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醋酸杆菌

参与醋酸发酵的微生物

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)。

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、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。
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%。
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（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
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
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。
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/LNaOH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%结晶紫和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10-7，然后分别取10-7、10-6、10-5三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%的无水乙醇，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%NaOH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0.1mol氢氧化钠溶液滴定至微红色，计算产酸量。
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