Medios de Cultivo

Un medio de cultivo es un conjunto de nutrientes, factores de crecimiento y otros componentes que crean las condiciones necesarias para el desarrollo de microorganismos.

Los medios de cultivo en la industria alimentaria son preparaciones nutritivas diseñadas para favorecer el crecimiento, el aislamiento y permitir el control de calidad, ayudando a identificar posibles contaminaciones.

La diversidad metabólica de los microorganismos es tan grande que la variedad de métodos y medios de cultivo es enorme, no existiendo un método de cultivo universal adecuado para todos ellos, ni siquiera refiriéndonos a las bacterias con exclusividad.

Tipos de Medios de Cultivo

• Medios generales: Son aquellos que permiten el crecimiento de una gran variedad de microorganismos.
• Medios de enriquecimiento: Son aquellos que favorecen el crecimiento de un determinado tipo de microorganismo sin llegar a inhibir totalmente el crecimiento de los demás.
• Medios selectivos: Son aquellos que permiten el crecimiento de un microorganismo determinado, inhibiendo el desarrollo de los demás.
• Medios diferenciales: Son aquellos en los que se pone de manifiesto alguna característica particular que un determinado tipo de microorganismo posee.

Constituyentes Habituales de los Medios de Cultivo

1. Agar: Se utiliza como agente gelificante para dar solidez a los medios de cultivo. En el agar bacteriológico, el componente dominante es un polisacárido que se obtiene de ciertas algas marinas y que presenta la indudable ventaja de que, a excepción de algunos microorganismos marinos, no es utilizado como nutriente.
2. Extractos: Su preparación consiste en que ciertos órganos o tejidos animales (carne, hígado, cerebro, semillas, etcétera) son extraídos con agua y calor y posteriormente concentrados hasta la forma final de pasta o polvo. Estos preparados deshidratados son a menudo empleados en la elaboración de los medios de cultivo. Los más utilizados son el extracto de carne, levadura y de malta.
3. Peptonas: Son mezclas complejas de compuestos orgánicos nitrogenados y sales minerales que se obtienen por digestión enzimática o química de proteínas animales o vegetales (soya, caseína, carne, etcétera). Las peptonas son muy ricas en péptidos y aminoácidos, pero pueden ser deficientes en determinadas vitaminas y sales minerales.
4. Sistemas amortiguadores: Para mantener el pH dentro del rango óptimo del crecimiento bacteriano, a veces es necesario añadir algunos componentes al medio de cultivo. Debido a que la mayoría de las bacterias son neutrófilas, se suelen emplear sales del tipo de los fosfatos bisódicos o bipotásicos u otras sustancias como las peptonas para prevenir la desviación del pH.
5. Indicadores de pH: Con el objetivo de poder detectar variaciones en el pH debido a fermentaciones u otros procesos, se hace necesario a veces añadir indicadores ácido-base que nos lo indiquen.
6. Agentes reductores: Con el objetivo de poder detectar variaciones en el pH debido a fermentaciones u otros procesos, se hace necesario a veces añadir indicadores ácido-base que nos lo indiquen.
7. Agentes selectivos: La adición de determinadas sustancias en un medio de cultivo puede convertirlo en selectivo. Por ejemplo, la adición de cristal violeta, sales biliares, azida sódica, telurito de potasio, antibióticos, etcétera, a la concentración adecuada, hará que actúen como agentes selectivos frente a determinados microorganismos.

Fuentes de Carbono y Nitrógeno

Los requerimientos nutricionales de cada grupo microbiano están dados por la composición química de las células que lo constituyen y por sus características genéticas, las que determinan sus propiedades físicas y su capacidad para utilizar y transformar los compuestos que se encuentran en el ambiente en que se desarrollan.

En general, los requisitos nutricionales de los microorganismos reflejan el ambiente natural en que viven. Este conocimiento y el uso de medios de cultivo de composición química definida son de primordial importancia en el estudio de la nutrición microbiana, cuyas características varían ampliamente entre los microorganismos.

Algunos tienen requerimientos nutricionales muy simples, obtienen su energía de compuestos inorgánicos y utilizan dióxido de carbono o carbonatos como fuente de carbono, en tanto que otros requieren de compuestos orgánicos con diferentes grados de complejidad.

La fuente de nitrógeno la obtienen a partir de aminoácidos o nitrógeno inorgánico en diferentes estados de oxidación, incluyendo el nitrógeno molecular. Respecto a los requerimientos de oxígeno, los microorganismos pueden vivir con diferentes concentraciones de este elemento.

Optimización del Medio de Cultivo

Los microorganismos necesitan de condiciones químicas y biofísicas apropiadas para su desarrollo. El principal objetivo de los medios de cultivo es crear un ambiente adecuado para el crecimiento, simulando las condiciones lo más cercanas posibles a las naturales, asegurando así el apropiado funcionamiento de la maquinaria enzimática de los microorganismos, lo cual implica un adecuado balance de los componentes.

Teniendo en cuenta los requerimientos de cada microorganismo en particular, se ha desarrollado una gran variedad de medios de cultivo con diferentes propósitos y usos.

Para el desarrollo y optimización de un medio de cultivo es necesario seleccionar adecuadamente los componentes a usar. Esto incluye la selección del tipo y la concentración de los diferentes nutrientes, como son fuente de carbono, energía, nitrógeno, fósforo, factores de crecimiento, entre otros. También condiciones tales como concentración de oxígeno, temperatura y pH.

En los procesos fermentativos microbianos es necesaria la optimización del medio de cultivo y las condiciones ambientales para explotar completamente el potencial de las cepas seleccionadas. De esta forma, se garantiza que el proceso sea lo más económico y productivo posible.

Mutagénesis de Cepas Microbianas

La mutagénesis es un proceso por el que se produce una mutación, es decir, un cambio hereditario en el material genético. Es una modificación que resulta estable y transmisible a las células hijas que surgen de la mitosis.

Su objetivo es analizar las mutaciones inducidas por agentes físicos, químicos y biológicos.

La razón para aislar y caracterizar una mutación es poder saber sus consecuencias, es decir, su fenotipo.

Agentes Mutagenéticos

Los agentes mutagenéticos son agentes que interactúan con el ADN, es decir, agentes que ocasionan daño al material genético. Los agentes mutagenéticos pueden ser biológicos y no biológicos.

• Los biológicos (hongos, bacterias, virus).
• Los no biológicos: físicos (entorno del medio ambiente, cambios de temperatura y tiempo), químicos (yoduro de potasio, sulfato de cobre).

Tipos de Mutación

Se clasifican según: secuencia, orden, estructura.

1. Espontánea.
2. Inducida (por agente mutagénico).
3. Silenciosas.
4. No silenciosas.
5. Heredada.
6. De novo (primera vez en el individuo).
7. 100% células afectadas.

Mecanismo de Mutación

1. Substitución (transición, transversión).
2. Deleción.
3. Inserción.

Principales Métodos de Conservación de Cepas Microbianas

Según el Tiempo que se Desea Almacenar:

1. Corto plazo: Días a semanas. Método de refrigeración, placas de agar incubadas.
2. Mediano plazo: Meses a 1 o 2 años. Congelación (debe ser a -20ºC o -80ºC con crioprotectores), conservación en aceite mineral.
3. Largo plazo: Más de 2 años, hasta décadas. Liofilización, conservación en nitrógeno líquido (-196ºC).