Микробы

К окислительным (аэробным) относятся вызываемые микро­организмами биохимические процессы, протекающие с участием кислорода воздуха.

Большинство аэробных микроорганизмов окисляют органи­ческие вещества в процессе дыхания до С02 и Н2О. Однако некоторые окисляют их лишь частично. Конечными продуктами такого неполного окисления чаще являются кислоты. Поскольку эти продукты сходны с теми, которые образуются при брожениях, некоторые процессы неполного окисления условно называют окислительными брожениями.

Некоторые из этих окислительных процессов используют в промышленности.

Уксуснокислое брожение

Уксуснокислое брожение — это окисление бактериями эти­лового спирта в уксусную кислоту:

СН3СН2ОН + О2'=СН3СООН + Н2О.

Такое брожение было известно еще в глубокой древности. В оставленном на воздухе сосуде с виноградным вином или пивом через день-два на поверхности напитков появлялась серо­ватая пленка, они мутнели и прокисали.

Химизм уксуснокислого брожения.

При уксуснокислом бро­жении реакция окисления этилового спирта протекает в две стадии: сначала образуется уксусный альдегид, который затем окисляется в уксусную кислоту:

2СН8СН2ОН + О2 -> 2СН3СНО + 2Н2О; 2СН8СНО + 02 -* 2СН8СООН.

Возбудителем уксуснокислого брожения является уксусный гриб (Mycoderma aceti)

Уксуснокислые бак­терии представляют собой грамотрицательные, палочковидные, бесспоровые, строго аэробные организмы. Среди них есть под­вижные и неподвижные бактерии. Оyи кислотоустойчивы, и не­которые могут развиваться при рН среды до 3,2.

Уксуснокислые бактерии имеют родовое название Acetobacter.

В настоящее время описано около 20 видов этих бактерий, важнейшими из них являются: A. aceti, A. pasteurianum, А. огleanense, A. xylinum, A. schutzenbachii. Эти бактерии разли­чаются размерами клеток, устойчивостью к спирту, способ­ностью накапливать в среде большее или меньшее количество уксусной кислоты и другими признаками. Например, Aacetiнакапливает в среде до 6% уксусной кислоты, A. orleanense — до 9,5%, Aschutzenbachii — до 11,5%, aAxylinum — до 4,5%. A. acetiи Aschutzenbachiiвыдерживают довольно высокую концентрацию спирта —до 9—11%, aA. xylinum — лишь 5—7%.

Оптимальная температура роста для различных уксуснокис­лых бактерий 20—35° С. Некоторые из них способны синтезиро­вать витамины Вь В2, Bi2, однако многие сами нуждаются в ви­таминах и прежде всего в пантотеновой кислоте. Уксуснокислые бактерии часто встречаются в виде длинных нитей и многие образуют пленки на поверхности субстрата. Например, для A. pasteurianum характерна пленка сухая морщинистая, для A. xylinum— мощная, хрящевидная. Некоторые бактерии сплош­ной пленки не образуют, а дают только островки ее на поверх­ности жидкости или «кольцо» около стенок сосуда. Появление пленок связано с ослизнением клеточных оболочек.

Уксуснокислым бактериям свойственна изменчивость формы клеток. В неблагоприятных условиях развития бактерии приоб­ретают необычную форму — толстые длинные нити, иногда раз­дутые, уродливые клетки/

Уксуснокислые бактерии широко распространены в природе, они встречаются на зрелых плодах, ягодах, в квашеных овощах, вине, пиве, квасе.

Практическое использование уксуснокислого брожения.

На уксуснокислом брожении основано промышленное получение

уксуса для пищевых целей. До настоящего времени еще сохра­нился старинный «медленный» способ производства уксуса из вина. Подкисленное уксусом и разбавленное водой вино нали­вают в открытые чаны (бочки) и вносят кусочки пленки уксус­нокислых бактерий A orleanense- Бактерии развиваются на поверхности вина, окисляют спирт, и вино превращается в уксус. Процесс идет очень медленно. Готовый уксус частично сливают из-под пленки и добавляют новую порцию вина. Так одну и ту же пленку используют длительное время.

В промышленности для производства уксуса обычно приме­няют быстрый способ.

Окисление других спиртов и сахара уксуснокислыми бакте­риями. Уксуснокислые бактерии могут окислять не только эти­ловый, но и другие одноатомные спирты, например пропиловый в пропионовую кислоту, бутиловый — в масляную. Метило­вый спирт и высшие одноатомные спирты эти бактерии не окисляют.

Некоторые уксуснокислые бактерии окисляют до соответ­ствующих кислот сахара альдозы, например глюкозу в глюко-новую кислоту:

2СН2ОН (СНОН)4 СНО + О2 -> 2СН2ОН (СНОН)4СООН,

Превращение глюкозы в глюконовую кислоту известно как глюко.новокислое брожение. Глюконовая кислота при­меняется в медицине и ветеринарии.

В качестве возбудителей этого брожения используют уксус­нокислые бактерии, устойчивые к повышенному содержанию глюкозы и глюконовой кислоты. Кроме уксуснокислых бактерий, глюконовую кислоту в глюкозосодержащих субстратах образуют некоторые флуоресцирующие бактерии (например, Ps. fluores-cens) и некоторые плесневые грибы из родов Aspergillus и Реnicillium, которые также используются в промышленности.