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醋酸杆菌的发酵原理与主要价值!
小杨 / 2021-09-15


醋酸杆菌是一类能使糖类和酒精氧化成醋酸等产物的短杆菌。细胞椭圆或短杆,0.8-1.2μm× 1.5-2.5μm,单生、成对偶尔成短链;细胞端尖或平。革兰氏阳性。运动,亚极生的单鞭毛或两根鞭毛。不产芽孢。极端严格好氧,化能无机营养,氧化氢、还原CO2生成乙酸。也可营化能有机营养,发酵果糖和其他底物几乎只产生乙酸。乙酸是代谢的有机终产物。不产生接触酶。最适生长温度30℃。广泛分布于水生环境中。模式种:伍氏醋酸杆菌(Acetobacterium woodii)。醋酸杆菌常存在于醋和醋的食品中。工业上可以利用醋酸杆菌酿醋、制做醋酸和葡萄糖酸等。 

一、形态特征
细胞呈椭圆形杆状,革兰氏染色阳性,无芽孢,有鞭毛或无鞭毛,不产色素,液体培养形成菌膜。 

二、生化特性
化能异养型,能利用葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、酒精作为碳源,可利用蛋白质水解物、尿素、硫酸铵作为氮源,生长繁殖需要的无机元素有P、K、Mg。严格好氧,具有醇脱氢酶、醛脱氢酶等氧化酶类,因此除能氧化酒精生成醋酸外,还可氧化其他醇类和糖类生成相应的酸和酮。 
最适生长温度30-35℃,不耐热。最适生长pH为3.5-6.5。某些菌株耐酒精和耐醋酸能力强。不耐食盐,因此醋酸发酵结束后,添加食盐除调节食醋风味外还可防止醋酸菌继续将醋酸氧化为CO2和H2O。 

三、分布范围
醋酸杆菌属在自然界分布较广,在发酵的粮食,腐败的水果、蔬菜和果汁、醋或酒精饮料中都有醋酸杆菌存在。纹膜醋酸杆菌常使葡萄酒和果汁变酸。 

四、主要菌种
(1)纹膜醋酸杆菌
培养时液面形成乳白色、皱褶状的黏性菌膜。摇动时,液体变混。能产生葡萄糖酸,最高产醋酸量8.75%。生长温度范围4℃-42℃,最适生长温度30℃能耐14%-15%的酒精。 
(2)奥尔兰醋酸杆菌
它是纹膜醋酸杆菌的亚种,也是法国奥尔兰地区用葡萄酒生产食醋的菌种。能产生葡萄糖酸,产酸能力较弱,最高产醋酸量2.9%,耐酸能力强。生长温度范围7℃-39℃,最适生长温度30℃。
(3)许氏醋杆菌
它是法国著名的速酿食醋菌种,也是酿醋工业重要的菌种之一。产酸能力强,最高产醋酸量达11.5%。对醋酸没有进一步的氧化作用,耐酸能力较弱。最适生长温度25℃-27.5℃,最高生长温度37℃。 
(4)AS1.41醋酸杆菌
它属于恶臭醋酸杆菌的混浊变种,是我国酿醋工业常用菌种之一。细胞杆状,常成链排列。固体培养菌落表面光滑,灰白色,液体培养液面形成菌膜并沿容器上升,液体不混浊。产醋酸量6%-8%,产葡萄糖酸能力弱,可将醋酸进一步氧化为CO2和H2O。最适生长温度28℃-30℃,最适生长pH3.5-6.5。耐酒精浓度8%。 
(5)沪酿1.01醋酸杆菌
它属于巴氏醋酸杆菌的亚种,是从丹东速酿醋中分离得到的,也是我国酿醋工业常用菌种之一。细胞杆状,常成链排列,液体培养时液面形成淡青色薄层菌膜。氧化酒精生成醋酸的转化率达93%-95%。 

五、发酵原理
它们之中既有好氧性的醋酸细菌,也有厌氧性的醋酸细菌。 
1、好氧性的醋酸细菌
例如纹膜醋酸杆菌(Acetobacter aceti),氧化醋酸杆菌(Acetobacter oxydans),巴氏醋酸杆菌(Acetobacter pasteurianus),氧化醋酸单胞菌(Acetomonas oxydans)等。
好氧性的醋酸细菌进行的是好氧性的醋酸发酵,在有氧条件下,能将乙醇直接氧化为醋酸,是醋酸细菌的好氧性呼吸,其氧化过程是一个脱氢加水的过程:
总反应式为: CH3CH2OH+O2=CH3COOH+ H2O
2、厌氧性的醋酸细菌
例如热醋酸梭菌(Clostriolium themoacidophilus),胶醋酸杆菌(Acetobacter xylinum)等。 
厌氧性的醋酸细菌进行的是厌氧性的醋酸发酵,其中热醋酸梭菌能通过EMP途径发酵葡萄糖,产生3M醋酸。研究证明该菌只有丙酮酸脱羧酶和COM,能利用CO2作为受氢体生成乙酸。 
总反应式:C6H12O6+ 4(ADP+Pi)→3CH3COOH+4ATP

六、主要价值
好氧性的醋酸发酵是制醋工业的基础。制醋原料或酒精接种醋酸细菌后,即可发酵生成醋酸发酵液供食用,醋酸发酵液还可以经提纯制成一种重要的化工原料—冰醋酸。厌氧性的醋酸发酵是我国用于酿造糖醋的主要途径。 
醋是由醋酸杆菌发酵产生的。醋酸的酸味很强烈,家庭用的食醋中只含有3~6%的醋酸。在发酵过程中,细菌还能产生一些诸如乙酸乙酯一类的产物,使醋有好闻的香气。 
利用醋酸杆菌对水果进行发酵还能制造出易贮藏,又好吃的甜食果脯。 
醋酸杆菌还能将山梨中的山梨醇转化成山梨糖,这在自然界中少有,却是合成VC的主要原料。 
另外,醋酸杆菌还可以用于生产淀粉酶和果胶酶。 

七、主要危害
醋酸杆菌具有较强的氧化能力,它可使水果腐败、蔬菜腐烂、酒类和果汁变质。 
醋酸杆菌能将酒进一步氧化成醋酸。造酒时如果条件掌握不好,醋酸杆菌就会将美酒变成醋酸。所以,酿酒师傅总是把酒桶盖的严严实实,不让醋酸杆菌混入酒桶。  

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