Пропионовокислое брожение. 
Характеристика пропионовокислых бактерий. 
Маслянокислое брожение. 
Возбудители маслянокислого брожения

Основные продукты пропионовокислого брожения, вызываемого несколькими видами бактерий из рода Propionibacterium, — пропионовая (CH3CH2OH) и уксусная кислоты и CO2.

Пропионовокислые бактерии — неспороносные грамположительные неподвижные палочки размером 0,5—0,8 или 1,0—1,5 мкм (в молодых культурах — искривленные, слегка ветвящиеся палочки, в более старых — кокковидной формы). Образуют колонии жёлтого, оранжевого или красного цвета, растут как в аэробных, так и в анаэробных условиях.

Пропионовокислые бактерии родственны по ряду свойств гетероферментативным молочнокислым бактериям Они, как и молочнокислые бактерии, не встречаются в почве или водоемах. Обитают в основном в рубце и кишечнике жвачных животных, в молочных продуктах (не в молоке). Пропионовокислые бактерии — возбудители пропионовокислого брожения, сбраживают глюкозу, лактозу и др. углеводы, а также некоторые спирты с образованием пропионовой и уксусной кислот и CO2. После молочнокислого брожения, когда лактоза превращена в молочную кислоту, начинают размножаться.

Местообитание пропионовых бактерий — кишечный тракт жвачных животных, молоко, твердые сыры, в приготовлении которых они принимают участие. Химизм пропионовокислого брожения сильно изменяется в зависимости от условий.

Под пропионовокислым брожением подразумевают биохимический процесс превращения бактериями сахара, молочную кислоту и ее солей в пропионовую кислоту. В этом брожении, кроме пропионовой кислоты, образуются и такие продукты, как уксусная кислота, углекислый газ, янтарная кислота, ацетоин, диацетил, другие летучие ароматические соединения — диметилсульфид, ацетальдегид, пропионовый альдегид, этанол и пропанол. Химизм данного брожения подобен типичному молочнокислому брожению с той разницей, что образовавшаяся молочная кислота в этом брожении не конечный продукт, а промежуточный. От других типов брожения пропионовокислое отличается высоким выходом АТФ, участием некоторых уникальных ферментов и реакций.

Пропионовокислым бактериям свойственен бродильный тип метаболизма: они расщепляют сахара по пути Эмбдена-Мейергоффа до пропионата, ацетата, СО2 и сукцината. Химизм пропионовокислого брожения хорошо изучен и описан.

Пропионовокислое брожение имеет ряд отличий от других типов брожения, имеет высокую продуктивность и широко применяется в микробиологической промышленности для синтеза пропионовой, уксусной кислот, цианкобаламина и других метаболитов. Для этого в производстве используют пропионовокислые бактерии. Немаловажна роль явления пропионовокислого брожения в пищевой промышленности в производстве сыров, в хлебопечении, а также при приготовлении некоторых кисломолочных продуктов.

Масляно-кислое брожение — это сложный биохимический процесс превращения сахара масляно-кислыми бактериями в анаэробных условиях с образованием масляной кислоты, диоксида углерода и водорода.

Субстратами данного типа брожения являются в основном углеводы. Полисахариды расщепляются до моносахаридов, которые изомеризуются в глюкозу и подвергаются гликолитическому расщеплению до пирувата. Окислительное декарбоксилирование пирувата приводит к образованию ацетил-СоА с последующим образованием масляной кислоты.

Возбудители маслянокислого брожения широко распространены в природе и относятся к роду Clostridium (в дальнейшем Cl.), семейству Bacillaceace. Клетки грамположительные, палочковидные, форма клетки может изменяться в зависимости от условий среды. В молодом возрасте подвижны, имеют перитрихиальное жгутикование. Образует споры, диаметр которых бывает больше толщины клетки. Маслянокислые бактерии являются облигатными анаэробами, однако существуют все переходные формы: от строгих анаэробов (Cl. pasterianum, Cl. kluyveri) до почти аэротолерантных (Cl. histolyticum, Cl. acetobutylicum). Оптимальная температура роста 30…40 °C, но есть термофильные виды с оптимальной температурой 60…75 °C (Cl. thermoaceticum, Cl. thermohydrosulfucicum).

Клостридии растут при нейтральной или щелочной реакции среды, поэтому нежелательный рост маслянокислых бактерий, например, в квашеной капусте, силосе, фруктовых консервах, сырых колбасах, можно полностью подавить, если продукт подкислить. Клетки клостридий образуют специфическое запасное вещество — гранулезу (крахмалоподобный полисахарид, окрашиваемый йодом в синеватый или коричневато-фиолетовый цвет) в виде гранул.

Прототипом брожения, осуществляемого клостридиями, можно считать сбраживание глюкозы Cl. butyricum и Cl. acetobutylicum c образованием масляной и уксусной кислот, бутанола, этанола, ацетона, СО2 и Н2. Выход продуктов варьируется в зависимости от условий брожения.

Для получения масляной кислоты в промышленном масштабе используют крахмалосодержащее сырье: картофель, зерновые и др. Крахмал гидролизуется 0,4…0,5%-ной серной кислотой. После нейтрализации среды известью и добавления азотсодержащих веществ в питательную среду вносят маслянокислые бактерии.

В зависимости от химического состава пищевых продуктов бактерии рода клостридиум в процессе маслянокислого брожения способны приводить к их порче.