БАКТЕРИИ УКСУСНОКИСЛЫЕ, группа микроскопических одноклеточных организмов, производящих окисление этилового спирта в уксусную кислоту при свободном доступе кислорода воздуха.
Встречаются на фруктах и овощах, в скисших фруктовых соках, уксусе и алкогольных напитках; в виноградное сусло и вино попадают при переработке винограда и скапливаются в чанах при изготовлении вин брожением сусла на мезге. Наиболее часто в вине встречаются виды: Асеtobacter aceti, A. ascendes, A. rancens, A. xylinum.
Классификация. Единой систематики уксуснокислых бактерий в настоящее время нет. Наиболее часто пользуются определителями сов. ученого Н. А. Красиль-никова (1949), франц. ученого Ж. Фратера (Frateur J., 1950) и определителем Комитета американских бактериологов. Первые работы по систематике уксуснокислых бактерий были проведены Ганзеном (1879) и Бейеринком (1898). Бейеринк ввел родовое название Acetobacter, заменившее прежнее Муcoderma aceti, данное Пастером (1897). Н. А. Красильников положил в основу определения видов уксуснокислых бактерий биохимических особенности (наличие ка-талазы, усвоение аммонийной соли, минерального азота, способность к образованию пигмента) и разделил их на 4 вида: Acetobacter регохуdans, A. aceti, A. melanogenum, A. xylinum. Ж. Фратер также использовал для классификации уксуснокислых бактерий особенности их биологич. деятельности. Он предложил разделить их на 4 группы, названные по наиболее характерным представителям: Peroxydans, Oxydans, Mesoxydans и Suboxydans. H. К. Могилянский (1960) по морфологии клеток, физиологич. и биохимических свойствам, образованию на поверхности вина пленок, различных по внешним признакам, разделил Б. у. на 3 группы (I — покров сухой, равномерно развитый; II — покров слизистый, плотный; III — покров тонкий, просвечивающий) и на 9 видов рода Acetobacter (А. огleanense, A. xylinoides, A. xylinum, A. plicatum, A. ascendens, A. kutzingianum, A. aceti, A. pasterianum и A. vini acetati). В определителе Комитета американских бактериологов для классификации уксуснокислых бактерий использована их способность к переокислению. В последнем его издании (1980) БАКТЕРИИ УКСУСНОКИСЛЫЕ не вошли ни в одно семейство аэробных грамотрицательных палочек, они систематизированы только до рода Acetobacter и отнесены к группе бактерий, названной "Роды с неясными систематическими положениями". Бактерии рода Acetobacter распределены на 3 вида (A. aceti, A. pasterianum и A. peroxydans). Морфология. БАКТЕРИИ УКСУСНОКИСЛЫЕ — одноклеточные организмы, представляющие собой маленькие короткие палочки, одиночные, соединенные попарно, часто в виде цифры восемь или длинных нитей. Средние размеры клеток (1,2—1,8) х (0,4—0,8) мкм. Грамотрицательные спор не образуют. Молодые клетки подвижны, снабжены жгутиками в виде ресничек, которые отходят от одного или обоих полюсов клетки. В вине подвижные формы не встречаются. При неблагоприятных условиях возникают гигантские уродливые клетки (длиной до 30—40мкм) со вздутиями, шаровидные, колбовидные, нитевидные, изогнутые, т. н. инволюционные (лат. involutus — непонятный) формы. По морфологическим признакам разные виды уксуснокислых бактерий сходны между собой.
Размножение. БАКТЕРИИ УКСУСНОКИСЛЫЕ размножаются делением клетки пополам. Разделившиеся клетки могут долго сохранять связь между собой, образуя цепочки. Число клеток удваивается через каждые 30 мин. Из 1 клетки за 12 ч может возникнуть 17 млн. особей. Если поместить на поверхность вина несколько клеток бактерий, то они за короткое время могут образовать 300 млрд. клеток — слой в 1 м2, их общая масса составит 1 г. Такое количество клеток Б. у. за несколько дней способно превратить в уксусную кислоту количество спирта, в 10 тыс. раз превышающее их собственную массу. Если добавить в жидкость небольшое количество уксусной кислоты, то размножение и действие уксуснокислых бактерий ускоряется. Эту особенность используют в уксусном производстве: брожению подвергают не чистые спиртовые растворы, а их смеси с небольшим количеством уксусной кислоты. В вине почти всегда содержатся БАКТЕРИИ УКСУСНОКИСЛЫЕ. При контакте с воздухом они активизируются, и вино может заболеть уксуснокислым скисанием.
Рост и развитие. БАКТЕРИИ УКСУСНОКИСЛЫЕ легко и быстро размножаются на поврежденных ягодах винограда; попав в сусло, при брожении не погибают. Для своего роста и развития они нуждаются в питательных в-вах — углероде, азоте (в основном усваивают его в виде аминокислот — валина, изолейцина, аланина, цистеина, гистидина. пролина), витаминах (пантотеновая кислота, никотинамид, парааминобензойная кислота, тиамин). Все БАКТЕРИИ УКСУСНОКИСЛЫЕ хорошо используют в качестве источника углерода глюкозу и др. моносахариды, многоатомные спирты, хуже растут в питательных средах, содержащих этиловый спирт и уксусную кислоту. БАКТЕРИИ УКСУСНОКИСЛЫЕ могут усваивать кислоты, в т. ч. вырабатываемую ими уксусную кислоту. Такое явление называется "переокислением" и свойственно лишь некоторым видам. Это свойство вырабатывается у уксуснокислых бактерий путем адаптации их к уксусной кислоте в процессе развития на кислых субстратах и не передается по наследству. Являясь аэробами, Б. у. окисляют этиловый спирт в уксусную кислоту. Они способны окислять и др. одноатомные спирты в соответствующие кислоты (напр., пропиловый спирт в пропиловую, бутиловый — в масляную кислоты). Количество образуемых при этом к-т всегда меныше, чем при окислении этилового спирта, а длительность процесса окисления значительно больше. Способность к окислительным реакциям неодинаково выражена у представителей рода Acetobacter. Некоторые виды (А. peroxydans и A. ascendens) окисляют только одноатомные спирты, пировиноградную и молочную кислоты, но неспособны к окислению углеводов и многоатомных спиртов; др. виды (A. aceti, A. suboxydans и A. xylinum), наоборот, очень активно окисляют многие углеводы и их производные.
Acetobacter aceti ( х 1000)
Углеводы окисляются Б. у. в соответствующие сахаро-карбоновые кислоты: глюкоза в глюконовую, галактоза в галактоновую, ксилоза в ксилоновую. Некоторые представители Б. у. способны окислять фруктозу в койевую кислоту. Дисахариды подвергаются Б. у. гидролитич. расщеплению в незначительной степени. БАКТЕРИИ УКСУСНОКИСЛЫЕ лишены про-теолитич. ферментов и поэтому не могут использовать белковые вещества. Развиваясь на поверхности вина, Б. у. образуют различные пленки, чему способствуют гидрофобная поверхность клеток и сцепление их с открытой поверхностью среды на разных стадиях роста. В процессе роста бактериальная пленка утолщается, опускается на дно и растет в глубине среды, пока на поверхности образуется новый слой пленки, прекращающий доступ кислорода воздуха. В зависимости от вида бактерий пленка может быть тонкой, толстой, сухой, слизистой. Общей особенностью пленки Б. у. является ее способность "всползать" на стенки стеклянных сосудов. На интенсивность роста и развития бактерий влияют различные факторы.
Кислород. Окислительная деятельность и размножение Б. у. наиболее интенсивно осуществляются при непрерывном и усиленном аэрировании питательных сред. При окислении спирта одна клетка за 1 ч потребляет 8.10^'°мг 02 воздуха. Своевременно проведенные сульфитация и доливка вина достаточны для предупреждения развития Б. у. Однако Б. у. способны сохранять свою жизнеспособность в течение всего технологических процесса и в первые месяцы выдержки вина. Свет. Солнечный свет (прямой и рассеянный) приостанавливает размножение Б. у.
Углекислый газ. Б. у. нуждаются в диоксиде углерода воздуха. Они активно усваивают С021 л. обр. в первые и вторые сутки своего развития, когда идут интенсивно синтетические процессы. Развившиеся бактерии С02 не усваивают.
Температура оказывает большое влияние на развитие Б. у. Температурный минимум почти одинаков для всех видов —6°—10°С. Температурный максимум роста колеблется от 35° до 45°С, при котором Б. у. приобретают вид прозрачных нитей без поперечных перегородок. В столовом вине, не содержащем SO2. в отсутствии кислорода клетки Acetobacter aceti погибают в течение 10 мин при температуре 50°С, а с добавлением 75—100 мг/дм3 SOz — при температуре 45°С. В вине с низким значением рН (2,8) и содержанием спирта 11—12% об. в присутствии кислорода воздуха Б. у. отмирают при температуре 40°С в течение 10 мин. При содержании спирта в вине 12% об. и рН 3,2—3,4 летальной температурой является 50°—55°С.
Величина рН В вине Б. у. способны развиваться при рН 2,5—4,5. При рН 2,5—3.1 развитие клеток бактерий протекает очень замедленно. Этиловый спирт. Токсичность спирта тесно связана с рН вина, поэтому трудно установить уровень содержания спирта, при котором становится устойчивым к воздействию Б. у., но более крепкие и более кислотные вина обладают, как правило, лучшей устойчивостью. Обычно Б. у. на винах с содержанием спирта выше 13% об. не развиваются, но при более высокой температуре могут образовывать пленки на винах с 14—15% об. и даже с 15,5—16,0% об.
Сернистый ангидрид. Б. у. чувствительны к SO2. При содержании его в вине в количестве 125 и 150 мг/дм3 жизнедеятельность Б. у. приостанавливается при температуре 15°- 18°С только на 10 дней. При введении в вино-материал SO2 в количестве 50мг/дм3 (и более) в анаэробных условиях они теряют свою жизнедеятельность при температуре 10°С и ниже в течение 5—10 суток, а при 28°—35°С — в течение нескольких часов. Для инактивации всех видов Б. у. необходимо сульфитировать вина до содержания в них не менее 175мг/дм3 общего SO2.
Роль в виноделии. Б. у. являются вредной микрофлорой, вызывают уксуснокислое скисание вина. Прежде всего они развиваются и портят вино в неполностью долитых или недостаточно плотно закрытых емкостях, при пористой клепке бочек, при брожении мезги, в таре с остатками вина. Вино, в котором брожение закончилось, надо хранить без доступа воздуха. При хранении вин в металлич. и железобетонных емкостях, заполненных ниже установленных норм (недолитых), рекомендуется использовать герметизирующий состав СВС с 2% метабисульфита калия. Переносчиками Б. у. в винодельческом производстве являются насекомые, главным образом уксусная мушка (дрозофила). Винный и уксусный запах привлекает большое количество мушек, поэтому необходимо периодически производить дезинфекцию помещений, тары и коммуникаций. Лечению поддаются вина в начальной стадии заболевания, когда количество уксусной кислоты не превышает 2—3 г/дм3.
Литература: Могилянский Н. К. Уксуснокислые бактерии и скисание вина: Уксусное скисание вина, способы его предупреждения и лечения. — К., 1960; Шандерль Г. Г. Микробиология соков и вин: Пер. с нем. — Москва, 2002; Саенко Н. Ф.. Мальцева М. А. Микроорганизмы — вредители винодельческого производства. — Москва, 1996; Бурьян Н. И., Тюрина Л. В. Микробиология виноделия. — Москва, 1999; Теория и практика виноделия: Пер. с французского — Москва, 1999. — Т. 2; Краткий определитель бактерий
Берги: Пер. с английского — Москва, 1980. И. И. Баштанная, Кишинев