Acetobacter aceti, una bacteria Gram-negativa que se desplaza utilizando sus flagelos perítricos , fue descubierta cuando Louis Pasteur demostró que era la causa de la conversión de etanol en ácido acético en 1864. Hoy en día, A. aceti se reconoce como una especie dentro del género Acetobacter , perteneciente a la familia Acetobacteraceae en la clase Alphaproteobacteria. [1] Su motilidad bacteriana juega un papel importante en la formación de biopelículas, comunidades intrincadas donde las células de A. aceti se agregan y colaboran, mejorando aún más su capacidad para metabolizar etanol y producir ácido acético. [2] Ampliamente distribuido en varios nichos ambientales, este microorganismo benigno prospera en hábitats abundantes en azúcares fermentables, como flores, frutas, miel, agua y suelo, presentes dondequiera que ocurra la fermentación del azúcar. [3] A. aceti crece mejor a temperaturas que oscilan entre 25 y 30 grados Celsius, con un límite superior de 35 grados Celsius, y en condiciones ligeramente ácidas con un pH entre 5,5 y 6,3. [3] A. aceti se ha utilizado durante mucho tiempo en la industria de la fermentación produciendo eficientemente ácido acético a partir de alcohol como un aerobio obligado que depende del oxígeno como aceptor terminal de electrones. [4] A. aceti, clasificado como acidófilo , capaz de sobrevivir en ambientes ácidos, posee un citoplasma acidificado , que proporciona a la mayoría de las proteínas estabilidad ácida. [3] La capacidad del microorganismo para prosperar en entornos ricos en azúcares fermentables muestra su potencial como organismo para estudiar el metabolismo y la adaptación microbianos.
Además de su papel ecológico, A. aceti tiene un valor económico significativo, particularmente en la producción de vinagre , donde cataliza la conversión de etanol en vino o sidra en ácido acético. [2] El ácido acético que genera se utiliza en la fabricación de rayón de acetato , producción de plásticos , producción de caucho y productos químicos fotográficos . Además de sus aplicaciones industriales, las capacidades metabólicas únicas de A. aceti han ganado atención en la investigación biotecnológica. Los estudios han encontrado que tiene el potencial de ser un actor clave en la producción de productos químicos de base biológica y materiales renovables, utilizando su maquinaria enzimática para procesos de fabricación sostenibles. Acetobacter aceti es un organismo multifacético con importancia ecológica, industrial y biotecnológica, mostrando su papel fundamental en el metabolismo y el valor económico. [3]
La historia de Acetobacter aceti está entrelazada con la historia de la producción de vinagre y la fermentación microbiana. La producción de vinagre, que proviene de frutas o granos fermentados, se remonta a miles de años. Las civilizaciones antiguas han utilizado el vinagre con fines medicinales y culinarios. A medida que pasó el tiempo, la gente prestó cada vez más atención al proceso de fermentación, que convierte los azúcares en alcohol y luego en vinagre en presencia de oxígeno. A fines del siglo XIX, Martinus Beijerinck (microbiólogo holandés) aisló varias bacterias involucradas en la producción de vinagre, específicamente el género Acetobacter . [5] A principios del siglo XX, la investigación del científico Louis Pasteur identificó el papel de Acetobacter aceti en la conversión de alcohol en ácido acético. La investigación sobre A. aceti se ha expandido para explorar sus aplicaciones biotecnológicas más allá de la producción de vinagre, incluida la producción de biocombustibles, la biorremediación, la fermentación de alimentos y la síntesis de biopolímeros. [6]
Acetobacter aceti pertenece a la familia Acetobacteraceae que comprende dos géneros denominados Acetobacter y Gluconobacter . [7] Acetobacter oxida el etanol a ácido acético mientras que Gluconobacter utiliza únicamente glucosa para sus procesos metabólicos. Se ha demostrado que muchas cepas secuenciadas de A. aceti , incluidas NBRC 14818 y JCM20276, contienen un genoma que consta de un cromosoma y cuatro plásmidos. [5] [8] La cepa A. aceti NBRC 14818 contiene 3.596.270 pares de bases en su cromosoma. [5]
A. aceti es un microorganismo único debido a su capacidad para sobrevivir en altas concentraciones de ácido acético. [9] Este microbio utiliza una oxidación de dos pasos de etanol a acetato. El etanol es oxidado por proteínas unidas a la membrana llamadas alcohol deshidrogenasa dependiente de pirroloquinolina quinona (ADH dependiente de PQQ) para producir acetil aldehído. Las proteínas ADH dependientes de PQQ residen dentro del periplasma . El acetil aldehído es luego oxidado por la enzima aldehído deshidrogenasa [10] para producir acetato dando como resultado la oxidación incompleta del etanol. [11] Posteriormente, el acetato puede usarse en el ciclo del TCA (ciclo del ácido tricarboxílico) después de que se agote el etanol. Luego, el acetato se convierte en acetil-CoA por la enzima acetil-CoA sintetasa o mediada por la fosfotransacetilasa y la acetato quinasa. Alternativamente, una bomba de eflujo también puede expulsar el acetato del microbio. Las cepas de A. aceti pueden tolerar concentraciones de ácido acético extracelular del 5 al 20 por ciento. [12]
A. aceti se utiliza ampliamente en la producción industrial de vinagre debido a su capacidad de producir altas concentraciones de ácido acético a partir de etanol y al mismo tiempo tener una alta resistencia al ácido acético. [13]
La diabetes es un problema de salud importante que afecta a millones de estadounidenses, lo que impulsa a los investigadores a encontrar tratamientos efectivos y posibles curas. A. aceti está surgiendo como un candidato debido a su papel potencial en el control de la diabetes. Los probióticos se han identificado como un método terapéutico para el tratamiento de la diabetes y estudios recientes han identificado cepas de A. aceti ricas en cromo y zinc que mejoran los efectos hipoglucémicos del probiótico. Se realizó un experimento en el que los investigadores compararon la eficacia de A. aceti con la metformina, un tratamiento común para pacientes con diabetes tipo 2. El resultado mostró que A. aceti no solo aumentó la secreción de insulina, sino que también contribuyó a la reparación del tejido pancreático dañado, lo que demuestra su potencial como un método terapéutico valioso en el tratamiento de la diabetes. [14]
La celulosa es un carbohidrato, específicamente un polisacárido, que se puede encontrar en las paredes celulares de plantas, algas, hongos y algunas bacterias. A través de su producción de ácido acético y oxidación de etanol, A. aceti desempeña un papel crucial en la síntesis de celulosa bacteriana. La celulosa bacteriana es única en comparación con la celulosa vegetal debido a su estructura altamente pura y cristalina. Esta celulosa bacteriana es valorada por su alta pureza, resistencia y propiedades únicas. Se utiliza para la producción de biopelículas, apósitos médicos y productos alimenticios. [15] [16]
El A. aceti suele ser conocido como corrosivo, ya que produce ácido acético, que provoca una corrosión grave del cobre y el acero en muchos entornos industriales. Sin embargo, también se ha descubierto que cuando se encuentra en una solución con etanol, se forma una biopelícula de A. aceti que puede utilizarse como capa protectora para evitar la corrosión del carbono y el acero. Esto es importante porque si se utilizan biopelículas de A. aceti para reducir la corrosión inducida microbiológicamente, aumentarán las ganancias industriales. [17]
No se sabe que Acetobacter aceti sea un patógeno humano y, en general, se considera que su manipulación en entornos industriales es segura. La piel humana no proporciona a la bacteria las condiciones óptimas para su crecimiento, lo que reduce el riesgo de infección o efectos adversos por contacto directo. La temperatura óptima de crecimiento de A. aceti es inferior a la del cuerpo humano, por lo que es poco probable que habite tanto en el cuerpo humano como en los animales en general, lo que le ha permitido figurar en la lista de microorganismos GRAS (generalmente reconocidos como seguros) de la FDA.
Si bien A. aceti representa un riesgo mínimo para los humanos, puede tener implicaciones para el medio ambiente, particularmente en la agricultura. Algunas evidencias sugieren que A. aceti puede ser perjudicial para las plantas y otra flora, lo que podría alterar los ecosistemas naturales. La actividad metabólica de A. aceti y la producción de ácido acético pueden influir en el pH del suelo y las comunidades microbianas, lo que puede afectar la salud del suelo y la dinámica del ecosistema. También se ha descubierto que A. aceti causa la pudrición de frutas como manzanas y peras. Por lo tanto, si bien se considera que A. aceti es seguro para el contacto humano, sus interacciones con el medio ambiente justifican una mayor investigación para comprender sus posibles impactos ecológicos e informar sobre prácticas de gestión sostenible. [18] [19]
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