Получение посевного материала

Посевной материал получают в лаборатории, выращивая уксуснокислые бактерии на жидкой питательной среде в колбах на качалках. А затем в лабораторном ферментаторе вместимостью 30 л.

При выращивании уксуснокислых бактерий в лаборатории используют агаризованную среду Лайценской, содержащую (NH4)3PO4 * 3H2O,MgHPO4 * 3H2O,KH2PO4. Ацетобактеры сами синтезируют все необходимые витамины и поэтому растут в питательных средах без их добавления.

Acetobacter aceti очень вериабельны, они могут даже потерять свойство образовывать уксусную кислоту. Кроме того, бактерии должны выдерживать высокую концентрацию уксусной кислоты, не быть требовательными к высоким концентрациям питательных веществ и не осуществлять переокисление уксуса. Все эти свойства у продуцента изменчивы. Чтобы избежать не нужных мутаций, инокулят поддерживается в среде с высокой общей концентрацией спирта и уксусной кислоты и низкой концентрацией питательных веществ [2, 4, 6].

Химия получения уксусной кислоты

В качестве исходного продукта для производства уксусной кислоты используется этиловый спирт (этанол), который получается обычно сбраживанием углеводов дрожжами, например Saccharomyces cere visiae:

С6Н12О6 → 2С2Н5ОН + 2СО2

глюкоза этанол углекислый газ

Процесс ацетификации представляет собой окисление практически всего этилового спирта с образованием уксусной кислоты в полностью аэробной системе в присутствии штаммов Acetobacter aceti. Теоретически 1 г глюкозы должен давать 0,51 г этилового спирта, при окислении которого образуется 0,67 г уксусной кислоты, но практически конечный выход составляет примерно 0,5 г вследствие потерь легко испаряющихся веществ и частичного окисления уксусной кислоты с образованием СО2. Стадии реакции схематически могут быть представлены следующим образом:

С2Н5ОН + О → СН3СНО + Н2О

2СН3СНО → С2Н5ОН + СН3СООН

СН3СНО + О → СН3СООН + Н2О

Последняя стадия осуществляется алкоголь- и альдегиддегидрогеназной системой с использованием трифосфопиридина в качестве кофермента.

Алкогольдегидрогеназа Acetobacter aceti содержит недавно открытую простетическую группу метоксантин, или пирролохинолинхинон. Этот фермент находится на внешней стороне плазматической мембраны и катализирует окисление этанола в уксусную кислоту. Метоксантин частично попадает в питательную среду и в пищевой уксус, придавая ему слегка желтоватую окраску.[7]

Наряду с уксусной кислотой образуются в небольших количествах такие конечные продукты, как альдегиды, эфиры и ацетоин, имеющие значение как вкусовые вещества.

Прежде уксус изготовляли преимущественно из малоценного вина и пива. Для получения специальных сортов уксуса и сегодня применяют специальное сырье, по которому и называют конечный продукт, например винный уксус (во Франции и

Италии), солодовый уксус (в Англии), изюмный и медовый уксус.

Сырьем для современных способов быстрого уксусного брожения служит в настоящее время почти исключительно дешевый спирт, который обычно поступает из спиртовой промышленности (картофельный или зерновой), однако может применяться и синтетический этиловый спирт. Он применяется в виде водного раствора с концентрацией 4—11% об. Так как уксуснокислые бактерии не могут размножаться в чистом водно-спиртовом растворе, добавляются в качестве органических углеводных источников мелассы тростниковый сахар или глюкоза, в качестве неорганических питательных солей — фосфат аммония и калия, сульфат магния, а в качестве микроэлементов— ионы марганца. В качестве биологически активного вещества служит солодовый или дрожжевой экстракт [3, 5].

Технология изготовления уксуса

После того как были рассмотрены стадии подготовки сырья и питательной среды, а также получения посевного материала можно непосредственно перейти к способам изготовления уксусной кислоты.

Орлеанский способ

Уксуснокислые бактерии в естественных условиях и при доступе воздуха образуют на различных содержащих спирт растительных соках пленку и окисляют этиловый спирт до уксусной кислоты. В вине, пиве и сброженном плодовом заторе образование уксусной кислоты в присутствии молекулярного кислорода обычно протекает самопроизвольно и часто ведет к нежелательным изменениям. При старом орлеанском способе горизонтально расположенные деревянные бочки особой формы, расположенные в утепленном помещении в несколько рядов одна над другой, объемом 200—500 мл, в начале процесса заливают 10 – 12 л. Готового нефильтрованного уксуса. Эта порция – своего рода закваска, ведь в нефильтрованном уксусе содержится достаточно большое количество бактерий. К уксусу приливают примерно 10 л. профильтрованного вина. Через восемь дней, если процесс идет нормально, доливают еще 10 л., и так до тех пор, пока бочка не заполниться до половины объема. После этого около 40 л. готового продукта сливают, а к оставшемуся добавляют фильтрованное вино, и цикл повторяется.[7] При этом нужно было следить, чтобы бактериальная пленка не осела на дно, а температура составляла около 20°С. Для лучшего доступа воздуха бочки снабжались отверстием на уровне 5—10 см от поверхности плавающей пленки из уксуснокислых бактерий. а бочки заливались свежим вином.

Полученный уксус выдерживался для созревания в течение многих месяцев. Он отличался особенно приятным ароматом. По орлеанскому способу работали в уксусном производстве в течение многих столетий. Сейчас этот способ имеет лишь историческое значение, однако он применяется до сих пор в некоторых винодельческих районах Франции и несмотря на неэффективность продукт обладает очень высоким качеством [2, 5, 7].