При изучении свойств микроорганизмов, для получения биомассы необходимо размножать и выращивать их в условиях лаборатории. Культивирование, или выращивание, микроорганизмов возможно лишь при создании определенных условий для их жизнедеятельности. Большинство бактерий, дрожжи, плесени и часть простейших культивируются на искусственных питательных средах. Вирусы, риккетсии и некоторые простейшие способны размножаться только в живых клетках, культуре тканей, курином эмбрионе или в организме животного.
Искусственные питательные среды, применяющиеся для культивирования микроорганизмов, должны содержать все питательные вещества — белки, жиры, углеводы; вещества, необходимые для роста и размножения микробов. Источниками азота могут быть различные неорганические и органические соединений, источником углерода — углеводы, спирты, определенные кислоты. Для культивирования некоторых микроорганизмов необходимо добавление жиров, парафина, воска. Большинство гетеротрофов, особенно патогенных, культивируют в средах, содержащих кровь, сыворотку, сложные органические вещества, витамины, ионы металлов.
Осмотические условия, необходимые для жизнедеятельности микробов, создают в питательной среде добавлением хлорида натрия или определенным сочетанием солей фосфата натрия и фосфата калия. Для большинства микробов изотонична питательная среда, содержащая 0,5% хлорида натрия. При повышенном содержании солей наблюдаются явления плазмолиза, когда клетка отдает воду, сморщивается и погибает. При пониженном содержании соли, наоборот, отмечаются явления плазмоптиза: клетка набухает, впитывая в себя воду, и лопается.
Определенная реакция среды — водородный показатель, который определяется соотношением водородных (Н+) и гидроксильных (ОН-) ионов, является непременным условием успешного культивирования микробов. Водородный показатель обозначается символом рН. Он представляет собой логарифм числа абсолютной концентрации водородных ионов в среде, взятый с обратным знаком. В принятом обозначении рН нейтральной реакции соответствует 7,0. В этом случае число водородных ионов равно числу гидроксильных. Показатель ниже 7,0 указывает на кислую реакцию, выше 7,0 — на щелочную. Большинство патогенных микроорганизмов успешно культивируют при слабощелочной реакции питательных сред, рН которой равен 7,2—7,4. Однако холерный вибрион растет при рН 7,8—8,5, а для культивирования дрожжей и плесеней необходима кислая реакция среды (рН 5,0—5,5).
Питательные среды должны содержать также достаточное количество воды, быть по возможности прозрачными обязательно стерильными, т. е. до посева в них не должны находиться микроорганизмы.
Температура выращивания должна быть оптимальной для данного вида микроорганизмов. Большинство возбудителей инфекционных заболеваний размножается при 37°С. Однако для отдельных видов оптимальная температура культивирования несколько ниже: для возбудителя чумы 28°С, для спирохет и некоторых простейших — лейшманий 28—29°С. Грибы можно выращивать и при более низких температурах. Выращивание микроорганизмов на питательных средах производят в специальных аппаратах — термостатах, в которых и поддерживают оптимальную температуру.
