醋酸杆菌

变形杆菌纲红螺菌目的细菌

醋酸杆菌是一类能使 糖类 和 乙醇 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 无机化合物 营养, H₂O 、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。在液体培养基的表面容易形成菌膜,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。

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。

生化特性

化能异养型,能利用 葡萄糖 、果糖、 蔗糖 、 麦芽糖 、 乙醇 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 无机化合物 元素有P、K、Mg。严格好氧,具有 乙醇脱氢酶 、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 。

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。

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。

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 乙醇 。

(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 磷化氢 5-6.5。耐 乙醇 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%。

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。

好氧性的醋酸细菌

例如纹膜醋酸杆菌( 醋杆菌属 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

厌氧性的醋酸细菌

例如热醋酸 梭菌属 (Clostriolium themoacidophilus),胶醋酸杆菌( 醋杆菌属 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

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 乙醇 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 秋子梨 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。

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。

分离纯化

材料

样品:取发酵成熟的固体醋醅30g。

培养基:米曲汁 碳酸钙 乙醇 培养基或 葡萄糖 碳酸钙培养基。

试剂:1% 三氯化铁 溶液,革兰氏染色液,0.1mol/L NaOH 标准溶液,1%酚酞 指示剂 ,无菌水等。

器皿:平皿,三角瓶,吸管,试管,玻璃珠等。

方法与步骤

富集培养

灭菌后,取 500mL 三角瓶装入30mL米曲汁液体培养基(其中含有0.0002% 甲基紫 和3%-5%的乙醇),加入1-2g样品经30℃振荡培养24h,若测定增殖液的pH明显下降、有醋味、镜检 细胞 革兰氏染色、形态与 醋酸菌 符合即可分离。

倾注法分离

①取增殖液1mL于装有9mL无菌水三角瓶中(内含玻璃珠数粒),摇匀后,以10倍稀释法依次稀释至10,然后分别取10、10、10三个稀释度的稀释液各1mL置于无菌平皿中,每个稀释度平行两个平皿;

②熔化米曲汁 碳酸钙 培养基,稍冷后加入3%的 乙醇 ,摇匀,待冷至45℃-50℃,迅速倾入上述各皿,轻轻摇匀,待凝固后置于30℃,保温培养2-3d。观察小菌落的出现,醋酸菌因产生醋酸溶解了培养基中的 碳酸钙 ,而使菌落周围产生透明圈,圈的大小因菌而异。

③挑透明圈不同的菌落于米曲汁碳酸钙 乙醇 斜面培养基上,30℃培养24-48h。

性能测定

将上述各分离株分别接入米曲汁液体培养基中(300mL三角瓶装有20mL培养基),加无水乙醇至终浓度为5%,30℃振荡培养24h。

①镜检: 细胞 呈整齐的椭圆或短杆状。

②醋酸的定性分析:取发酵液5mL于洁净的试管中,用10% 氢氧化钠 液中和,加l% 三氯化铁 溶液2-3滴,摇匀,加热至沸,如有红褐色沉淀产生而原发酵液已变得五色,即可证明是醋酸。

③生酸量的测定:取发酵液1mL于250mL三角瓶中,加中性蒸馏水20mL、酚酞 指示剂 2滴,用0.1 摩尔 氢氧化钠溶液 滴定至微红色,计算产酸量。