Окисление этилового спирта до уксусной кислоты
Уксусная кислота образуется из этилового спирта в процессе дыхания уксусно-кислых бактерий:
СН3СН2ОН + О2 -> СН3СООН + Н20.
Химизм процесса. Уксусно-кислые бактерии обладают ферментом алкогольдегидрогеназой. Окисление этилового спирта протекает в две стадии: первым промежуточным соединением является уксусный альдегид, который затем окисляется в уксусную кислоту.
106 Глава 3. Биохимические процессы, вызываемые микроорганизмами
Возбудители процесса — ускусно-кпслые бактерии — бесспоровые палочки, грамотрицательные, строгие аэробы. Среди них есть подвижные и неподвижные формы. Они кислотоустойчивы и некоторые могут развиваться при рН среды около 3,0; оптимальное значение рН — 5,4-6,3г
Уксусно-кислые бактерии отнесены к двум родам:
Gluconobacter (Аcetomonas) — палочки с полярными жгутиками, не способные окислять уксусную кислоту, и Acetobacner— перитрихи, способные окислять уксусную кислоту до СО2 и воды.
Уксусно-кислые бактерии различаются размерами клеток, устойчивостью к спирту, способностью накапливать в среде большее или меньшее количество уксусной кислоты и другими признаками. Например, А. acete накапливает в среде до 6% уксусной кислоты, А. acete subsp. orleanensis — до 9,5, А. acete subsp. xylinum — до 4,5%. А. acete выдерживают довольно высокую концентрацию спирта — до 9-11%, А. acete subsp. xylinum — лишь 5-7%.
Растут уксусно-кислые бактерии в интервале температур 5-40°С, оптимум — около 30°С. Некоторые из них способны синтезировать витамины — В 1 В2, В12, однако многие сами нуждаются в витаминах.
Уксусно-кислые бактерии часто встречаются в виде длинных нитей и многие образуют пленки на поверхности субстрата. Например, для A. pasteurianus характерна сухая морщинистая пленка, для А. acete subsp. xylinum — мощная хрящевидная пленка, в состав ее входит клетчатка. Некоторые бактерии образуют лишь островки пленки на поверхности жидкости или кольцо около стенок сосуда.
Уксусно-кислым бактериям свойственна изменчивость формы клеток. Так, в неблагоприятных условиях развития бактерии приобретают необычную форму — толстые длинные нити, иногда раздутые, уродливые клетки (рис. 24).
Уксусне-кислые бактерии широко распространены в природе, они встречаются на поверхности растений, в зрелых плодах, ягодах, в квашеных овощах, вине, пиве, квасе.
Практическое значение процесса. Процесс окисления этилового спирта до уксусной кислоты лежит в основе получения уксуса для пищевых целей.
Рис 24. Пленка уксусно-кислых бактерий
Процесс осуществляют в специальных башневйдных чанах-генераторах, внутри которых неплотно заложены буковые стружки. В верхней части генератора имеются приспособления для равномерного орошения стружек перерабатываемым спиртсодержащим субстратом. Исходным сырьем служит уксусно-спиртовой раствор с питательными (для бактерий) солями или разбавленное подкисленное вино. Под-кисление субстрата необходимо для предотвращения развития вредителей производства — пленчатых дрожжей и слизёобразующих непроизводственных видов уксусно-кис- ' лых бактерий, которые могут попасть извне. Производственной культурой чаще всего служит А.асеН. В стенках генератора имеются отверстия для засасывания (или вдувания) воздуха. Чем лучше аэрация, тем активнее протекает процесс. По мере протекания субстрата по стужкам уксусно-кислые бактерии, обильно заселяющие стружки, окисляют спирт в уксусную кислоту, и в нижней части аппарата накапливается готовый уксус, который периодически сливают.
Уксусно-кислые бактерии могут при недостатке спирта окислять уксусную кислоту до СО2 и воды. Этот процесс называется переокислением, он опасен для производства.
В настоящее время процесс производства уксуса ведут "глубинным" способом в герметически закрытых аппаратах, в которых спиртсодержащий субстрат с введенными в него уксусно-кислыми бактериями аэрируется и перемешивается непрерывно подаваемым в аппарат стерильным воздухом. Этот метод имеет ряд преимуществ: требуется меньше производственных площадей, процесс автоматизирован и протекает значительно быстрее, исключено попадание инфекции извне.
Дата добавления: 2014-12-15; просмотров: 7804;