Оцтовокисле бродіння - біологічний окислювальний процес, при якому за допомогою оцтовокислих бактерій спирт окислюється в оцтову кислоту. Якщо будь-яку рідину, що містить невелику кількість спирту (вино, пиво), залишити відкритою, то в ній поступово з'являється оцтова кислота і шкіряста плівка (оцтова матка) на поверхні. Оцтовокислі бактерії об'єднані в рід Acetobacter, що містить ряд видів і підвидів. Етиловий спирт під впливом оцтовокислих бактерій піддається окисленню, в результаті якого спочатку утворюється оцтовий альдегід, а потім - оцтова кислота. При використанні спеціальних рас оцтовокислих бактерій максимальний вихід оцту досягає 14,5%. Оцтовокислі бактерії перетворюють ряд багатоатомних спиртів в цукор. Одна з таких реакцій використовується для отримання сорбози з сорбітолу. Сорбоза - проміжний продукт синтезу аскорбінової кислоти. Вона застосовується в якості суспендуючі агента при виготовленні багатьох лікарських препаратів. Оцтовокислі бактерії можуть завдавати шкоди в виноробстві і пивоварної промисловості, викликаючи прокісаніе вина і пива.
Молочнокисле бродіння - широко поширене біохімічне явище, давно відоме на прикладі скисання молока. Під впливом молочнокислих бактерій (сімейство Lactobacillaceae) лактоза розщеплюється на складові її гексози - глюкозу і галактозу, які потім специфічними ферментами перетворюються в молочну кислоту. Згортання молока відбувається внаслідок того, що молочна кислота відщеплює кальцій від казеїну, білок перетворюється в параказеін і випадає в осад. Молочнокислі бактерії широко поширені в природі. Вони виявляються в молоці, повітрі, на шкірі, шерсті, в тонкому і товстому кишечнику і представлені великою кількістю видів паличковидних і коккоподібних бактерій, що розрізняються не тільки по морфології, але і фізіологічними властивостями (по використанню різних джерел вуглецю і азоту).
Маслянокислое бродіння також широко зустрічається в природі. Збудник маслянокислого бродіння був відкритий Л. Пастером. На прикладі маслянокислого бродіння Л. Пастер розробив вчення про анаероби. Типовий представник бактерій маслянокислого бродіння - азотфіксуючих Clostridium pasteurianum. Маслянокислі бактерії в великих кількостях зустрічаються в грунті, гної, на рослинах, в молоці, сирі. Багато з них є анаеробами і відносяться до роду Clostridium.
Маслянокислое бродіння - складний біохімічний процес розщеплення вуглеводів, в ряді випадків жирів і білків, на масляну кислоту, вуглекислоту і воду, при цьому утворюється багато побічних продуктів - оцтова, молочна, пропіонова і інші кислоти.
З числа інших форм бродіння надзвичайно важливим є бродіння целюлози (клітковини), в якій закладені величезні запаси вуглецю. Розкладання целюлози, яка в кількісному відношенні представляє один з основних компонентів рослинних тканин, здійснюється головним чином високо спеціалізованими щодо харчування аеробних і анаеробних мікроорганізмами. Серед аеробних бактерій, що розщеплюють целюлозу, найбільш важливі ковзаючі бактерії роду Cytjphaga. Целюлоза - єдина речовина, яку вони можуть використовувати як джерело вуглецю. Цітофагі швидко розчиняють і окислюють целюлозу.
Сірка - складова частина деяких білків. Одним з кінцевих продуктів гниття білків є H2S. Сірководень не засвоюється вищими рослинами. Біохімічні перетворення сірки відновного і окисного порядку здійснюються серобактериями. Для них H2S є джерелом енергії. Серобактерии окислюють H2S з виділенням вільної сірки, яка відкладається у них в цитоплазмі у вигляді крапель.
У клітинах бактерій сірка окислюється далі до сірчаної кислоти, що утворюються сульфати служать прекрасним живильним речовиною для вищих рослин. H2S в сірчану кислоту окислюють різні види пурпурних серобактерий.
З хімічної боку круговоротфосфора досить простий, оскільки він зустрічається в живих організмах тільки в пятивалентного стані у вигляді вільних фосфатних іонів (РО4-3) або в складі органічних фосфатних компонентів клітини. Бактерії не здатні поглинати більшість органічних фосфоровмісних сполук, свої потреби у фосфорі вони задовольняють шляхом поглинання фосфатних іонів, з яких потім синтезують органічні фосфатні сполуки. При розкладанні гнильними бактеріями білкових речовин одночасно з мінералізацією азоту відбувається перетворення органічного фосфору в фосфатні іони. Оскільки велика частина фосфатів, незважаючи на швидкий кругообіг фосфору, знаходиться у вигляді нерозчинних солей кальцію, заліза або алюмінію, фосфати також служать фактором, що обмежує ріст рослин. Розчинні фосфати постійно переносяться з грунту в море внаслідок вилуговування. Це перенесення має односпрямований характер. Лише невелика частина фосфатів повертається на сушу, головним чином у вигляді відкладень гуано морськими птахами. Тому доступність фосфатів для рослин залежить від безперервного переведення в розчин нерозчинних фосфатних відкладень - процесу, в якому важливу роль відіграють мікроорганізми. Утворені ними кислі продукти метаболізму (органічні кислоти, а також азотна і сірчана) розчиняють фосфат кальцію, а утворений ними H2S сприяє розчиненню фосфату заліза. (3,11)
2. Значення мікроорганізмів у геологічних процесах
Навряд чи можна переоцінити роль мікроорганізмів як руйнівників гірських порід і творців горючих копалин - кам'яного вугілля, торфу, сапропелів, нафти. Зупинимося спочатку на руйнівної діяльності мікроорганізмів.
Що складається з щільно спаяних між собою зерен кварцу, шматочків польового шпату і листочків слюди граніт піддається механічній вивітрювання (руйнування) під впливом різких коливань температури (вдень і вночі) і проникаючою в тріщини замерзає і відтаює води. Це механічне вивітрювання призводить до утворення дресви, тобто суміші окремих зерен кварцу, слюди і польового шпату.
Крім того, польовий шпат і слюда розкладаються хімічно під впливом вуглекислого газу і води. При цьому утворюються розчинні у воді вуглекислі солі калію і натрію, вуглекислий кальцій, розчинний в містить вуглекислоту воді, і нерозчинний каолін (глина), що буря водою під взмученной стані.