[科普中國(guó)]-醋酸桿菌

醋酸桿菌是一類(lèi)能使糖類(lèi)和酒精氧化成醋酸等產(chǎn)物的短桿菌1。細(xì)胞橢圓或短桿，0.8-1.2μm× 1.5-2.5μm，單生、成對(duì)偶爾成短鏈；細(xì)胞端尖或平。革蘭氏陽(yáng)性。運(yùn)動(dòng)，亞極生的單鞭毛或兩根鞭毛。不產(chǎn)芽孢。極端嚴(yán)格好氧，化能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)，氧化氫、還原CO2生成乙酸。也可營(yíng)化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)，發(fā)酵果糖和其他底物幾乎只產(chǎn)生乙酸。乙酸是代謝的有機(jī)終產(chǎn)物。不產(chǎn)生接觸酶。最適生長(zhǎng)溫度30℃。廣泛分布于水生環(huán)境中1。 模式種：伍氏醋酸桿菌(Acetobacterium woodii)。

醋酸桿菌常存在于醋和醋的食品中。工業(yè)上可以利用醋酸桿菌釀醋、制做醋酸和葡萄糖酸等。1

形態(tài)特征細(xì)胞呈橢圓形桿狀，革蘭氏染色陽(yáng)性，無(wú)芽孢，有鞭毛或無(wú)鞭毛，不產(chǎn)色素，液體培養(yǎng)形成菌膜。2

生化特性化能異養(yǎng)型，能利用葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖、酒精作為碳源，可利用蛋白質(zhì)水解物、尿素、硫酸銨作為氮源，生長(zhǎng)繁殖需要的無(wú)機(jī)元素有P、K、Mg。嚴(yán)格好氧，具有醇脫氫酶、醛脫氫酶等氧化酶類(lèi)，因此除能氧化酒精生成醋酸外，還可氧化其他醇類(lèi)和糖類(lèi)生成相應(yīng)的酸和酮。2

最適生長(zhǎng)溫度30℃-35℃，不耐熱。最適生長(zhǎng)pH為3.5-6.5。某些菌株耐酒精和耐醋酸能力強(qiáng)。不耐食鹽，因此醋酸發(fā)酵結(jié)束后，添加食鹽除調(diào)節(jié)食醋風(fēng)味外還可防止醋酸菌繼續(xù)將醋酸氧化為CO2和H2O。2

分布范圍醋酸桿菌屬在自然界分布較廣，在發(fā)酵的糧食，腐敗的水果、蔬菜和果汁、醋或酒精飲料中都有醋酸桿菌存在。紋膜醋酸桿菌常使葡萄酒和果汁變酸。3

主要菌種（1）紋膜醋酸桿菌

培養(yǎng)時(shí)液面形成乳白色、皺褶狀的黏性菌膜。搖動(dòng)時(shí)，液體變混。能產(chǎn)生葡萄糖酸，最高產(chǎn)醋酸量8.75%。生長(zhǎng)溫度范圍4℃-42℃，最適生長(zhǎng)溫度30℃能耐14%-15%的酒精。2

（2）奧爾蘭醋酸桿菌

它是紋膜醋酸桿菌的亞種，也是法國(guó)奧爾蘭地區(qū)用葡萄酒生產(chǎn)食醋的菌種。能產(chǎn)生葡萄糖酸，產(chǎn)酸能力較弱，最高產(chǎn)醋酸量2.9%，耐酸能力強(qiáng)。生長(zhǎng)溫度范圍7℃-39℃，最適生長(zhǎng)溫度30℃。2

（3）許氏醋桿菌

它是法國(guó)著名的速釀食醋菌種，也是目前釀醋工業(yè)重要的菌種之一。產(chǎn)酸能力強(qiáng)，最高產(chǎn)醋酸量達(dá)11.5%。對(duì)醋酸沒(méi)有進(jìn)一步的氧化作用，耐酸能力較弱。最適生長(zhǎng)溫度25℃-27.5℃，最高生長(zhǎng)溫度37℃。2

（4）AS1.41醋酸桿菌

它屬于惡臭醋酸桿菌的混濁變種，是我國(guó)釀醋工業(yè)常用菌種之一。細(xì)胞桿狀，常成鏈排列。固體培養(yǎng)菌落表面光滑，灰白色，液體培養(yǎng)液面形成菌膜并沿容器上升，液體不混濁。產(chǎn)醋酸量6%-8%，產(chǎn)葡萄糖酸能力弱，可將醋酸進(jìn)一步氧化為CO2和H2O。最適生長(zhǎng)溫度28℃-30℃，最適生長(zhǎng)pH3.5-6.5。耐酒精濃度8%。2

（5）滬釀1.01醋酸桿菌

它屬于巴氏醋酸桿菌的亞種，是從丹東速釀醋中分離得到的，也是目前我國(guó)釀醋工業(yè)常用菌種之一。細(xì)胞桿狀，常成鏈排列，液體培養(yǎng)時(shí)液面形成淡青色薄層菌膜。氧化酒精生成醋酸的轉(zhuǎn)化率達(dá)93%-95%。2

發(fā)酵原理它們之中既有好氧性的醋酸細(xì)菌，也有厭氧性的醋酸細(xì)菌。1

好氧性的醋酸細(xì)菌

例如紋膜醋酸桿菌（Acetobacter aceti），氧化醋酸桿菌（Acetobacter oxydans），巴氏醋酸桿菌（Acetobacter pasteurianus），氧化醋酸單胞菌（Acetomonas oxydans）等。1

好氧性的醋酸細(xì)菌進(jìn)行的是好氧性的醋酸發(fā)酵，在有氧條件下，能將乙醇直接氧化為醋酸，是醋酸細(xì)菌的好氧性呼吸，其氧化過(guò)程是一個(gè)脫氫加水的過(guò)程：

總反應(yīng)式為： CH3CH2OH+O2=CH3COOH+ H2O

厭氧性的醋酸細(xì)菌

例如熱醋酸梭菌（Clostriolium themoacidophilus），膠醋酸桿菌（Acetobacter xylinum）等。1

厭氧性的醋酸細(xì)菌進(jìn)行的是厭氧性的醋酸發(fā)酵，其中熱醋酸梭菌能通過(guò)EMP途徑發(fā)酵葡萄糖，產(chǎn)生3M醋酸。研究證明該菌只有丙酮酸脫羧酶和COM，能利用CO2作為受氫體生成乙酸。1

總反應(yīng)式：C6H12O6+ 4（ADP+Pi）→3CH3COOH+4ATP

主要價(jià)值好氧性的醋酸發(fā)酵是制醋工業(yè)的基礎(chǔ)。制醋原料或酒精接種醋酸細(xì)菌后，即可發(fā)酵生成醋酸發(fā)酵液供食用，醋酸發(fā)酵液還可以經(jīng)提純制成一種重要的化工原料—冰醋酸。厭氧性的醋酸發(fā)酵是我國(guó)用于釀造糖醋的主要途徑。1

醋是由醋酸桿菌發(fā)酵產(chǎn)生的。醋酸的酸味很強(qiáng)烈，家庭用的食醋中只含有3～6%的醋酸。在發(fā)酵過(guò)程中，細(xì)菌還能產(chǎn)生一些諸如乙酸乙酯一類(lèi)的產(chǎn)物，使醋有好聞的香氣。1

利用醋酸桿菌對(duì)水果進(jìn)行發(fā)酵還能制造出易貯藏，又好吃的甜食果脯。1

醋酸桿菌還能將山梨中的山梨醇轉(zhuǎn)化成山梨糖，這在自然界中少有，卻是合成VC的主要原料。4

另外，醋酸桿菌還可以用于生產(chǎn)淀粉酶和果膠酶。4

主要危害醋酸桿菌具有較強(qiáng)的氧化能力，它可使水果腐敗、蔬菜腐爛、酒類(lèi)和果汁變質(zhì)。5

醋酸桿菌能將酒進(jìn)一步氧化成醋酸。造酒時(shí)如果條件掌握不好，醋酸桿菌就會(huì)將美酒變成醋酸。所以，釀酒師傅總是把酒桶蓋的嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)，不讓醋酸桿菌混入酒桶。1

分離純化材料

樣品：取發(fā)酵成熟的固體醋醅30g。

培養(yǎng)基：米曲汁碳酸鈣乙醇培養(yǎng)基或葡萄糖碳酸鈣培養(yǎng)基。

試劑：1%三氯化鐵溶液，革蘭氏染色液，0.1mol/LNaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液，1%酚酞指示劑，無(wú)菌水等。

器皿：平皿，三角瓶，吸管，試管，玻璃珠等。

方法與步驟

富集培養(yǎng)

滅菌后，取500mL三角瓶裝入30mL米曲汁液體培養(yǎng)基（其中含有0.0002%結(jié)晶紫和3%-5%的乙醇），加入1-2g樣品經(jīng)30℃振蕩培養(yǎng)24h，若測(cè)定增殖液的pH明顯下降、有醋味、鏡檢細(xì)胞革蘭氏染色、形態(tài)與醋酸菌符合即可分離。

傾注法分離

①取增殖液1mL于裝有9mL無(wú)菌水三角瓶中（內(nèi)含玻璃珠數(shù)粒），搖勻后，以10倍稀釋法依次稀釋至10-7，然后分別取10-7、10-6、10-5三個(gè)稀釋度的稀釋液各1mL置于無(wú)菌平皿中，每個(gè)稀釋度平行兩個(gè)平皿 ；

②熔化米曲汁碳酸鈣培養(yǎng)基，稍冷后加入3%的無(wú)水乙醇，搖勻，待冷至45℃-50℃，迅速傾入上述各皿，輕輕搖勻，待凝固后置于30℃，保溫培養(yǎng)2-3d。觀察小菌落的出現(xiàn)，醋酸菌因產(chǎn)生醋酸溶解了培養(yǎng)基中的碳酸鈣，而使菌落周?chē)a(chǎn)生透明圈，圈的大小因菌而異。

③挑透明圈不同的菌落于米曲汁碳酸鈣乙醇斜面培養(yǎng)基上，30℃培養(yǎng)24-48h。

性能測(cè)定

將上述各分離株分別接入米曲汁液體培養(yǎng)基中（300mL三角瓶裝有20mL培養(yǎng)基），加無(wú)水乙醇至終濃度為5%，30℃振蕩培養(yǎng)24h。

①鏡檢：細(xì)胞呈整齊的橢圓或短桿狀。

②醋酸的定性分析：取發(fā)酵液5mL于潔凈的試管中，用10%NaOH液中和，加l%三氯化鐵溶液2-3滴，搖勻，加熱至沸，如有紅褐色沉淀產(chǎn)生而原發(fā)酵液已變得五色，即可證明是醋酸。

③生酸量的測(cè)定：取發(fā)酵液1mL于250mL三角瓶中，加中性蒸餾水20mL、酚酞指示劑2滴，用0.1mol氫氧化鈉溶液滴定至微紅色，計(jì)算產(chǎn)酸量。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

趙磊 - 副教授 - 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)