Ацетобактерия ацети
| Ацетобактерия ацети | |
|---|---|
| |
Научная классификация 
| |
| Домен: | Бактерии |
| Тип: | Псевдомонадота |
| Сорт: | Альфапротеобактерии |
| Заказ: | Родоспириллы |
| Семья: | Ацетобактерии |
| Род: | Ацетобактерия |
| Разновидность: | А. ацети
|
| Биномиальное имя | |
| Ацетобактерия ацети | |
Acetobacter aceti, грамотрицательная бактерия , которая передвигается с помощью своих перитрихальных жгутиков , была обнаружена, когда Луи Пастер доказал, что она является причиной превращения этанола в уксусную кислоту в 1864 году. Сегодня A. aceti признана видом рода Acetobacter. , принадлежащие к семейству Acetobacteraceae класса Alphaproteobacteria. [ 1 ] Его бактериальная подвижность играет важную роль в формировании биопленок, сложных сообществ, в которых клетки A. aceti агрегируют и взаимодействуют, еще больше повышая их способность метаболизировать этанол и производить уксусную кислоту. [ 2 ] Широко распространенный в различных экологических нишах, этот доброкачественный микроорганизм процветает в средах обитания, богатых сбраживаемыми сахарами, таких как цветы, фрукты, мед, вода и почва, присутствующих везде, где происходит ферментация сахара. [ 3 ] A. aceti лучше всего растет при температуре от 25 до 30 градусов Цельсия с верхним пределом 35 градусов Цельсия и в слабокислых условиях с pH от 5,5 до 6,3. [ 3 ] A. aceti уже давно используется в ферментационной промышленности, эффективно производя уксусную кислоту из спирта как облигатного аэроба, зависящего от кислорода в качестве терминального акцептора электронов. [ 4 ] A. aceti, классифицируемый как ацидофил , способный выживать в кислой среде, обладает подкисленной цитоплазмой , обеспечивающей кислотную стабильность большинству белков. [ 3 ] Способность микроорганизма процветать в среде, богатой ферментируемыми сахарами, показывает его потенциал как организма для изучения микробного метаболизма и адаптации.
Помимо своей экологической роли, A. aceti имеет значительную экономическую ценность, особенно в производстве уксуса , где он катализирует превращение этанола в вине или сидре в уксусную кислоту. [ 2 ] Вырабатываемая им уксусная кислота используется в производстве ацетатного волокна , пластмасс , резины и фотохимии . Помимо промышленного применения, уникальные метаболические способности A. aceti привлекли внимание биотехнологических исследований. Исследования показали, что у компании есть потенциал стать ключевым игроком в производстве химических веществ на биологической основе и возобновляемых материалов, используя свое ферментативное оборудование для устойчивых производственных процессов. Acetobacter aceti — многогранный организм, имеющий экологическое, промышленное и биотехнологическое значение, демонстрирующий свою ключевую роль в метаболизме и экономическую ценность. [ 3 ]
История
[ редактировать ]История Acetobacter aceti переплетается с историей производства уксуса и микробной ферментации. Производство уксуса, который получают из ферментированных фруктов или зерен, насчитывает тысячи лет. Древние цивилизации использовали уксус в лечебных и кулинарных целях. Со временем люди стали уделять все больше внимания процессу брожения, при котором сахара превращаются в спирт, а затем в уксус в присутствии кислорода. В конце 19 века Мартинус Бейеринк (голландский микробиолог) выделил различные бактерии, участвующие в производстве уксуса, в частности род Acetobacter . [ 5 ] В начале 20 века исследования ученого Луи Пастера определили роль Acetobacter aceti в превращении алкоголя в уксусную кислоту. Исследования A. aceti расширились, чтобы изучить их биотехнологические применения, выходящие за рамки производства уксуса, включая производство биотоплива, биоремедиацию, пищевую ферментацию и синтез биополимеров. [ 6 ]
Генетика
[ редактировать ]Acetobacter aceti принадлежит к семейству Acetobacteraceae , которое состоит из двух родов, называемых Acetobacter и Gluconobacter . [ 7 ] Acetobacter окисляет этанол до уксусной кислоты, тогда как Gluconobacter использует для своих метаболических процессов исключительно глюкозу. многие секвенированные штаммы A. aceti , включая NBRC 14818 и JCM20276, содержат геном, состоящий из одной хромосомы и четырех плазмид. Было показано, что [ 5 ] [ 8 ] Штамм A. aceti NBRC 14818 содержит 3 596 270 пар оснований в хромосоме. [ 5 ]
Метаболизм
[ редактировать ]A. aceti — уникальный микроорганизм благодаря своей способности выживать в высоких концентрациях уксусной кислоты. [ 9 ] Этот микроб использует двухэтапное окисление этанола до ацетата. Этанол окисляется мембраносвязанными белками, называемыми пирролохинолинхинон-зависимой алкогольдегидрогеназой (PQQ-зависимая АДГ), с образованием ацетилальдегида. PQQ-зависимые белки ADH находятся в периплазме . Затем ацетилальдегид окисляется ферментом альдегиддегидрогеназой. [ 10 ] с образованием ацетата, что приводит к неполному окислению этанола. [ 11 ] Впоследствии ацетат можно использовать в цикле ТСА (цикле трикарбоновых кислот) после истощения этанола. Затем ацетат превращается в ацетил-КоА либо с помощью фермента ацетил-КоА-синтетазы, либо с помощью фосфотрансацетилазы и ацетаткиназы. Альтернативно, откачивающий насос также может вытеснить ацетат из микроба. Штаммы A. aceti могут переносить внеклеточные концентрации уксусной кислоты от 5 до 20 процентов. [ 12 ]
Промышленное использование
[ редактировать ]Производство уксусной кислоты
[ редактировать ]A. aceti широко используется в промышленном производстве уксуса благодаря его способности производить высокие концентрации уксусной кислоты из этанола, а также высокой устойчивости к уксусной кислоте. [ 13 ]
Диабет
[ редактировать ]Диабет является серьезной проблемой здравоохранения, затрагивающей миллионы американцев, что побуждает исследователей искать эффективные методы лечения и потенциальные лекарства. A. aceti становится кандидатом из-за его потенциальной роли в контроле диабета. Пробиотики были идентифицированы как терапевтический метод лечения диабета: недавние исследования выявили, что штаммы A. aceti, богатые хромом и цинком , усиливают гипогликемический эффект пробиотика. Был проведен эксперимент, в ходе которого исследователи сравнили эффективность A. aceti с метформином, распространенным средством лечения пациентов с диабетом 2 типа. Результат показал, что A. aceti не только увеличивает секрецию инсулина, но и способствует восстановлению поврежденной ткани поджелудочной железы, демонстрируя его потенциал как ценного терапевтического метода при лечении диабета. [ 14 ]
Производство целлюлозы
[ редактировать ]Целлюлоза — это углевод, а именно полисахарид, который можно найти в клеточных стенках растений, водорослей, грибов и некоторых бактерий. Благодаря производству уксусной кислоты и окислению этанола A. aceti играет решающую роль в синтезе бактериальной целлюлозы. Бактериальная целлюлоза отличается от растительной целлюлозы своей очень чистой и кристаллической структурой. Эта бактериальная целлюлоза ценится за свою высокую чистоту, прочность и уникальные свойства. Его используют для производства биопленок, медицинских повязок и пищевых продуктов. [ 15 ] [ 16 ]
Образование биопленки
[ редактировать ]A. aceti обычно известен как коррозионный агент, поскольку он производит уксусную кислоту, которая вызывает сильную коррозию меди и стали во многих промышленных условиях. Однако также было обнаружено, что в растворе с этанолом образуется биопленка A. aceti , которую можно использовать в качестве защитного слоя для предотвращения коррозии углерода и стали. Это важно, поскольку если биопленки A. aceti будут использоваться для уменьшения микробиологической коррозии, промышленные прибыли возрастут. [ 17 ]
Безопасность
[ редактировать ]Acetobacter aceti не является патогеном для человека и обычно считается безопасным для обращения в промышленных условиях. Человеческая кожа не обеспечивает бактериям оптимальные условия для их роста, что снижает риск заражения или побочных эффектов от прямого контакта. Оптимальный рост A. aceti ниже температуры, наблюдаемой в организме человека, что делает маловероятным его обитание как в организме человека, так и в организме животных в целом, что позволяет включить его в список микроорганизмов GRAS (обычно признанных безопасными) FDA. .
Хотя A. aceti представляет минимальный риск для человека, он может иметь последствия для окружающей среды, особенно в сельском хозяйстве. Некоторые данные свидетельствуют о том, что A. aceti может быть вредным для растений и другой флоры, потенциально нарушая естественные экосистемы. Метаболическая активность A. aceti и выработка уксусной кислоты могут влиять на pH почвы и микробные сообщества, что может влиять на здоровье почвы и динамику экосистемы. A. aceti Также было обнаружено, что вызывает гниение фруктов, таких как яблоки и груши. Таким образом, хотя A. aceti считается безопасным для контакта с человеком, его взаимодействие с окружающей средой требует дальнейших исследований для понимания его потенциального экологического воздействия и обоснования методов устойчивого управления. [ 18 ] [ 19 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Национальный центр биотехнологической информации» . www.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 19 марта 2024 г.
- ^ Jump up to: а б Департамент пищевых наук и технологий, Государственный университет Лондрины, CEP 86057-970, Лондрина, PR, Бразилия; Гомеш, Родриго Хосе; Борхес, Мария де Фатима; Embrapa Tropical Agroindustry, CEP 60511-110, Форталеза, CE, Бразилия; Роза, Морсилейде де Фрейтас; Embrapa Tropical Agroindustry, CEP 60511-110, Форталеза, CE, Бразилия; Кастро-Гомес, Рауль Хорхе Эрнан; Департамент пищевых наук и технологий, Государственный университет Лондрины, CEP 86057-970, Лондрина, PR, Бразилия; Спиноза, Вильма Апаресида; Департамент пищевых наук и технологий, Государственный университет Лондрины, CEP 86057-970, Лондрина, PR, Бразилия (2018). «Уксуснокислые бактерии в пищевой промышленности: систематика, характеристики и применение» (PDF) . Пищевые технологии и биотехнологии . 56 (2): 139–151. дои : 10.17113/ftb.56.02.18.5593 . ПМК 6117990 . ПМИД 30228790 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б с д Распор, Питер; Горанович, Душан (январь 2008 г.). «Биотехнологическое применение уксуснокислых бактерий» . Критические обзоры по биотехнологии . 28 (2): 101–124. дои : 10.1080/07388550802046749 . ISSN 0738-8551 . ПМИД 18568850 .
- ^ Сенгун, Илькин Юджел; Карабийикли, Сениз (май 2011 г.). «Значение уксуснокислых бактерий в пищевой промышленности» . Пищевой контроль . 22 (5): 647–656. doi : 10.1016/j.foodcont.2010.11.008 .
- ^ Jump up to: а б с ГОМЕС, Родриго Хосе; БОРХЕС, Мария де Фатима; РОЗА, Морсилейде де Фрейтас; Кастро-Гомес, Рауль Хорхе Эрнан (2018). «Аттикокислые бактерии в пищевой промышленности: систематика, характеристики и применение» (PDF) . Пищевые технологии и биотехнологии . 56 (2): 139–151. дои : 10.17113/ftb.56.02.18.5593 . ПМК 6117990 . ПМИД 30228790 .
- ^ Гиллис, М.; Керстерс, К.; Госсель, Ф.; Свингс, Дж.; Де Лей, Дж.; Маккензи, Арканзас; Боусфилд, Ай-Джей (1 января 1983 г.). «Повторное открытие сорбозной бактерии Бертрана (Acetobacter aceti subsp. xylinum): предложение обозначить NCIB 11664 вместо NCIB 4112 (ATCC 23767) в качестве типового штамма Acetobacter aceti subsp. xylinum: запрос на мнение» . Международный журнал систематической бактериологии . 33 (1): 122–124. дои : 10.1099/00207713-33-1-122 . ISSN 0020-7713 .
- ^ Шкрабан, Юре; Трчек, Янья (28 июня 2017 г.), «Сравнительная геномика Acetobacter и других уксуснокислых бактерий» , Уксуснокислые бактерии , Бока-Ратон, Флорида: CRC Press, [2016] | Серия: Серия по пищевой биологии | «Книга научного издательства».: CRC Press, стр. 44–70 , получено 19 апреля 2024 г.
{{citation}}: CS1 maint: местоположение ( ссылка ) - ^ Хиросе, Ю; Кумсаб, Джаккафан; Тобе, Рюта; Михара, Хисаак (15 октября 2020 г.). Балтрус, Дэвид А. (ред.). «Полная последовательность генома уксуснокислой бактерии Acetobacter aceti JCM20276» . Объявления о ресурсах по микробиологии . 9 (42). дои : 10.1128/MRA.00962-20 . ISSN 2576-098X . ПМЦ 7561692 .
- ^ Накано, Сигэру; Фукая, Масахиро (июнь 2008 г.). «Анализ белков, чувствительных к уксусной кислоте у Acetobacter: Молекулярные механизмы, обеспечивающие устойчивость к уксусной кислоте у уксуснокислых бактерий» . Международный журнал пищевой микробиологии . 125 (1): 54–59. doi : 10.1016/j.ijfoodmicro.2007.05.015 .
- ^ Арай, Хироюки; Сакурай, Кента; Исии, Масахару (2016), Мацусита, Казунобу; Тояма, Хирохиде; Тоноучи, Наото; Окамото-Каинума, Акико (ред.), «Метаболические особенности Acetobacter aceti» , Бактерии уксусной кислоты: экология и физиология , Токио: Springer Japan, стр. 1–11. 255–271, номер домена : 10.1007/978-4-431-55933-7_12 , ISBN. 978-4-431-55933-7 , получено 29 февраля 2024 г.
- ^ Арай, Хироюки; Сакурай, Кента; Исии, Масахару (2016), Мацусита, Казунобу; Тояма, Хирохиде; Тоноучи, Наото; Окамото-Каинума, Акико (ред.), «Метаболические особенности Acetobacter aceti» , Бактерии уксусной кислоты: экология и физиология , Токио: Springer Japan, стр. 1–11. 255–271, номер домена : 10.1007/978-4-431-55933-7_12 , ISBN. 978-4-431-55933-7 , получено 4 апреля 2024 г.
- ^ Родриго Хосе Гомеш; Мария де Фатима Борхес; Морсильвейде де Фрейтас Роза; Рауль Хорхе Эрнан Кастро-Гомес; Вильма Апаресида Спиноза (2018). «Аттикокислые бактерии в пищевой промышленности: систематика, характеристики и применение» (PDF) . Пищевые технологии и биотехнологии . 56 (2). дои : 10.17113/ftb.56.02.18.5593 .
- ^ Накано, Сигэру; Фукая, Масахиро (июнь 2008 г.). «Анализ белков, чувствительных к уксусной кислоте у Acetobacter: Молекулярные механизмы, обеспечивающие устойчивость к уксусной кислоте у уксуснокислых бактерий» . Международный журнал пищевой микробиологии . 125 (1): 54–59. doi : 10.1016/j.ijfoodmicro.2007.05.015 . ПМИД 17920150 .
- ^ Хуан, Юн-И; Цинь, Сян-Кунь; Хуан, Лян; Цинь, Янь-Чун; Хуан, Янь-Цян (15 июня 2022 г.) « Приготовление хромом и цинком Acetobacter aceti » и гипогликемическое действие богатой журнал диабета Всемирный 13 (6): 442–453. doi : 10.4239/ . ISSN 1948-9358 . PMC 9210545. wjd.v13.i6.442 PMID 35800410 .
- ^ Окияма, Ацуши; Сираэ, Хидеюки; Кано, Хидео; Яманака, Сигэру (ноябрь 1992 г.). «Бактериальная целлюлоза I. Двухстадийный процесс ферментации получения целлюлозы с помощью Acetobacter aceti» . Пищевые гидроколлоиды . 6 (5): 471–477. дои : 10.1016/S0268-005X(09)80032-5 .
- ^ Даял, Манмит Сингх; Госвами, Навенду; Сахай, Аншуман; Джайн, Вибхор; Матур, Гарима; Матур, Ашвани (апрель 2013 г.). «Влияние компонентов среды на рост клеток и продукцию бактериальной целлюлозы Acetobacter aceti MTCC 2623» . Углеводные полимеры . 94 (1): 12–16. дои : 10.1016/j.carbpol.2013.01.018 . ПМИД 23544503 .
- ^ Франция, Даниэль Кук (19 июля 2016 г.). «Антикоррозионное влияние биопленок Acetobacter aceti на углеродистую сталь» . Журнал материаловедения и производительности . 25 (9): 3580–3589. Бибкод : 2016JMEP...25.3580F . дои : 10.1007/s11665-016-2231-0 . ISSN 1059-9495 . ПМК 5220434 . ПМИД 28082824 .
- ^ Чепек, Ева; Трчек, Янья (1 января 2022 г.). «Антимикробная резистентность видов Acetobacter и Komagataeibacter, происходящих из уксусов» . Международный журнал экологических исследований и общественного здравоохранения . 19 (1): 463. doi : 10.3390/ijerph19010463 . hdl : 20.500.12556/DKUM-85273 . ISSN 1660-4601 .
- ^ «Окончательная оценка риска Acetobacter aceti | Программа биотехнологии в соответствии с Законом о контроле за токсичными веществами (TSCA) | Агентство по охране окружающей среды США» . corpora.tika.apache.org . Проверено 17 апреля 2024 г.