TSI試験

TSI試験 (Triple Sugar Iron Test) の概要

TSI試験とは、微生物学で用いられる微生物の鑑別方法の一つで、主に腸内細菌などの細菌の糖発酵能力と硫化水素の生成能力を調査します。この試験で使用される培地は、TSI斜面培地と呼ばれます。TSI試験を通じて、特にSalmonella属やShigella属といった特定の菌を同定することが可能です。

TSI斜面培地について

TSI斜面培地の調製は、複数の成分を混ぜ合わせることで行います。具体的には、寒天粉末、フェノールスルホンフタレイン（pH感受性染料）、ラクトース（1%）、スクロース（1%）、グルコース（0.1%）を試験管に入れます。その後、チオ硫酸ナトリウムや硫酸鉄(II)または硫酸アンモニウム鉄(II)を加え、均一になるように十分に撹拌します。この混合物をオートクレーブで滅菌し、冷却する際に固化させることで、培地は斜めの形状を形成します。この斜面の形状は、酸素濃度が異なる好気・嫌気条件を作り出します。

TSI寒天培地は、細菌がラクトースを発酵する能力を測定するために作られたKligler's iron agarを基にしており、スクロースの発酵能も調査するためにこの糖も含まれています。

試験結果の解釈

TSI試験の目的は、培地に含まれる三種類の糖の分解能や、それによって生じる副産物の違いを分析して、細菌の発酵能力を評価することです。細菌が糖を発酵させる過程では通常、酸が生成され、この酸は培地のpHを変えることでフェノールスルホンフタレイン（フェノールレッド）を変色させます。この変色によって、グルコースの発酵が行われた場所を示し、ラクトースやスクロースとの差異を見分ける手助けとなります。

また、TSI斜面培地は好気条件と嫌気条件に分かれており、斜面部分は酸素を含む空気に触れ、内部は空気がなくなるため、細菌の環境によって異なる反応を引き起こします。嫌気条件下で活動する菌は、チオ硫酸アニオンを最終電子受容体とし、これを硫化物に還元します。このプロセスで生成される硫化水素（H2S）は、培地内の硫酸鉄(II)と反応し、黒い沈殿物である硫化鉄(II)を形成します。これに該当する細菌には、Salmonella属やProteus属、Citrobacter属、Edwardsiella属が含まれます。

非ラクトース発酵性でグルコースを発酵する細菌では、植菌後数時間すると斜面および低部が黄変し、24時間後には斜面部と高層部が赤に戻ります。ラクトースとグルコース両方を発酵する細菌では、酸が大量に生成され培地全体が黄色になりますが、硫化水素の生成による黒色沈殿が高層部分の変色を覆い隠すことがあります。特に、Salmonella enterica Typhi血清型は、高層部と斜面部の境界で黒変を引き起こします。

さらに嫌気的条件下では、多くの細菌はチオ硫酸を電子受容体として利用し、水素ガスに還元される過程を経て、これが高層部から底部に向かって発生します。水素ガスは可溶性が低いため、特定の場所に泡が観察されることもあります。水素ガスの発生は、培地が上に持ち上がることで試験管底部に隙間を生じさせたり、培地に亀裂を作ることもあります。対照的に、二酸化炭素ガスは水素ガスよりも可溶性が高いため、泡の発生や上述の現象を引き起こすことはありません。

このように、TSI試験は細菌の特性を判別するために非常に有用な手法であり、微生物学における重要な技術として広く利用されています。

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