原理
醋酸菌(Acetobacter)革蘭陰性,細胞橢圓、桿狀、單生、成對或鏈狀,在老培養液中易出現畸形體,具周生鞭毛或無。能氧化乙醇為醋酸,氧化葡萄糖為葡萄糖酸。能利用醋酸鹽及乳酸鹽使其氧化為CO2,不能利用乳糖、糊精及澱粉等。葡萄糖酸桿菌(Gluco-nobacter)具端生鞭毛,能氧化乙醇為醋酸、葡萄糖為葡萄糖酸,但不能使醋酸鹽及乳酸鹽氧化為CO2。中國常用的中科1.41及滬釀1.01菌株均為醋酸桿菌屬細菌。
醋酸發酵的主要機理如下。
1.從乙醇氧化為醋酸
這一步可分為以下兩個階段
:
(1)先由乙醇在乙醇脫氫酶的催化下氧化成乙醛,
(2)乙醛通過吸水形成水化乙醛,接著由乙醛脫氫酶氧化成醋酸,
綜合上式,整個反應式為:
CHCHOH+O一CHCOOH+HO
理論上,1009酒精能生成純醋酸130.49,但在實際生產過程中,卻只能生成100g醋酸。
2.己糖一磷酸途徑
木醋桿菌能通過己糖一磷酸途徑,利用糖生成醋酸。
己糖磷酸途徑生成的5-磷酸一核酮糖在5-磷酸解酮酶的作用下,裂解為3-磷酸甘油醛和乙醯磷酸,其中乙醯磷酸在乙酸激酶的催化下轉變為醋酸,而3-磷酸甘油醛通過糖酵解途徑變成丙酮酸,然後還原成乳酸
。
3.醋酸菌的過氧化反應
由於醋酸菌可產生乙醯輔酶A合成酶,因此它能氧化醋酸為二氧化碳和水。
所以,在食醋生產過程中發現酸度不再上升,酒精氧化將完時,就要加入食鹽,抑制醋酸菌的繁殖與發酵,以防醋酸分解
。
4.其他反應
醋酸發酵過程中,主要利用的是醋酸菌所具有的氧化酒精生成醋酸的能力。此外,弱氧化醋酸菌能將D葡萄糖氧化成葡萄糖酸、D5酮基葡萄糖酸,再經還原生成D酒石酸。弱氧化醋酸菌、膠醋酸桿菌、紋膜醋酸桿菌可將酵母菌利用糖分生成的甘油氧化成二羥基丙酮。
此外,原料中少量的脂肪成分,在黴菌所產生的解脂酶的作用下,可生成各種脂肪酸和甘油,這些脂肪酸和醇又可反應生成不同的酯類;原料中的蛋白質經蛋白酶水解成各種胺基酸,如果食醋中含有多種酯類和胺基酸,口味就更加濃醇,也增加了醋酸的香味
。
條件
醋酸菌為好氣性菌,發酵在通氣條件下進行,發酵溫度一般為25~30℃,醋酸菌需要胺基酸及維生素類物質,因此發酵液中除乙醇外還需添加酵母汁、曲汁或其它含氮有機質。
方式
醋的釀造有固體發酵和液體發酵兩種方式。如以澱粉物質為原料需先進行糖化及酒精發酵,最後進行醋酸發酵,固體發酵為傳統工藝,參與微生物種類較多,產品風味較好。液體發酵一般為工業化生產,用純培養菌種,產量多、成本低,但產品風味較差。
用途
醋為生活中必備物品,在食品調味中占重要地位,中國有數千年的生產歷史,品種很多,如山西老陳醋、鎮江香醋等都深受歡迎。醋酸能抑制腐敗細菌的生長,用醋醃漬蔬菜可以保存鮮味而不腐敗,醋酸還可作醫用消毒劑。發酵醋液精製後可製成冰醋酸,為化工及製藥的重要原料,在印染工業中用途廣泛。