Уксуснокислое брожение: возбудители и практическое использование

Как известно, слабые вина, оставленные в неполных открытых сосудах, быстро превращаются в уксус. При этом внутри таких алкогольных напитков образуется муть, а на их поверхности — нежная тонкая пленка. Происходит скисание вина под действием бактерий особой разновидности. Относятся эти микроорганизмы к классу аэробных, и разновидностей их существует множество.

Немного истории

О том, что вино может со временем превращаться в уксус, люди, конечно же, знали еще в глубокой древности. Однако, каким образом и по каким причинам происходит этот процесс, было выяснено только в 60-е годы XIX в. В 1867 г. возбудитель уксуснокислого брожения был открыт Луи Пастером. Назвал этот известный ученый открытую им бактерию, образующую на поверхности вина пленку, Mycoderma aceti. В переводе это означает «уксусный гриб». Позднее было выяснено, что Mycoderma aceti — это не один микроорганизм, а несколько видов уксуснокислых бактерий.

Химические формулы

Процесс сбраживания этилового спирта уксуснокислыми микроорганизмами происходит следующим образом:

• CH3CH2OH + O2 → CH3COOH + H2O + E.

То есть уксуснокислое брожение в вине происходит с его дегидрированием. Энергетический эффект при прохождении такой реакции возникает минимальный. Поэтому уксуснокислым бактериям приходится окислять очень большое количество спирта. Ведь им, как и любым другим живым существам, необходима энергия. Превращение этилового спирта в уксус из-за своей интенсивности напоминает анаэробный процесс. Однако относится эта реакция все же к аэробным.

После скисания вина находящиеся в нем бактерии продолжают свою жизнедеятельность. То есть они начинают перерабатывать уже сам уксус. При этом такая кислота преобразуется в углекислый газ (СО₂) и воду (Н₂О). При анаэробном брожении такого происходить попросту не может. Окисление при таких реакциях всегда бывает неполным.

С участием бактерий Mycoderma aceti могут происходить окислительные реакции с образованием уксусной кислоты и с глюкозой. С таким компонентом химическая формула брожения выглядит следующим образом:

• C6H12O6 + 2O2 → 2CH3COOH + 2CO2↑ + E.

В данном случае, помимо собственно самого уксуса, образуется и углекислый газ. Также в процессе этой реакции выделяется немного энергии. Помимо Mycoderma aceti, возбудителями уксуснокислого брожения могут быть микроорганизмы группы Gluconobacter.

Что представляют собой бактерии

Окислять уксуснокислые микроорганизмы способны не только этиловый спирт и глюкозу. Такие бактерии превращают:

• пропиловый спирт в пропиловую кислоту;

• бутиловый — в масляную.

Не способны окислять такие микроорганизмы метиловый спирт, а также высшие спирты. Представляют собой такие бактерии в большинстве случаев палочковидные короткие клетки длиной 2-1.5х1.0. Особенностью этих микроорганизмов является то, что они не образуют спор. По форме и величине такие клетки могут значительно различаться, в зависимости от разновидности, возраста, условий питательной среды и пр.

Оптимальной температурой реакции уксуснокислого брожения являются 15-34 °С. При охлаждении среды до 12-15 °С развитие таких микроорганизмов замедляется. Сами бактерии при таких условиях приобретают вид коротких толстых палочек. При повышении температуры до 35-45 °С некоторые виды уксуснокислых бактерий могут принимать уродливые формы и становиться похожими на прозрачные нити со вздутиями.

При наличии в среде большого количества кислот — винной, яблочной и пр., спирта, а также солей, в ней могут появляться гипертрофированно большие микрооганизмы этого типа. Также в таких условиях у уксуснокислых бактерий обычно начинает осклизняться оболочка. В некоторых случаях этот процесс принимает настолько серьезный характер, что в среде появляются зооглеи. При этом сами бактерии в таких слизистых скоплениях обычно достаточно рассеяны.

Жизнедеятельность

Все уксуснокислые бактерии образуют на поверхности окисляемого субстрата пленки. Однако, в зависимости от разновидности таких микроорганизмов, последние могут иметь разные свойства. Некоторые виды бактерий образуют бело-серые тонкие и нежные пленки, другие — толстые кожистые.

Особенностью микроорганизмов этой разновидности является высокая степень подвижности. Но это их свойство в большой мере зависит от условий окружающей среды. При очень высоких температурах и недостатке воздуха свою способность двигаться эти микроорганизмы теряют.

Обитать бактерии, вызывающие уксуснокислое брожение, могут на овощах, фруктах, в соках, уксусе, алкогольных напитках.

Применение

Процесс окисления этилового спирта и глюкозы используется в промышленности в основном для получения натурального спиртового уксуса. Также посредством таких реакций могут производиться:

• яблочный уксус;

• винный.

Применение уксуснокислого брожения возможно и в молочной промышленности. Бактерии этой разновидности могут входить в состав заквасок, используемых при приготовлении, к примеру, кефира.

Самые популярные разновидности

Как уже упоминалось, Mycoderma aceti — это не одна бактерия, а целая группа. На поверхности вина пленку образует, к примеру, разновидность Acet Orleanense. Бактерия это очень распространенная. На поверхности вина она способна образовывать шелковистую и довольно-таки прочную пленку. Ее особенностью, в отличие от большинства представителей группы, является то, что она способна выдерживать очень большое количество спирта в среде — до 12%. Именно эту бактерию, поэтому обычно и используют для получения винного уксуса из слабоалкогольных напитков.

Также очень распространенным представителем группы является Acet Schuetzenbachii. Эта бактерия используется для получения уксуса по быстрой немецкой технологии. Выращивается она на буковых стружках, смоченных подкисленным разведенным этиловым спиртом.

Достаточно широко известными являются также уксуснокислые бактерии:

1. Acet Aceti, представляющая собой короткую грамотрицательную палочку, не образующую спор. Эта бактерия неподвижна, создает цепочки и способна выдерживать до 11% спирта в воде. Acet aceti образует пленку на поверхности пива. Йодом эта бактерия окрашивается в желтый цвет.

2. Acet Pasteurianum. Эта разновидность по форме и характеристикам похожа на Acet Aceti. Но на поверхности напитков в процессе уксуснокислого брожения она образует складчатую пленку. Йодом эта разновидность окрашивается в синий цвет.

Сфера использования уксуса

Это вещество, бесспорно, является самым универсальным растворителем из всех известных. Относится уксус к одноосновным алифатическим кислотам, отличается устойчивостью, дешевизной и доступностью. Растворять это вещество способно большинство веществ органического происхождения. По-другому уксус называется этановой кислотой. Использоваться он может в самых разных сферах человеческой деятельности.

По крепости различают три основных разновидности растворов уксусной кислоты:

• пищевую (собственно уксус) крепостью 3-15%;

• техническую (эссенция) — 70-80%;

• ледяную — 100%.

Использование пищевого раствора

Наиболее широкое применение натуральный спиртовой уксус нашел, конечно же, в пищевой промышленности и быту. В этих сферах используется в основном низкоконцентрированная этановая кислота 3-15%.

В пищевой промышленности и быту уксус может применяться:

• для ароматизации блюд;

• при приготовлении выпечки;

• при приготовлении овощных маринадов и солений;

• при приготовлении маринадов для жарения рыбы, птицы или мяса и пр.

С уксусом, к примеру, можно есть пельмени. При выпекании пирогов и тортов им гасят соду. В результате тесто наполняется пузыриками и в последующем гораздо лучше поднимается.

С использованием уксуса маринуют огурцы, помидоры, баклажаны. Благодаря наличию этого ингредиента такие заготовки могут сохранять свою пищевую ценность весь холодный период года. В особенности явственно уксуснокислая реакция проявляется при квашении капусты.

Использование технического раствора

Уксусная эссенция 70% также может применяться в быту и пищевой промышленности в тех же целях. Такой раствор при необходимости просто разбавляется до нужной концентрации водой или же используется в небольших количествах. Также техническая уксусная кислота может применяться:

• в медицине при приготовлении лекарственных препаратов (к примеру, аспирина);

• в целлюлозно-печатной промышленности;

• при приготовлении лаков, красок, ацетона;

• в текстильной, кожевенной промышленности и т. д.

Где применяется стопроцентный уксус

Ледяная безводная кислота имеет температуру плавления чуть больше 16 °С. При более низких температурах она начинает кристаллизоваться. Именно за это она и получила свое название. Как и техническая разновидность, ледяная уксусная кислота может применяться, к примеру, при производстве медицинских препаратов или растворителей.

Методы приготовления

Научились люди делать уксус уже очень давно. Первое упоминание о практическом применении этого вещества относится еще к 3 тысячелетию до нашей эры. Использовался уксус когда-то, к примеру, для приготовления свинцовых белил или яр-медянки.

В наше время для производства этого продукта могут применяться две основные технологии:

1. Французский метод, позволяющий получать продукт самого высокого качества. При использовании этой технологии уксуснокислому брожению подвергают слабые виноградные вина. Процесс в данном случае идет несколько недель. За этот срок, помимо всего прочего, образуются особые ароматические вещества, которые и придают уксусу его отличные качества.

2. Немецкий быстрый метод. В данном случае с использованием скрученных буковых стружек, смоченных подкисленным спиртом, предварительно создается очень большая поверхность окисления.

Уксус, приготовленный по французской технологии, получается более качественным. Но и стоит такой продукт, поскольку изготавливается он довольно-таки длительное время, достаточно дорого.

Португальский рецепт

Некоторые люди интересуются в том числе и тем, как приготовить винный уксус своими руками. Сделать это можно, к примеру, из следующих ингредиентов:

• красного сухого вина — 0.75 л;
• уксуса виноградного — 50-100 мл.

Вино на первом этапе выливают в большую емкость. Далее в него добавляют уксус-закваску. Процесс брожения при использовании таких ингредиентов длится около 30 дней.

Как сделать яблочный уксус в домашних условиях: простой рецепт

Из вина приготовить такой продукт можно достаточно быстро и без особых проблем. Но еще проще сделать домашний уксус из яблок. Рецепт его приготовления в данном случае будет выглядеть следующим образом:

• яблоки вымыть, разрезать на крупные дольки и оставить на воздухе до потемнения;

• отжать с кусочков сок;

• полученную жидкость перелить в стеклянные емкости с узким горлом;

• надеть на емкости резиновые медицинские перчатки с проколом в одном пальце;

• выдержать жидкость в теплом темном месте 6 дней.

После того как перчатки надуются, бродящий яблочный уксус нужно перелить в широкую посуду. Это ускорит процесс приготовления продукта. Емкость с уксусом далее следует снова перенести в теплое темное место и подержать там 2 месяца при температуре +27 °С.

По этому простому рецепту яблочный уксус в домашних условиях сделать особого труда не составит. Готовый продукт на заключительном этапе нужно процедить через марлю в чистые бутылки и отправить на хранение в холодильник или погреб.