Жизнедеятельность и значение уксуснокислых бактерий

Уксуснокислые бактерии (acetobacteraceae) – это одноклеточные организмы. Они являются облигатными аэробами. Это микроорганизмы, для жизнедеятельности которых требуется свободный кислород. Облигатные, или строгие, аэробы прекращают свой рост и развитие при отсутствии свободного кислорода. Свое название это семейство получило из-за того, что его представители получают энергию за счет окисления этанола до уксусной (этановой) кислоты. Этанол – это тот же этиловый или винный спирт, в народе – алкоголь, а чаще просто «спирт».

Фото  бактерий под микроскопом

Описание микроорганизмов

Внешне уксуснокислые бактерии напоминают короткие цилиндры или палочки, что видно на фото. Их краткая характеристика:

  • в зависимости от вида их диаметр может составлять от 0,5 до 1 мкм (0,005-0,001 мм);
  • длина колеблется в диапазоне 1,2-1,8 мкм (0,0012-0,0018 мм), а у некоторых разновидностей доходит до 3 мкм (0,003 мм);
  • при неблагоприятных внешних условиях клетки буквально вздуваются, приобретая гигантские размеры и иногда достигая в длину 30-40 мкм (0,03-0,04 мм);
  • могут располагаться обособленно, но чаще объединяются попарно или образуют большие группы в виде цепочек, что можно увидеть на фото, которые сделаны при помощи электронного микроскопа;
  • на поверхности жидкостей образуют пленку, судя по имеющимся фото;
  • на плотной поверхности объединяются в большие гладкие, слизистые, блестящие колонии без цвета.

Для молодых клеток характерна активная подвижность. Перемещение осуществляется за счет жгутиков, расположенных на одном или обоих полюсах и внешне напоминающих ресницы.

В семейство входит более 20 родов, каждый из которых содержит несколько видов. Для нас представляют интерес два рода: Acetobacter и Gluconobacter. Именно они являются причиной уксуснокислого брожения. Далее под уксуснокислыми бактериями будут подразумеваться представители этих двух родов.

Среда обитания

Уксуснокислые бактерии, как показывает характеристика их питания, являются обитателями сред брожения. Чаще всего они размножаются сразу же за дрожжами, используя выделяемый ими спирт. Поэтому в природе их можно обнаружить на следующих продуктах:

  • сахаросодержащие спелые и перезрелые фрукты и овощи;
  • зрелый виноград, особенно загнившие гроздья, что отлично видно на фото, сделанных даже без помощи увеличения;
  • цветочный нектар и другие.

Бактерии acetobacter в виноделии

Особенно много их в скисших фруктовых соках, непастеризованном пиве, вине, спиртовой бражке, сидре и т.д. Как уксуснокислые, так и молочнокислые бактерии присутствуют в кефире и других кисломолочных продуктах, являются неотъемлемыми участниками процесса квашения и засолки овощей, мочения яблок.

Уксуснокислыми бактериями выдвигается много требований к среде обитания. Оптимальной для их роста является кислотность в пределах 5,4-6,3, но при этом они хорошо растут и при меньших показателях. В первые двое суток своего существования клетки активно усваивают углекислый газ, после чего необходимость в нем отпадает.

Большое значение для их развития имеет температура. Практически для всех видов этого семейства бактерий нижним пределом является –6…–10°С. Верхняя граница составляет +35…+45°С. Температурные пределы непостоянны, так как они находятся во взаимосвязи с прочими характеристиками среды. Поэтому в природе бактерии отлично себя чувствуют на богатых питательными веществами продуктах, в которых происходит брожение, при постоянном доступе свободного кислорода.

Принято считать, что определяющее значение в распространении этих бактерий имеет плодовая мушка дрозофила, как можно увидеть на фото, и уксусные угрицы (вид круглых червей).

плодовая мушка дрозофила

Жизнедеятельность

Уксуснокислые бактериальные клетки размножаются делением. При благоприятных условиях каждые 30 минут их количество удваивается. Всего лишь за 12 часов одна клетка может дать 17 миллионов потомков!

К перечню основных соединений, которые могут окисляться уксуснокислыми бактериями, относят одно- и многоатомные спирты и моносахариды (глюкоза, галактоза, ксилоза, ксилит). Наиболее характерным для уксуснокислых бактерий является процесс окисления этилового спирта с получением уксусной кислоты.

Окисление, производимое бактериями, может быть двух видов.

Неполное окисление

Происходит частичное окисление с получением производных соединений. Например, бактерии Gluconobacter oxydans и Acetobacter suboxydans окисляют глюкозу в глюконовую кислоту, а сорбит – в сорбозу. К такому окислению относится и упомянутое выше превращение этанола в уксусную кислоту.

Полное окисление

Его осуществляет большинство представителей рода Acetobacter. Так, Acetobacter peroxydans после исчерпания запасов этилового спирта начинает использовать для питания уксусную кислоту, давая на выходе воду и диоксид углерода (углекислый газ). Такая уникальная особенность, известная как переокисление, не является наследственной – она вырабатывается в ходе развития клеток уксуснокислых бактерий и их адаптации к кислой среде.

Бактерия Acetobacter под микроскопом

Интересной особенностью обладают Acetobacter xylinum, которые способны синтезировать целлюлозу, что доступно только водорослям и растениям. К тому же получаемая целлюлоза настолько необычна, что даже служит продуктом питания для филиппинцев.

Общей чертой для всего семейства бактерий является способность образованной ими пленки подниматься по стенкам сосудов.

Негативные свойства

Уксуснокислые бактерии, являясь участниками процессов брожения, наносят вред плодам. Для винограда они считаются патогенными. Вред этих бактерий при консервации или засолке заключается в риске перекисания овощей.

В пиве и вине практически всегда содержатся уксуснокислые микроорганизмы. Само их присутствие не приносит вред. Но как только будет обеспечен доступ воздуха, бактерии активизируются и в продуктах начнется уксуснокислое брожение (скисание). В вине будет образовываться уксусная кислота, которая из-за большей плотности опускается на дно емкости. В результате вину может быть причинен непоправимый вред за счет появления неприятного запаха и резкого кислого вкуса. Процесс может продолжаться до полного превращения содержимого в уксус. Аналогичный процесс наносит вред и вкусу пива, делая его кислым.

Скисание вина

Применение

Вред уксуснокислого брожения может обернуться пользой для человека. Вот несколько примеров его использования:

  1. В промышленном производстве столового уксуса из вина или разведенного спирта использование уксусной кислоты, добавляемой в небольших количествах в продукт, ускоряет брожение и получение уксуса.
  2. Окисление сорбита в сорбозу используется для синтеза аскорбиновой кислоты (витамина С).
  3. Дрожжи вместе с уксуснокислыми бактериями имеют решающее значение при мочении яблок.
  4. В производстве кефира, где для закваски используются специальные природные зерна, являющиеся симбиозом грибного мицелия и бактерий, одной из составляющих являются бактерии рода уксуснокислых Acetobacter.
  5. Во всех кисломолочных продуктах параллельно с молочнокислым брожением идет и уксуснокислое, но гораздо менее выраженное. То есть труд над созданием кефира и творога уксуснокислых и молочнокислых бактерий является совместным.
Acetobacter xylinum под микроскопом

Acetobacter xylinum

В домашних условиях все еще популярно выращивание чайного (японского) гриба Medusomyces. Он представляет собой симбиоз уксуснокислых бактерий Acetobacter xylinum (на фото) и дрожжевого гриба Saccharomyces. В результате сладкий чай превращается в кисловатый квас, польза которого заключена в его сложном составе из уксусной, лимонной, щавелевой и других кислот, этилового спирта, ферментов и витаминов. Кроме того, в нем содержится бактериоцидин – соединение со свойствами антибиотика.

Похожие статьи:
Загрузка...

__________________________

Остались вопросы? Задайте их в комментариях к статье, мы обязательно ответим

  • Инна

    Спасибо большое за правдивую и интересную информацию. Тот факт, что в уксусной кислоте обитают особенные микроорганизмы, для меня стало настоящим открытием. Всегда думала, что кислота — это продукт спиртовой, не имеющий ничего общего с чем-то живым. С трудящимися бактериями в молочных продуктах я знакома, можно сказать. Как сделаю простоквашу — такой аромат кисленький! Для оладушек идеально подходит такая эссенция.

  • elle

    Интересная и полезная статья. Теперь понятно, почему у меня прокисло домашнее варенье, а также сделанная мною домашняя закваска для выпечки хлеба )) при этом закваска приобрела такой приятный, фруктовый запах )) а вот кефирный грибок я выращивала дома, да только кефиру было столько, что не успевали пить ) пришлось избавиться от него, хотя домашний кефир вкуснее магазинного..