Уксусная матка: состав, микробиология и процесс образования.
Mother of vinegar
Уксусная матка: биопленка для производства уксуса из алкоголя. Состав, роль бактерий и дрожжей, история изучения. Домашнее и промышленное производство.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Биофильм, образующийся при брожении алкогольных жидкостей.
Biofilm formed on fermenting alcoholic liquids
Уксусная матка – это биофильм, состоящий из целлюлозы, дрожжей и бактерий, который иногда формируется на алкогольных жидкостях в процессе превращения спирта в уксусную кислоту с помощью кислорода из воздуха и уксуснокислых бактерий (AAB). Она похожа на симбиотическую культуру бактерий и дрожжей (SCOBY), наиболее известную по производству комбучи, но развивается в гораздо меньшей степени из-за меньшего количества дрожжей, которые к этому этапу часто уже отсутствуют в вине или сидре, а также из-за другой популяции бактерий. Уксусную матку часто добавляют в вино, сидр или другие алкогольные жидкости для домашнего производства уксуса, хотя для этого нужны только бактерии, но исторически её также использовали в промышленном производстве.
Mother of vinegar is a biofilm composed of a form of cellulose, yeast, and bacteria that sometimes develops on fermenting alcoholic liquids during the process that turns alcohol into acetic acid with the help of oxygen from the air and acetic acid bacteria (AAB). It is similar to the symbiotic culture of bacteria and yeast (SCOBY) mostly known from production of kombucha, but develops to a much lesser extent due to lesser availability of yeast, which is often no longer present in wine/cider at this stage, and a different population of bacteria. Mother of vinegar is often added to wine, cider, or other alcoholic liquids to produce vinegar at home, although only the bacteria is required, but historically has also been used in large scale production.
Открытие
Герман Бурхаве был одним из первых ученых, изучавших уксус. В начале 1700-х годов он показал важность уксусной матки в процессе уксуснокислого брожения и то, как увеличение площади окисления способствует более эффективному производству уксуса. Он называл уксусную матку "растительным веществом" или "цветом". Мартинус Виллем Бейеринк, один из основоположников современной микробиологии, идентифицировал уксуснокислые бактерии в уксусной матке. Он назвал эти бактерии Acetobacter aceti в 1898 году.
Hermann Boerhaave was one of the first scientists to study vinegar. In the early 1700s, he showed the importance of the mother of vinegar in the acetification process, and how having an increased oxidation surface allowed for better vinegar production. He called the mother a "vegetal substance" or "flower." Martinus Willem Beijerinck, who was a founder of modern microbiology, identified acetic acid bacteria in the mother of vinegar. He named the bacteria Acetobacter aceti in 1898.
Бактерии
Вуаль нетоксична и состоит из целлюлозы и AAB. Сырье и другие особенности производства определяют, к какому роду относятся бактерии, составляющие AAB. Анализ отпечатков ПЦР показал, что род Acetobacter был наиболее распространен в уксусной матки, полученной из яблок, в то время как род Komagataeibacter доминировал в уксусной матке, полученной из винограда. Уксусная матка из яблок содержала A. okinawenis как наиболее распространенный вид бактерий. В виноградном уксусе и уксусной матке K. europaeus был наиболее доминирующим видом бактерий. В уксусной матке также присутствует множество других родов бактерий. Полимеразная цепная реакция с денатурирующим градиентным гелевым электрофорезом (ПЦР ДГГЭ) использовалась для обнаружения бактериальных компонентов и родов в уксусе. К ним относятся: Acetobacter, Acidomonas, Ameyamaea, Asaia, Gluconacetobacter, Gluconobacter, Granulibacter, Komagataeibacter, Kozakia, Neoasaia, Saccharibacter, Swaminathania и Tanticharoenia. Эти бактерии обычно грамотрицательны или грам-вариабельны и имеют полярные жгутики. Для роста им необходима аэробная среда, они предпочитают среду с pH 5-6,5, но могут выживать при pH 3-4. Это не спорообразующие бактерии. Эти бактерии трудно обнаружить при спонтанном брожении, поскольку они конкурируют с другими группами микроорганизмов в период, когда уксусная матка находится в жизнеспособном, но некультивируемом (VBNC) состоянии. Роды Gluconacetobacter и Komagataeibacter производят высокий уровень бактериальной целлюлозы, из которой состоит уксусная матка. Количество Gluconacetobacter и Acetobacter в уксусной матке связано с концентрацией уксусной кислоты в уксусе. Уксусы с концентрацией уксусной кислоты более 6% содержали больше Gluconacetobacter, в то время как в уксусах с концентрацией менее 6% обычно присутствует Acetobacter. Однако в промышленных масштабах Acetobacter обнаруживался при концентрациях уксусной кислоты 11,5-12%.
The veil is nontoxic and is composed of cellulose and AAB. The raw materials and other manufacturing features determine what genus the bacteria that composes the AAB is from. PCR fingerprinting revealed that Acetobacter genus was the most abundant in mother of vinegar resulting from apples, while Komagataeibacter genus was most dominant in mother of vinegar resulting from grapes. Mother of vinegar from apples had A. okinawenis as the most abundant species of bacteria. Grape vinegar and the mother had K. europaeus as the most dominant bacterial species. There are also many other bacterial genera that are in mother of vinegar. Polymerase Chain Reaction Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (PCR DGGE) was used to detect the bacterial components and genera in vinegar. These groups include: Acetobacter, Acidomonas, Ameyamaea, Asaia, Gluconacetobacter, Gluconobacter, Granulibacter, Komagataeibacter, Kozakia, Neoasaia, Saccharibacter, Swaminathania, and Tanticharoenia. These bacteria are normally gram negative or gram variable and have polar flagella. They also need an aerobic environment to grow and prefer an environment with a pH of 5 6.5 but can survive in pH of 3 4. They are non spore forming bacteria. These bacteria are difficult to find in spontaneous fermentation. This is because they are in competition with other microbial groups during the time the mother of vinegar is in the viable but not culturable (VBNC) state. The genera, Gluconacetobacter and Komagataeibacter produce high levels of bacterial cellulose, which is what mother of vinegar is composed of. The amount of Gluconacetobacter and Acetobacter in the mother of vinegar is associated with the concentration of acetic acid in the vinegar. Vinegars with a concentration of acetic acid greater than 6% contained more Gluconacetobacter, while those with a concentration of less than 6% typically see Acetobacter present. However, on an industrial scale, Acetobacter was seen in acetic acid concentrations of 11.5 12%.
Дрожжи
Мать уксуса также состоит из дрожжей, которые ферментируют сахара в вине, сидре или других алкогольных жидкостях в этанол. В уксусе провинции Шаньси, выдержанном длительное время, было обнаружено 47 видов дрожжей в процессе спиртового брожения. Однако три основных штамма, обнаруженных в уксусной матери, включали S. cerevisae, P. anomala и C. berkhout, при этом S. cerevisae был наиболее распространенным видом на стадии ферментации. После завершения брожения S. cerevisiae доминирует в росте благодаря устойчивости видов к этанолу. Уксусная мать также используется в традиционном производстве бальзамического уксуса. Бальзамический уксус создается путем уваривания виноградного сока для получения концентрата. Концентрат переливают в демижон и оставляют на всю зиму. Весной концентрат перекачивают в деревянную бочку. К лету уксусная мать используется для запуска уксусного брожения. Затем концентрат и уксусная мать разделяют по разным бочкам из разных пород дерева. Производство уксуса занимает 13 лет.
Mother of vinegar is also composed of yeasts that ferment the sugars in the wine, cider, or other alcoholic liquids into ethanol. In Shanxi aged vinegar, there was 47 types of yeast found during alcoholic fermentation. However, the three main strains found in the mother of vinegar included, S. cerevisae, P. anomala, and C. berkhout, with S. cerevisae being the most abundant species in the fermentation stage. After the fermentation, S. cerevisiae dominates in growth, due to species having a tolerance to ethanol. Mother of vinegar is also used in the traditional production of balsamic vinegar. Balsamic vinegar is created by cooking down grape juice to create a concentrate. The concentrate is poured into a demijohn and is left to sit throughout the winter. In the spring, the concentrate is transferred to a wooden barrel. By summer, mother of vinegar is used to start the vinegar fermentation. The concentrate and mother are then separated into different barrels of varying wood types. The vinegar is created over the course of 13 years.
Мать комбучи
Мать уксуса и мать комбучи имеют много общего, но они различны. Мать комбучи образуется в результате ферментации чая, а мать уксуса – в результате ферментации вина, сидра или других алкогольных напитков. Процесс ферментации чая создает SCOBY. SCOBY формирует бактериальную целлюлозную пленку, подобную той, что наблюдается в матери уксуса. Бактерии также окисляют спирт, образуя уксусную кислоту. Основной род бактерий, участвующий в образовании матери комбучи, – Acetobacter, который также является основным родом в матери уксуса. Мать комбучи также содержит бактерии рода Gluconobacter, которые встречаются в некоторых видах уксуса. И уксус, и комбуча содержат дрожжи, которые ферментируют сахара в этанол. После ферментации AAB окисляет этанол в уксусную кислоту. Главное различие между матерью уксуса и матерью комбучи заключается в устойчивости к уксусной кислоте. У уксуса более высокая концентрация уксусной кислоты, чем у комбучи, поэтому виды бактерий в матери уксуса должны переносить более высокие уровни уксусной кислоты. Из-за различий в составе, мать уксуса нельзя использовать для производства комбучи, поскольку она не происходит из чая, а ее бактерии обладают иными характеристиками.
Mother of vinegar and mother of kombucha share many similarities, but they are different. Kombucha mother is created from the fermentation of tea, while Mother of vinegar is created from the fermentation of wine, cider, or other alcoholic beverages. The fermentation process of tea creates SCOBY. The SCOBY creates a bacterial cellulose film, like that seen in mother of vinegar. The bacteria also oxidizes the alcohol to create acetic acid. The main bacterial genus involved in the mother of kombucha is Acetobacter, which is also a main genus in mother of vinegar. Kombucha mother also has the bacteria genus Gluconobacter, which is found in some vinegar types. Both vinegar and kombucha mothers contain yeast, which ferments sugars to ethanol. After the fermentation process, the AAB oxidizes the ethanol into acetic acid. The main difference between mother of vinegar and mother of kombucha is the acetic acid tolerance. Vinegar has a higher acetic acid concentration than kombucha, therefore the species in mother of vinegar needs to tolerate higher levels of acetic acid. Due to the differences in the compositions of the mothers, mother of vinegar cannot be used to produce kombucha due to it not being derived from tea and its bacteria having different characteristics.