Життєдіяльність і значення оцтовокислих бактерій

Зміст

  • Опис мікроорганізмів
  • Середовище проживання
  • Життєдіяльність
  • Неповне окислення
  • Повне окислення
  • Негативні властивості
  • Застосування

Оцтовокислі бактерії (acetobacteraceae) – це одноклітинні організми. Вони є облігатними аеробами. Це мікроорганізми, для життєдіяльності яких потрібно вільний кисень. Облігатні, або строгі, аероби припиняють свій ріст і розвиток за відсутності вільного кисню. Свою назву це сімейство отримало через те, що його представники отримують енергію за рахунок окислення етанолу до оцтової (метанова) кислоти. Етанол – це той же етиловий або винний спирт, у народі – алкоголь, а частіше просто «спирт».

Фото бактерій під мікроскопом

Опис мікроорганізмів
Зовні оцтовокислі бактерії нагадують короткі циліндри або палички, що видно на фото. Їх коротка характеристика:

в залежності від виду їх діаметр може становити від 0,5 до 1 мкм (0,005-0,001 мм);
довжина коливається в діапазоні 1,2-1,8 мкм (0,0012-0,0018 мм), а у деяких різновидів доходить до 3 мкм (0,003 мм);
при несприятливих зовнішніх умовах клітини буквально здуваються, набуваючи гігантські розміри і іноді досягаючи в довжину 30-40 мкм (0,03-0,04 мм);
можуть розташовуватися відокремлено, але частіше об’єднуються попарно або утворюють великі групи у вигляді ланцюжків, що можна побачити на фото, які зроблені за допомогою електронного мікроскопа;
на поверхні рідин утворюють плівку, судячи за наявними фото;
на щільному поверхні об’єднуються у великі гладкі, слизові, блискучі колонії без кольору.
Для молодих клітин характерна активна рухливість. Переміщення здійснюється за рахунок джгутиків, розташованих на одному або обох полюсах і зовні нагадують вії.

У сімейство входить більше 20 пологів, кожен з яких містить кілька видів. Для нас становлять інтерес два роди: Acetobacter і Gluconobacter. Саме вони є причиною оцтовокислого бродіння. Далі під оцтовокислих бактерії будуть матися на увазі представники цих двох пологів.

Середовище проживання
Оцтовокислі бактерії, як показує характеристика їх харчування, є мешканцями середовищ бродіння. Найчастіше вони розмножуються відразу ж за дріжджами, використовуючи який вони виділяють спирт. Тому в природі їх можна виявити на наступних продуктах:

сахаросодержащие стиглі і перестиглі фрукти та овочі;
зрілий виноград, особливо загнили грона, що відмінно видно на фото, зроблених навіть без допомоги збільшення;
квітковий нектар та інші.
Бактерії acetobacter у виноробстві

Особливо багато їх у скислих фруктових соках, непастеризованном пиві, вині, спиртової бражке, сидрі і т.д. Як оцтовокислі, так і молочнокислі бактерії присутні в кефірі та інших кисломолочних продуктах, є невід’ємними учасниками процесу квашення та засолювання овочів, мочіння яблук.

Оцтовокислих бактерії висувається багато вимог до середовища проживання. Оптимальною для їх росту є кислотність в межах 5,4-6,3, але при цьому вони добре ростуть і при менших показниках. У перші дві доби свого існування клітини активно засвоюють вуглекислий газ, після чого необхідність у ньому відпадає.
Велике значення для їх розвитку має температура. Практично для всіх видів цього сімейства бактерій нижньою межею є -6 … -10 ° С. Верхня межа становить + 35 … + 45 ° С. Температурні межі непостійні, так як вони знаходяться у взаємозв’язку з іншими характеристиками середовища. Тому в природі бактерії відмінно себе почувають на багатих поживними речовинами продуктах, в яких відбувається бродіння, при постійному доступі вільного кисню.

Прийнято вважати, що визначальне значення в поширенні цих бактерій має плодова мушка дрозофіла, як можна побачити на фото, і оцтові угріци (вид круглих черв’яків).

плодова мушка дрозофіла

Життєдіяльність
Оцтовокислі бактеріальні клітини розмножуються поділом. При сприятливих умовах кожні 30 хвилин їх кількість подвоюється. Всього лише за 12:00 одна клітина може дати 17000000 нащадків!

До переліку основних сполук, які можуть окислюватися оцтовокислих бактерії, відносять одно- і багатоатомні спирти і моносахариди (глюкоза, галактоза, ксилоза, ксиліт). Найбільш характерним для оцтовокислих бактерій є процес окислення етилового спирту з отриманням оцтової кислоти.

Окислення, вироблене бактеріями, може бути двох видів.

Неповне окислення
Відбувається часткове окислення з отриманням похідних з’єднань. Наприклад, бактерії Gluconobacter oxydans і Acetobacter suboxydans окислюють глюкозу в глюконовую кислоту, а сорбіт – в сорбозу. До такого окисленню відноситься і згадане вище перетворення етанолу в оцтову кислоту.

Повне окислення
Його здійснює більшість представників роду Acetobacter. Так, Acetobacter peroxydans після вичерпання запасів етилового спирту починає використовувати для харчування оцтову кислоту, даючи на виході воду і діоксид вуглецю (вуглекислий газ). Така унікальна особливість, відома як переокислення, не є спадковою – вона виробляється в ході розвитку клітин оцтовокислих бактерій і їх адаптації до кислого середовища.

Бактерія Acetobacter під мікроскопом

Цікавою особливістю мають Acetobacter xylinum, які здатні синтезувати целюлозу, що доступно тільки водоростям і рослинам. До того ж одержувана целюлоза настільки незвичайна, що навіть служить продуктом харчування для філіппінців.

Спільною рисою для всього сімейства бактерій є здатність утвореної ними плівки підніматися по стінках судин.

Негативні властивості
Оцтовокислі бактерії, будучи учасниками процесів бродіння, завдають шкоди плодам. Для винограду вони вважаються патогенними. Шкода цих бактерій при консервації або засолюванні полягає в ризику перекисання овочів.

У пиві й вині практично завжди містяться оцтовокислі мікроорганізми. Сама їх присутність не приносить шкоду. Але як тільки буде забезпечений доступ повітря, бактерії активізуються і в продуктах почнеться уксуснокислое бродіння (скисання). У вині утворюватиметься оцтова кислота, яка через більшої щільності опускається на дно ємності. У результаті провину може бути заподіяна непоправної шкоди за рахунок появи неприємного запаху і різкого кислого смаку. Процес може тривати до повного перетворення вмісту в оцет. Аналогічний процес завдає шкоди і смаку пива, роблячи його кислим.

Скисание вина

Застосування
Шкода оцтовокислого бродіння може обернутися користю для людини. Ось кілька прикладів його використання:

У промисловому виробництві столового оцту з вина або розведеного спирту використання оцтової кислоти, що додається в невеликих кількостях в продукт, прискорює бродіння і отримання оцту.
Окислення сорбіту в сорбозу використовується для синтезу аскорбінової кислоти (вітаміну С).
Дріжджі разом з оцтовокислих бактерії мають вирішальне значення при мочіння яблук.
У виробництві кефіру, де для закваски використовуються спеціальні природні зерна, що є симбіозом грибного міцелію і бактерій, однією зі складових є бактерії роду оцтовокислих Acetobacter.
У всіх кисломолочних продуктах паралельно з молочнокислим бродінням йде і уксуснокислое, але набагато менш виражене. Тобто праця над створенням кефіру і сиру оцтовокислих і молочнокислих бактерій є спільним.
Acetobacter xylinum під мікроскопом
Acetobacter xylinum

У домашніх умовах все ще популярно вирощування чайного (японського) гриба Medusomyces. Він являє собою симбіоз оцтовокислих бактерій Acetobacter xylinum (на фото) і дріжджового гриба Saccharomyces. У результаті солодкий чай перетворюється на кислуватий квас, користь якого укладена в його складному складі з оцтової, лимонної, щавлевої та інших кислот, етилового спирту, ферментів і вітамінів. Крім того, в ньому міститься бактеріоцідін – з’єднання з властивостями антибіотика.

Посилання на основну публікацію