差,也可判為賴(lài)氨酸脫羧酶陰性;右側分別為精氨酸雙水解酶試驗管、賴(lài)氨酸脫羧酶試驗管、氨基酸脫羧酶試驗管,精氨酸脫羧酶試驗管明顯呈現比對照管更深的紫色,而賴(lài)氨酸脫羧酶試驗管則與對照管呈現顏色接近的淺紫色,可判為精氨酸雙水解酶陽(yáng)性,賴(lài)氨酸脫羧酶陰性。
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