Этот вид брожения применяют для производства масляной кислоты, которая широко используется в промышленности.

Масляная кислота представляет собой бесцветную жидкость с неприятным резким запахом пота. Эфиры масляной кислоты отличаются приятным ароматом, например, метиловый эфир имеет яблочный запах, этиловый - грушевый, амиловый эфир - ананасный. Их используют как ароматические вещества в кондитерской и парфюмерной промышленности, а также при изготовлении фруктовых напитков.

Процесс маслянокислого брожения был открыт Л. Пастером в 1861 г. На его примере была установлена возможность жизни бактерий в бескислородных условиях. Оно вызывается строгими анаэробами, относящимися к роду Clostridium. Для них молекулярный кислород - яд. Единственным источником энергии для маслянокислых бактерий является процесс брожения.

Кроме масляной кислоты образуются также уксусная, пропионовая, валериановая, капроновая, янтарная, муравьиная и другие кислоты, этиловый, бутиловый, амиловый, пропиловый спирты. В щелочной среде преобладает выход бутилового спирта и ацетона, что имеет большое промышленное значение.

Маслянокислые бактерии представляют собой подвижные, довольно крупные палочки. Они образуют споры, которые располагаются центрально или ближе к одному из концов клетки, придавая ей форму веретена или теннисной ракетки. Споры довольно термоустойчивы, выдерживают кипячение в течение нескольких минут. Характерной особенностью этих бактерий является наличие в клетках крахмалоподобного полисахарида гранулезы (в виде зернышек-гранул), окрашивающегося от йода в синеватый или коричневато-фиолетовый цвет.

Маслянокислые бактерии могут вызывать массовую гибель картофеля и овощей, вспучивание сыров, порчу консервов (бомбаж), прогоркание молока, увлажнение муки и других продуктов, чем наносят большой ущерб народному хозяйству. Они вызывают порчу квашеных овощей; образующаяся при этом масляная кислота придает продукту острый прогорклый вкус, резкий и неприятный запах.

В производствах, основанных на жизнедеятельности дрожжей, маслянокислые бактерии являются вредителями, так как масляная кислота отравляет дрожжи. Борьба с ними затруднительна из-за высокой устойчивости спор.

Аэробные процессы

Это процессы дыхания микроорганизмов, происходящие при обязательном участии кислорода.
Большинство аэробных микроорганизмов окисляют органические вещества в процессе дыхания до углекислого газа и воды. Однако некоторые окисляют их частично, в результате чего в среде накапливаются не вполне окисленные органические соединения.
Поскольку эти продукты окисления сходны с образующимися при брожениях, некоторые процессы неполного окисления условно называют окислительными брожениями.

Уксуснокислое брожение

Этот процесс был известен человеку в глубокой древности - в оставленном на воздухе вине или пиве через некоторое время появлялась легкая муть, а на поверхности - плотная пленка. При этом вино или пиво закисает и превращается в уксус. Окисление этилового спирта уксуснокислыми бактериями протекает в две стадии - сначала образуется уксусный альдегид, который далее окисляется в уксусную кислоту:

2СН₃СН₂ОН + О₂ -> 2СН₃СНО + 2Н₂О,
этиловый спирт уксусный альдегид

2СН₃СНО + О₂ -> 2СН₃СООН.
уксусная кислота

Суммарное уравнение имеет вид:

С₂Н₅ОН + О₂ -> СН₃СООН + Н₂О + 487 кДж.

В природе уксуснокислые бактерии обитают на листьях, цветах и плодах многих растений. Их можно обнаружить на пчелах и в созревающем меде, в почвах фруктовых садов и виноградников, в растительных соках, вине и пиве, молоке и кисломолочных продуктах.

Осуществляя окислительные трансформации спиртов и сахаров, уксуснокислые бактерии, необычайно точно воздействуют лишь на определенные группы атомов в молекулах этих веществ.

В некоторых условиях, и прежде всего при высокой концентрации окисляемых соединений в среде, они образуют значительное количество продуктов трансформаций, что определяет целесообразность их использования в практике.

В настоящее время специализированные промышленные предприятия культивируют уксуснокислые бактерии с целью получения сорбозы как промежуточного соединения в синтезе витамина С, диоксиацетона, пищевого уксуса. В лабораторных условиях с помощью уксуснокислых бактерий получают некоторые редкие сахара и органические кислоты, а также радиоактивные препараты, необходимые для научных исследований.

Уксуснокислые бактерии представляют собой слабоподвижные или неподвижные бесспоровые палочки; отличаются высокой степенью устойчивости к кислотам, некоторые способны проявлять жизнедеятельность при со держании в среде до 7-11% уксусной кислоты; нуждаются в питательных средах сложного состава; оптимальная тем пература их развития 20-34°С .
Важными представителями этой группы являются: уксусная палочка , способная накапливать в среде до 6% кислоты, орлеанская уксуснокислая палочка , накапливающая до 9,5% кислоты, и палочка Шютценбаха , которая образует сплошную поверхностную пленку и накапливает до 11,5% уксусной кислоты.
Самопроизвольное развитие уксуснокислых бактерий в продуктах (вине, пиве, безалкогольных напитках и др приводит к их порче (прокисанию, помутнению, ослизнению).

Лимоннокислое брожение

В 1891 г. немецкий ученый Вемер установил способность плесневых грибов продуцировать органические кислоты. А благодаря работам Бутковича, Костычева, а также их учеников в нашей стране в начале 30-х гг. было создано микробиологическое производство лимонной кислоты с помощью плесневого гриба Aspergillus niger . Последние два десятилетия в качестве продуцентов все шире применяются экспериментально полученные мутантные штаммы плесневых грибов, отличающиеся от природных рядом положительных свойств, в первую очередь более высоким выходом целевого продукта.

Для получения лимонной кислоты в плоских открытых сосудах сначала выращивают гриб - возбудитель брожения (на 20%-ном растворе сахара с добавкой минеральных солей при температуре 30-32°С ). На растворе через два дня образуется складчатая пленка гриба. Питательный раствор из-под нее сливают, нижнюю поверхность гриба промывают кипяченой водой и под пленку вводят чистый раствор сахара без питательных солей и азотистых веществ. В этих условиях начинается образование лимонной кислоты. Процесс брожения заканчивается за 3-4 дня. Выход лимонной кислоты - 50-60% массы израсходованного сахара. Конечный результат брожения можно представить следующим суммарным уравнением:

2С₆Н₁₂О₆ + 3О₂ = 2С₆Н₇О₇ + 4Н₂О
глюкоза лимонная кислота

Лимонная кислота является ценным пищевым продуктом и благодаря своим вкусовым качества и физико-химическим свойствам широко применяется в ряде отраслей пищевой промышленности: кондитерской (конфеты, желе), винодельческой, безалкогольных напитков, консервной, пищеконцентратов. Она используется в фармацевтической промышленности, в том числе при переливании крови, а также для приготовления косметических средств. Лимонная кислота - прекрасный хелатирующий (комплексообразующий) агент, что позволяет широко использовать ее в процессах электрогальванизации, дубления кож, окраски тканей, приготовления чернил, очистки паровых котлов, изготовления синтетических моющих средств. Используется лимонная кислота в химической промышленности, в том числе при производстве алкидных смол, а ее эфиры служат пластификаторами при производстве лаков.