Ацетонобутиловое брожение. 
Основы микробиологии

Возбудитель ацетонобутилового брожения — С. acetobutylicum, он широко распространен в почвах, имеет палочковидные клетки (0,6—0,9×2,4—4,7 мкм) с перитрихальным жгутикованием. Характерно образование овальных спор, которые располагаются в клетке субтерминально. Бактерии сбраживают моно-, дии полисахариды, а также глицерин, маннит, глюконат, пируват и ряд других соединений, фиксируют молекулярный азот. Оптимальная температура для их роста 37—38 °С, оптимальное значение pH среды — 5,1—6,9. Ацетонобутиловые бактерии способны разлагать белки.

Сбраживание углеводов при помощи данных бактерий происходит по пути Эмбдена — Мейергофа — Парнаса. Образовавшийся в результате декарбоксилирования пирувата ацетил-КоА восстанавливается в этанол, идет на синтез ацетата или конденсируется в ацетоацетилКоА. Последний декарбоксилируется, что приводит к образованию ацетона, или восстанавливается в бутирил-КоА, который может трансформироваться в бутират или восстанавливаться через бутиральдегид до бутанола. Суммарная схема ацетонобутилового брожения:

Основные конечные продукты брожения, как видно, — бутанол, этанол, ацетон, 2-пропанол, а также ацетат и бутират. Однако характер конечных продуктов определяется как видовой принадлежностью используемого для брожения микроорганизма, так и условиями, в которых идет процесс. Установлено, что ацетонобутиловое брожение имеет двухфазный характер. В течение первой фазы наблюдается активный рост бактерий, в среде идет накопление преимущественно органических кислот. Во второй фазе брожения снижается значение pH среды, рост бактерий замедляется, преобладает синтез нейтральных продуктов — ацетона, бутанола и этанола.

Двухфазность ацетонобутилового брожения связана с pH среды. Если кислотность среды в результате накопления органических кислот возрастает до pH 4,5 и более, происходит интенсивное образование нейтральных продуктов, что предупреждает дальнейшее подкисление среды, неблагоприятное для бактерий.

Ацетонобутиловые бактерии значительно более требовательны к среде, чем маслянокислые. Эти микроорганизмы нуждаются в готовых аминокислотах и витаминах (биотин и п-аминобензойная кислота) .

Описанный вид брожения широко используют в промышленном производстве ацетона и бутанола из кукурузной муки и другого крахмалистого сырья. Ацетон применяют для производства искусственного шелка и кожи, фотографических пленок, искусственного цемента и других продуктов, бутанол — при производстве лаков. Газы, образующиеся при ацетонобутиловом брожении, идут на синтез метанола.

Смешанное брожение.

Некоторые бактерии, главным образом представители кишечной микрофлоры, относящиеся к семейству Enterobacteriaceae, называемые энтеробактериями, могут осуществлять смешанное кислое и бутандиоловое брожение, при котором образуются ряд органических кислот, спирты, С02 и Н2. Энтеробактерии — факультативные анаэробы, они представляют собой грамотрицательные подвижные, неспорообразующие палочки.

К энтеробактериям относятся:

• • Escherichia coli (кишечная палочка) — обитает в кишечнике человека и животных; бактерия может существовать в почве и воде, обнаружение ее в питьевой воде, молоке или другом субстрате служит показателем их загрязнения фекалиями;
• • Salmonella — представители кишечной микрофлоры, патогенные микроорганизмы, возбудители кишечных инфекций и пищевых отравлений, обитают в почве и воде;
• • Shigella — возбудители кишечных инфекций;
• • Yersinia — возбудители чумы человека и животных;
• • Enterobacter, Serratia и Proteus, представители которых в основном обитают в почве и воде, а также
• • фитопатогенный род Erwinia.

Превращение углеводов у энтеробактерий идет по пути Эмбдена — Мейергофа — Парнаса. Основные продукты брожения — ацетат, сукцинат, лактат, этанол, глицерол, ацетон, 2,3-бутандиол, С0₂ и Н₂. Продукты брожения, вызываемого представителями энтеробактерий, различаются в качественном и количественном отношении. Виды родов Escherichia, Salmonella и Shigella сбраживают сахара до лактата, ацетата, сукцината и муравьиной кислоты. Кроме того, образуются С0₂, Н₂ и этанол. Представители родов Enterobacter, Serratia и Erwinia продуцируют меньше кислот, но больше С0₂, этанола и особенно большое количество 2,3-бутандиола (2,3-бугиленгликоля).