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细说“三糖铁”

2020.9.10

  三糖铁试验通过测试细菌发酵糖以及产生H2S的能力,对其进行初步鉴定。细看三糖铁的配方,其中含有三种糖:乳糖、蔗糖和葡萄糖,而且葡萄糖的含量为0.1%,是乳糖、蔗糖含量的十分之一。事实上,用三糖铁琼脂进行糖发酵试验的巧妙之处,就是在于葡萄糖的含量、葡萄糖/乳糖(蔗糖)的比例,以及与18-24h培养时间的配合。

  三糖铁试验中葡萄糖的发酵有两种途径,一是在培养基斜面上进行的有氧代谢。葡萄糖发酵后的中间产物丙酮酸,在有氧的条件下,通过三羧酸循环完全分解,产生CO2、水。

  另一种是在三糖铁底层进行的无氧代谢。葡萄糖在厌氧的条件下,通过EMP途径分解为丙酮酸,丙酮酸再进一步分解产生各种稳定的终产物:乳酸等有机酸、醛、醇、CO2、H2。

  三糖铁培养基中所用的酸碱指示剂是酚红,其在酸性条件下(pH<6)显黄色,在碱性条件下(ph>8.4)显红色。对于不发酵乳糖、蔗糖的沙门氏菌,培养开始后细菌先利用低含量的葡萄糖产生丙酮酸,斜面变为黄色。在有氧的条件下,丙酮酸继续分解为CO2和水。培养后18-24h,三糖铁斜面中低含量(0.1%)的葡萄糖已完全分解为CO2和水,细菌开始以培养基中的蛋白胨作为营养,分解蛋白胨产氨,培养基斜面中的酚红指示剂,显示为红色的碱性反应。

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  培养后18-24h,在三糖铁的底层,葡萄糖在厌氧的条件下分解形成有机酸,一些有机酸继续分解为CO2和H2 ,但在培养基底层中仍有部分有机酸存在,导致酚红指示剂显示为黄色的酸性反应(见图1)。

  对于发酵葡萄糖和乳糖的大肠埃希氏菌、双相亚利桑那菌,以及发酵葡萄糖和蔗糖的普通变形杆菌。培养后18-24h,三糖铁斜面中较高含量的乳糖(蔗糖),还没有完全分解,中间产物丙酮酸仍然存在,此时培养基斜面中的酚红指示剂,显示为黄色的酸性反应。而在三糖铁的底层,乳糖(蔗糖)在厌氧的条件下分解形成大量有机酸,培养基底层中的酚红指示剂,也显示为黄色的酸性反应(见图2)。

  对于乳糖、蔗糖和葡萄糖都不发酵的粪产碱杆菌,由于不能利用三糖铁中的糖,细菌是以培养基中的蛋白胨为营养,分解蛋白胨产氨,导致培养基斜面和底层中的酚红指示剂,均显示为红色的碱性反应(见图3)。在三糖铁琼脂上只有出现这种反应时,才可确定待测菌为非沙门氏菌。

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  三糖铁配方中的硫代硫酸钠和硫酸亚铁铵,是检测H2S的指示剂。一些细菌在酸性的条件,将硫代硫酸钠还原并产生H2S,H2S与硫酸亚铁铵中的铁离子形成黑色的硫化亚铁沉淀(见图4)。

  操作步骤及要点

  1、准备三糖铁琼脂时,斜面的长度与底层的高度最好一致。为了产生良好的厌氧环境,底层的高度应不小于3 cm.

  2、待测菌宜来自沙门氏菌选择性培养基上可疑菌落,其他来源的未知菌应确保是触酶阳性的革兰氏阴性菌,另外还应进行氧化酶试验,以区分氧化酶阳性的非发酵菌。

  3、从待测菌菌落的中心部位挑取菌苔,以免混入杂菌。在实际检测工作中,有时候发现在沙门氏菌选择性培养基上菌落非常典型,但其三糖铁试验的结果却难以解释。出现这种情况时,应考虑是否存在接种的菌株不纯的问题。为避免混入杂菌,也可将选择性培养基上可疑菌落进行纯培养后,再挑单个菌落进行测试。

  4、用接种针进行接种,切记不要用接种环,否则会插裂琼脂破坏厌氧环境,并可能导致误判产气结果。

  5、通常的接种顺序,是先在斜面划线,再于底层穿刺。笔者觉得最好先穿刺底层,再于斜面划线,这样可以防止在培养基底层漏种细菌。其实只要穿刺并确保斜面及底层都接种了细菌,斜面的划线接种已显得不是辣么铁别重要了。

  6、接种完成后,不要将试管帽旋紧或试管塞塞紧,以免影响斜面氧气的供应和葡萄糖的有氧代谢。

  7、将完成接种的三糖铁琼脂,置于36℃培养18-24h。

  结果观察

  糖发酵的结果观察

  糖发酵的结果是通过培养基的颜色变化来观察。三糖铁试验的培养时间是18-24h,应在这个时间范围内观察的结果,不能提早也不要延迟。

  这是因为,对于只发酵葡萄糖的细菌,如果过早观察结果(比如培养后12h或更早),此时斜面中少量的葡萄糖尚未分解完全,存在中间产物丙酮酸导致斜面呈现黄色的酸性反应,以致错误地判断该菌发酵乳糖(蔗糖)。如果延迟观察结果(比如培养后48h以上),此时底层的葡萄糖也完全分解了,细菌开始分解蛋白胨产氨,底层和斜面都出现红色的碱性反应,以致错误地判断该菌对三种糖均不发酵。

  很多时候由于H2S的大量产生,三糖铁琼脂底层全部变黑,无法观察底层糖发酵的结果(见图4)。因此,有检验员在培养基底层接种时,不把接种针穿刺至试管底部,而是留出一段底层不接种细菌,以便于糖发酵结果的观察。其实出现三糖铁琼脂底层全部变黑时,可直接判断为底层产酸。因为有研究表明,在三糖铁琼脂上产H2S的细菌,同时也发酵糖产酸产气。所以各位亲,不要怕黑,还是一针到底吧。

  另外小声讲一句,培养时将三糖铁琼脂的试管塞旋松,还可以减缓H2S的过量产生哈。这个小秘诀,一般人我不告诉他!嘿嘿~

  需要提醒的是,当培养基的斜面和底层都出现红色碱性反应,并确定待测菌为非沙门氏菌时,应仔细检查穿刺线和斜面的划线,观察是否有细菌生长的迹象,以排除漏种细菌的情况。

  对观察的结果应及时进行记录,可将培养后的三糖铁琼脂置冰箱冷藏不超过四天,但不能用冷藏后的三糖铁琼脂,再次进行结果的判读。

  02

  产H2S结果观察

  当三糖铁琼脂出现黑色沉淀,黑色沉淀蔓延至整个底层并掩盖酸性反应,甚至斜面上也出现少量黑色沉淀;或者黑色沉淀蔓延底层并没有掩盖酸性反应;或者在底层的顶部出现一圈黑色环时,均判断为产H2S。

  还要说明的是,一些在克氏双糖铁琼脂上产H2S的菌株,在三糖铁琼脂上却不产H2S,这可能是蔗糖抑制了还原硫代硫酸钠的酶。另外,也不是所有H2S阳性的沙门氏菌,在三糖铁琼脂上都产H2S。

  03

  产气的结果观察

  首先需要指出的是,产气是指产CO2和H2,并不是指产H2S。当培养基中出现以下现象之一,可判断为产气:培养基内有单个或多个气泡;培养基开裂;培养基从试管底部全部上移,在试管底出现空腔;在试管的一侧,培养基出现缺口或凹陷(见图2)。

  结果记录

  三糖铁试验的结果记录,宜用规范的方式,常见的套路是先描述斜面的反应,再描述底层的反应,中间用斜杠隔开。例如,肠炎沙门氏菌三糖铁试验的典型反应为,斜面产碱,底层产酸产气,产H2S。其结果可按如下方式记录:

  K/Ⓐ,H2S

  注:K代表产碱,A代表产酸,○代表产气,H2S代表产硫化氢。


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