Обычно поверхность виноградных ягод ко времени их созревания бывает обильно заселена не только дрожжами, но и бактериями. Однако развитие бактерий в сусле и вине ограничивается в связи с их высокой активной кислотностью, осмотическим давлением сахаров в сусле и спирта в вине. Поэтому в сусле и вине находятся только бактерии, способные развиваться при pH 2,5–4,5 и при концентрации спирта 12–18% об.

Из всех известных групп бактерий существенную роль в виноделии играют молочнокислые и уксуснокислые бактерии, которые легко и быстро развиваются на поврежденных ягодах и, попав в сусло, при брожении сохраняются и развиваются в нем.

ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ВИДОВ
УКСУСНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

В настоящее время известно несколько видов и много рас уксуснокислых бактерий, развивающихся в вине.

Родовое название, предложенное Бейеринком для уксуснокислых бактерий – Acetobacter, в настоящее время является почти общепринятым и вошло в определители бактерий. Бердже в своем определителе к роду Acetobacter относит 12 видов бактерий. Н. А. Красильников в основу определения видов положил биохимические особенности этих бактерий и распределил их на 4 вида [87]:

1. Культуры образуют каталазу ..............(2)

– Каталазы не имеют Acetobacter peroxydans

2. Усваивают аммонийную соль как источник азотного питания: Acetobacter aceti

– Не усваивают минерального азота.............(3)

3. Культуры образуют бурый пигмент:

Acetobacter melanogenum

– Культуры бесцветные:

Acetobacter xylinum

В монографии, специально посвященной систематике уксуснокислых бактерий, Ж- Фратер, на основании литературных данных и собственных исследований, предложил новую классификацию рода Acetobacter [256]. Критерии для разграничения групп уксуснокислых бактерий (по Фратеру), установленные на основании биохимических показателей, приведены в табл. 32.

Под влиянием бактерий группы Oxydans происходит более глубокий распад окисляемых ими органических соединений, чем бактерий группы Suboxydans, тогда как группа Mesoxydans занимает промежуточное положение между ними. Уксуснокислые бактерии, лишенные каталазы, объединены в группу Peroxydans. Для выявления бактерий, относящихся к указанным группам, выбрано 5 критериев: наличие у бактерий каталазы, способность к окислению уксусной кислоты, лактата кальция, глюкозы в глюконовую кислоту и способность к образованию кетосоединений.

В качестве признаков для разделения видов бактерий внутри указанных групп рода Acetobacter рекомендовано использовать физиологические особенности, такие, как способность усваивать аммонийный азот, образование глюконовой кислоты из различных сахаров, образование пигмента, целлюлозы и т. д.

Группа Peroxydans включает виды: A. peroxydans, A. paradoxum; группа Oxydans – A. ascendens, A. rancens, A. lovaniense; группа Mesoxydans – A. aceti, A. zylinum, A. mesoxydans; группа Suboxydans – A. suboxydans, A. melanogenum.

Имеются, однако, данные, свидетельствующие, что способности к использованию аммонийного азота и к образованию кето-соединений присущи большинству уксуснокислых бактерий. Кроме того, в систематике уксуснокислых бактерий, предложенной Фратером, некоторые виды бактерий рода Acetobacter не нашли места, хотя широко используются как в научных исследованиях, так и в практике.

Описаны уксуснокислые бактерии, распространенные в винах Грузии и Армении [1, 118]. На основании физиологической характеристика выделенных культур, согласно классификации Фратера, они были отнесены к двум группам – Oxydans и Mesoxydans и к видам: A. aceti, A. ascendens, A. rancens, A. xylinum.

Таблица 32

Морфология клеток и биохимические свойства, образование на поверхности вина пленок, различных по внешнему виду, послужили основанием Н. К. Могилянскому разделить уксуснокислые бактерии, развивающиеся в винах, на 3 группы и описать

9 видов рода Acetobacter: A. orleanense, A. xylinoides, A. xylinum, A. plicatum, A. ascendens, A. kutzingianum, A. aceti, A. pasteurianum, A. vini aceti.

Виды и расы уксуснокислых бактерий различаются между собой по степени накопления уксусной кислоты. Так, в крепких южных винах развиваются расы бактерий, переносящие высокие концентрации спирта и вырабатывающие больше уксусной кислоты. В малоспиртуозных винах развиваются менее сильные расы бактерий. Неодинаковым получается и качество уксуса; одни виды и расы сообщают уксусу приятный букет, а другие вырабатывают уксус низкого качества с неприятным запахом.

МОРФОЛОГИЯ И ФИЗИОЛОГИЯ УКСУСНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ

Морфология клеток

Клетки уксуснокислых бактерий палочковидной формы, иногда очень короткие, одиночные или соединены в длинные цепочкинити, спор не образуют, грамотрицательны (рис. 30). Средние размеры клеток (1,2–1,8) X (0,4– –0,8) мкм. Обычно они встречаются в неподвижном состоянии. Но в молодой 24–48-часовой культуре многие клетки уксуснокислых бактерий подвижны, и при электронно-микроскопическом просмотре отчетливо видны жгутики. Жгутик отходит от одного из полюсов клетки, часто субполярно, т. е. немного сбоку. Иногда наблюдается расщепление жгутика на 3–4 и более тонкие нити.

Неблагоприятные условия для развития уксуснокислых бактерий (высокие концентрации спирта – 15–16% об., уксусной кислоты и других кислот–10–11%, высокая температура – в пределах 40°С) нарушают процессы роста и деления клеток бактерий, вследствие чего изменяются их формы и размеры. При этом появляются характерные для уксуснокислых бактерий инволюционные формы: клетки-гиганты – очень длинные, в десятки раз длиннее и значительно шире, чем нормальные особи, иногда длиной до 30–40 мкм, со вздутиями, шаровидные, колбовидные, нитевидные, изогнутые. Инволюционные формы уксуснокислых бактерий неподвижны и лишены жгутиков. Количество сильно измененных клеток обычно увеличивается при повышении концентрации уксусной кислоты в среде до 2–4,5%, при отклонении температуры и pH от оптимальных величин [114].

Специальные методы окраски позволяют рассмотреть при микроскопировании внутри бактериальных клеток зернышки волютина, капли жира и нуклеоиды. Инволюционные формы содержат несколько нуклеоидов [102].

Рис. 30. Acetobacter aceti (X1000) [46].

Уксуснокислые бактерии размножаются чрезвычайно быстро. Их число удваивается через каждые 30 мин. Из одной бактериальной клетки в течение 12 ч может возникнуть 17 млн. особей. Несколько клеток бактерий, помещенных на поверхности вина, за короткое время образуют 300 млрд. клеток – слой в 1 м², общая масса их составляет 1 г. Такое количество уксуснокислых бактерий в течение нескольких дней может превратить в уксусную кислоту 10 кг спирта, т. е. «переработать» количество спирта, в 10000 раз превышающее их собственную массу [114].

Характерной чертой многих видов уксуснокислых бактерий является рост на поверхности питательной среды – образование пленки. Основной предпосылкой этого является относительная гидрофобность поверхности клеток и сцепление слоя клеток с открытой поверхностью среды на разных стадиях роста. При достижении достаточной толщины пленка опускается и начинает расти в глубине среды до тех пор, пока на поверхности не образуется новый слой, прекращающий доступ кислорода воздуха [114]. Строение и внешняя форма пленки бактерий зависят от питательной среды и окружающих условий. Некоторые виды уксуснокислых бактерий образуют толстую пленку, другие тонкую, у одних она слизистая, у других – сухая. Общей особенностью пленки уксуснокислых бактерий является ее способность «всползать» на стенки стеклянной посуды.

Потребность бактерий в питательных веществах и образуемые продукты обмена

Потребность уксуснокислых бактерий в основных питательных веществах – источниках углерода, азота и витаминов – неоднородна у различных видов. Все они хорошо используют в качестве единственного источника углерода глюкозу и другие моносахариды, многоатомные спирты и хуже растут в питательных средах, содержащих этиловый спирт и уксусную кислоту.

Все уксуснокислые бактерии аминоавтотрофны, т. е. способны к синтезу аминокислот, основных из них, путем аминирования кетокислот. Они могут использовать азот в минеральной форме, однако неорганический азот усваивают при наличии необходимых источников углерода и витаминов. Выявлено, что некоторые виды уксуснокислых бактерий используют неорганический азот только тогда, когда в качестве источника углерода в среде присутствует глюкоза, а не этиловый спирт; другие – только при наличии в питательной среде необходимых им витаминов [102].

Уксуснокислые бактерии, обитающие в субстратах, содержащих этиловый спирт и бедных другими органическими веществами, более приспособлены к использованию спирта. Они хорошо развиваются в синтетических средах с аммонийными солями и проявляют себя как ауксоавтотрофы, синтезируя все необходимые им вещества из уксусной кислоты, воды и минеральных солей. Наиболее типичными в такой потребности в питательных веществах являются Acetobacter aceti.

Бактерии A. aceti, предпочитающие этиловый спирт и уксусную кислоту глюкозе и многоатомным спиртам, способные к синтезу всех необходимых им витаминов, быстро развивающиеся в средах с азотом в виде аммонийной соли, нашли широкое применение в производстве при скором (немецком) способе получения уксуса. Они окисляют спирт при pH 2,5–3,0, накапливая при этом до 10–11 % уксусной кислоты [102].

Многие виды уксуснокислых бактерий способны превращать молочную кислоту в ацетоин [102]. Установлено, что представители групп Peroxydans, Mesoxydans, Suboxydans образуют лишь следы ацетоина. Наиболее активно синтезируют ацетоин бактерии группы Oxydans, особенно A. rancens и A. ascendens, образующие ацетоина до 74% от теоретически возможного. Бактерии группы Oxydans способны также к окислению ацетоина в диацетил.

Некоторые виды уксуснокислых бактерий обладают исключительно редким в мире бактерий биосинтезом полисахарида целлюлозы. Ферменты, участвующие в образовании этого полисахарида, содержатся в A. xylinum и A. acetigenum [100].

Уксуснокислые бактерии синтезируют целлюлозу из различных моно- и дисахаридов (арабинозы, ксилозы, рамнозы, глюкозы, фруктозы, галактозы, мальтозы, сахарозы, лактозы), из многоатомных спиртов (глицерина, эритрита, сорбита, маниита), из глюконовой, 2- и 5-кетоглюконовых кислот (рис. 31). A. xylinum в некоторых условиях образует целлюлозу при развитии за счет этилового спирта, уксусной, янтарной или L-яблочной кислот [102]. Некоторые уксуснокислые бактерии синтезируют крахмалоподобные соединения, химическая природа которых не выяснена. Известно лишь, что бактериальные пленки на поверхности жидких питательных сред и колонии на сусло-агаре определенных видов уксуснокислых бактерий при обработке йодом окрашиваются в синий цвет [114].

Давно известно образование уксуснокислыми бактериями слизистых веществ. Одни синтезируют из декстрина декстран, идентичный декстрану, синтезируемому Leuconostoc mesenteroides из сахарозы, другие из сахарозы – леван. Массовое развиский азот только тогда, когда в качестве источника углерода в среде присутствует глюкоза, а не этиловый спирт; другие – только при наличии в питательной среде необходимых им витаминов [102].

Уксуснокислые бактерии, обитающие в субстратах, содержащих этиловый спирт и бедных другими органическими веществами, более приспособлены к использованию спирта. Они хорошо развиваются в синтетических средах с аммонийными солями и проявляют себя как ауксоавтотрофы, синтезируя все необходимые им вещества из уксусной кислоты, воды и минеральных солей. Наиболее типичными в такой потребности в питательных веществах являются Acetobacter aceti.

Бактерии A. aceti, предпочитающие этиловый спирт и уксусную кислоту глюкозе и многоатомным спиртам, способные к синтезу всех необходимых им витаминов, быстро развивающиеся в средах с азотом в виде аммонийной соли, нашли широкое применение в производстве при скором (немецком) способе получения уксуса. Они окисляют спирт при pH 2,5–3,0, накапливая при этом до 10–11 % уксусной кислоты [102].

Многие виды уксуснокислых бактерий способны превращать молочную кислоту в ацетоин [102]. Установлено, что представители групп Peroxydans, Mesoxydans, Suboxydans образуют лишь следы ацетоина. Наиболее активно синтезируют ацетоин бактерии группы Oxydans, особенно A. rancens и A. ascendens, образующие ацетоина до 74% от теоретически возможного. Бактерии группы Oxydans способны также к окислению ацетоина в диацетил.

Некоторые виды уксуснокислых бактерий обладают исключительно редким в мире бактерий биосинтезом полисахарида целлюлозы. Ферменты, участвующие в образовании этого полисахарида, содержатся в A. xylinum и A. acetigenum [100].

Уксуснокислые бактерии синтезируют целлюлозу из различных моно- и дисахаридов (арабинозы, ксилозы, рамнозы, глюкозы, фруктозы, галактозы, мальтозы, сахарозы, лактозы), из многоатомных спиртов (глицерина, эритрита, сорбита, маниита), из глюконовой, 2- и 5-кетоглюконовых кислот (рис. 31). A. xylinum в некоторых условиях образует целлюлозу при развитии за счет этилового спирта, уксусной, янтарной или L-яблочной кислот [102]. Некоторые уксуснокислые бактерии синтезируют крахмалоподобные соединения, химическая природа которых не выяснена. Известно лишь, что бактериальные пленки на поверхности жидких питательных сред и колонии на сусло-агаре определенных видов уксуснокислых бактерий при обработке йодом окрашиваются в синий цвет [114].

Рис. 31. Acetobactcr xylinum. Электронная микрофотография.
Клетку окружают синтезированные ею фиб­риллы целлюлозы (X 24000) [139].

Давно известно образование уксуснокислыми бактериями слизистых веществ. Одни синтезируют из декстрина декстран, идентичный декстрану, синтезируемому Leuconostoc mesenteroides из сахарозы, другие из сахарозы – леван. Массовое развитие уксуснокислых бактерий, образующих слизистые вещества, вызывает «тягучесть» жидкости [102].

Метаболизм уксуснокислых бактерий

Уксуснокислые бактерии отличаются от других аэробных бактерий выраженной способностью к окислению различных органических веществ. Обладая комплексом ферментов, катализирующих разнообразные реакции окисления, они используют в энергетическом обмене многие спирты, кислоты, углеводы и их производные, накапливая в окружающей среде большое количество окисленных веществ, главным образом кислот и кетосоединений.

Наиболее общей и характерной для всех видов уксуснокислых бактерий является реакция окисления этилового спирта в уксусную кислоту. Окисляют они также другие одноатомные спирты в соответствующие кислоты и углеводы, образуя адекватные сахарокарбоновые кислоты.

Способность к окислительным реакциям неодинаково выражена у представителей рода Acetobacter. Имеются виды, окисляющие только одноатомные спирты, пировиноградную и молочную кислоты и неспособные к окислению углеводов и многоатомных спиртов (A. peroxydans, A. ascendens). Другие, наоборот, проявляют способность к разнообразным окислительным превращениям и весьма активны в окислении, многих углеводов и их производных (A. aceti, A. suboxydans, A. xylinum).

Уксуснокислые бактерии лишены протеолитических ферментов и поэтому не могут использовать белковые вещества.

Окисление этилового спирта уксуснокислыми бактериями в уксусную кислоту называется уксуснокислым брожением. Осуществляется оно только при доступе воздуха. В первой фазе этого процесса происходит окисление спирта в уксусную кислоту с промежуточным образованием уксусного альдегида, во второй – окисление уксусной кислоты до СО₂ и Н₂О.

Суммарно уксуснокислое брожение выражается следующим уравнением:

Из 1% об. этанола образуется 1 г уксусной кислоты. При этом на граммолекулу окисляемого спирта освобождается энергии 489 кДж [102, 114].

Большинство уксуснокислых бактерий, когда израсходован весь спирт и накопилось предельное количество уксусной кислоты, приостанавливающей их жизнедеятельность, способно к переокислению ее, т. е. расщеплению в присутствии кислорода воздуха на углекислый газ и воду по химическому уравнению

СН₃СООН + 2О₂ = 2СО₂ + 2Н₂О.

По мере разрушения уксусной кислоты условия для переокисления ее становятся более благоприятными, и оно усиливается. Переокисление уксусной кислоты в процессе производства уксуса может снижать производительность предприятий по выработке этого продукта. Разные виды и расы уксуснокислых бактерий обладают различной способностью как накопления, так и переокисления уксусной кислоты [114].

На другие одноатомные спирты уксуснокислые бактерии, по-видимому, действуют так же, как и на этиловый спирт. Многие представители рода Acetobacter окисляют пропиловый спирт в пропионовую кислоту, бутиловый– в масляную, изобутиловый – в изомасляную и изоамиловый – в изовалериановую кислоты [102]. Однако максимальное количество образуемых при этом кислот всегда значительно меньше, чем в случае окисления этилового спирта, когда бактерии накапливают до 11–12% уксусной кислоты, а длительность процессов окисления указанных спиртов в развивающихся культурах уксуснокислых бактерий значительно больше, чем при использовании ими этилового спирта.

Наиболее активными в окислении многоатомных спиртов – сорбита, глицерина, маннита и других – являются представители групп Mesoxydans и Suboxydans. Они окисляют маннит во фруктозу, сорбит – в сорбозу, глицерин – в диоксиацетон. Изучение условий, способствующих интенсификации биохимического окисления сорбита в сорбозу, имело большое значение в развитии производства витамина С [58]. Окисление многоатомных спиртов при помощи уксуснокислых бактерий является наиболее простым способом образования соединений, из которых могут быть получены редкие и даже не существующие в природе многоатомные спирты и их эфиры [102].

Углеводы окисляются уксуснокислыми бактериями в соответствующие сахарокарбоновые кислоты: глюкоза в глюконовую, манноза в манноновую, галактоза в галактоновую, ксилоза в ксилоновую [114]. Наиболее активно окисляется глюкоза. Некоторые штаммы уксуснокислых бактерий дают выход глюконовой кислоты до 95% от количества сахара, концентрация которого в среде составляет 15%. Активно образуют глюконовую кислоту представители групп Mesoxydans и Suboxydans и, наоборот, не образуют ее A. ascendens, A. paradoxum, A. peroxydans.

Фруктоза принадлежит к сахарам, трудно окисляемым уксуснокислыми бактериями, но некоторые представители их способны окислять ее и образуют койевую кислоту.

Дисахариды подвергаются уксуснокислыми бактериями гидролитическому расщеплению, однако лишь в незначительной степени. Декстрин и крахмал окисляются уксуснокислыми бактериями немногих форм. Таким образом, в результате воздействия уксуснокислых бактерий на углеводы образуются разнообразные органические соединения, которые изменяют химический состав и активную реакцию окружающей среды.

Наиболее активная окисляющая деятельность уксуснокислых бактерий наблюдается в фазе развития, характеризующейся максимальной скоростью размножения, т. е. в начале фазы логарифмического роста. По данным И. Л. Работновой, на образование 1 г уксусной кислоты используется от 5 до 23 мг сахаров.

Обладая уникальной способностью к осуществлению аэробных окислительных реакций, уксуснокислые бактерии лишены способности к анаэробному расщеплению углеводов. Изучение ферментного аппарата их показало, что они имеют лишь некоторые ферменты, участвующие в гликолизе. Поэтому гликолитический путь расщепления углеводов не имеет значения в обмене веществ уксуснокислых бактерий [102].

Кислоты вина – пропионовая, масляная и муравьиная – не используются уксуснокислыми бактериями. Одноосновная молочная кислота и двуосновные – янтарная, яблочная и винная – в большей или меньшей степени могут окисляться до углекислоты и воды. Частично эти кислоты используются бактериями как источник углеродного питания.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА РОСТ
И РАЗВИТИЕ УКСУСНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ

Кислород

Уксуснокислые бактерии являются облигатными аэробами. Размножение их и окислительная деятельность наиболее интенсивно проходят при непрерывном и усиленном аэрировании питательной среды.

При окислении спирта одна клетка Acetobacter sp. за 1 ч потребляет 8Х10-10 мг О2. Оптимальные условия для размножения Acetobacter sp. создаются при парциальном давлении кислорода 0,02 МПа; снижение парциального давления до 0,0045 МПа приостанавливает ферментативную деятельность уксуснокислых бактерий [102].

При глубинном выращивании их в питательной среде, содержащей спирта и уксусной кислоты 9,4% (общая концентрация), прекращение аэрации на 1 мин приводит к отмиранию 100% клеток. При парциальном давлении кислорода в газовой фазе 0,06 МПа и выше уксуснокислые бактерии не размножаются. По-видимому, избыточное количество кислорода также отрицательно влияет на них. В очень разбавленных растворах спирта и уксусной кислоты бактерии мало чувствительны к дефициту воздуха, особенно при низкой температуре. При высоком окислительно-восстановительном потенциале среды (350 мВ) также создаются благоприятные условия для размножения уксуснокислых бактерий.

Углекислый газ

Установлено, что уксуснокислые бактерии нуждаются и в углекислоте воздуха. При недостатке в среде углекислоты наблюдается не только задержка развития этих бактерий, но и потеря клетками способности к дальнейшему развитию. Опытами с использованием меченого углерода углекислоты (С¹⁴О₂) доказано значение углекислоты в конструктивном обмене уксуснокислых бактерий. Углекислота активно усваивается главным образом на первые и вторые сутки развития культуры уксуснокислых бактерий, когда идут интенсивные синтетические процессы. Развившиеся бактерии углекислоту не усваивают [102].

Температура

На развитие уксуснокислых бактерий большое влияние оказывает температура среды. Температурный минимум почти одинаков для всех видов: б–10°С. Выше этой температуры, до 15°С, они размножаются медленно и имеют вид коротких толстых палочек. Температурный оптимум по Геннебергу лежит между 15 и 37°С и различен для разных видов бактерий. При таких условиях уксуснокислые бактерии быстро развиваются, образуя цепочки. Особенно высокий температурный оптимум (37°С) имеют A. rancens.

Температурный максимум также колеблется в широких пределах: 35–45°С. Некоторые виды уксуснокислых бактерий при таких высоких температурах превращаются в прозрачные нити без поперечных перегородок. Оставшись жизнеспособными, они могут утратить свои характерные биохимические свойства [102].

Температура гибели уксуснокислых бактерий различна в зависимости от физиологического состояния их, а также от состава и концентрации веществ в среде. A. aceti в столовом вине без добавления SO₂ погибают в отсутствие кислорода в течение 10 мин при температуре 50°С, а с добавлением SO₂ 75– 100 мг/л – при температуре 45°С [125].

В вине с низким значением pH (2,8) и содержанием спирта 11–12% об. в присутствии кислорода воздуха они отмирают при 10-минутном воздействии температуры 40°С. При более высоких значениях pH (3,2–3,4) и содержании спирта в вине 12% об. летальной (смертельной) для уксуснокислых бактерий является температура 50–55°С.

Спирт этиловый

Уксуснокислые бактерии довольно спирто-устойчивые микроорганизмы. A. ascendens прекращает свою жизнедеятельность лишь при концентрации спирта в среде 12,5% об., а для A. rancens доза в 6,5% об. уже детальна. Для остальных культур степень выносливости уксуснокислых бактерий находится в пределах 11–12% об. спирта.

Сернистый ангидрид

На выживаемость бактерий в винах оказывает влияние содержание сернистого ангидрида, главным образом в свободной форме, обладающего антисептическими свойствами. Содержание SO₂ в вине изменяется в зависимости от условий хранения – с доступом и без доступа воздуха. При введении в виноматериал SO₂ в количестве 50 мг/л (и несколько более) в анаэробных условиях клетки A. aceti теряют свою жизнеспособность при температуре 10°С и ниже в течение 5–10 сут, а при температуре 28–35°С – обычно в течение нескольких часов [199].

Для инактивации всех видов уксуснокислых бактерий, развивающихся в винах, рекомендуется сульфитация вина до содержания в нем 175 мг/л общего SO₂. При содержании SO₂ в винах 125 и 150 мг/л жизнедеятельность бактерий при температуре 15–18°С приостанавливается только на 10 дней.

Величина pH

Поскольку продукты жизнедеятельности уксуснокислых бактерий представляют собой в основном соединения, увеличивающие общую и активную кислотность среды, они более других бактерий приспособлены к развитию в кислой среде. Некоторые из них размножаются при pH 2,5–3,0.

Сорбиновая кислота

Сорбиновая кислота не защищает в достаточной мере вино от развития уксуснокислых бактерий. Можно даже сказать, что она способствует прокисанию вин, поскольку вызывает гибель дрожжевых культур и создает лучшие условия для развития уксуснокислых бактерий. Эффективное действие сорбиновой кислоты против этих бактерий проявляется только при дозировке ее от 800 до 1600 мг/л, но такая большая доза не может быть допущена в виноделии [114].

Свет

Солнечный свет, не только прямой, но и рассеянный, приостанавливает размножение уксуснокислых бактерий. Это связано, по-видимому, с действием ультрафиолетовых лучей на ферментные системы клеток.

Однако облучение слабо и сильно развитой пленки уксуснокислых бактерий на вине ультрафиолетовой лампой на высоте 50 см в течение 15–25 мин не дает эффекта. При облучении ультрафиолетовыми лучами в течение 35 и 45 мин у некоторых клеток изменяется форма, начинается их лизис. Но большинство клеток в течение 24 ч восстанавливают свои функции. И только 55-минутное облучение полностью подавляет жизнеспособность уксуснокислых бактерий [251].

УКСУСНОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ

Получение уксуса

При получении пищевого уксуса наилучший эффект достигается в случае применения чистых культур уксуснокислых бактерий, которые характеризуются более высокой окислительной активностью. Основным сырьем для получения уксуса являются естественные субстраты и напитки, содержащие этиловый спирт (сидр, вино, пивное сусло, мед, плодово-ягодные соки после брожения) или водный раствор этилового спирта. В последнем случае получают спиртовой (белый) уксус, который в Советском Союзе выпускается в больших количествах, чем винный.

В состав спиртового уксуса кроме уксусной кислоты (6– 11%) входят ничтожно малые количества высших эфиров, придающих продукту особый вкус и приятный аромат, чего лишена уксусная эссенция, получаемая химическим путем. Качественный состав эфиров и их количество определяются особенностями бактерий и условиями их жизнедеятельности.

К основным способам получения спиртового уксуса относятся:

• скорый способ Шуценбаха (непрерывный), когда уксуснокислые бактерии, находясь на поверхности древесных (буковых) стружек, окисляют разбрызгиваемый раствор спирта, уксуса, минеральных солей;
• циркуляционный (периодический) – питательный состав, содержащий 10–11% спирта и около 1% уксусной кислоты, циркулирует до получения раствора, содержащего уксусной кислоты 10–11%;
• глубинный, когда микроорганизмы в аппаратах равномерно развиваются во всей жидкости при непрерывной подаче воздуха.

Винный уксус по своему химическому составу и органолептическим свойствам обладает наиболее ценными качествами по сравнению с уксусом, изготовленным из другого сырья [211]. К сожалению, производство уксуса из вина еще слабо налажено.

Тбилисский винодельческий завод для получения уксуса использует малоспиртуозные вина с применением подспиртовывания.

В Италии готовят бальзамический уксус. Для этого уваренный виноградный сок сбраживают в бочках при низкой температуре на особых заквасках, состоящих из уксуснокислых бактерий и дрожжей рода Zygosaccharomyces. В бальзамическом уксусе содержится ацетилметилкарбинол, уксусная и янтарная кислоты,спирт и глицерин.

Для определения качества уксуса рекомендуются методы определения окисляемых или редуцирующих веществ, присутствие которых характерно для уксусов, полученных из вин, пива, сидра, спиртовых растворов. Это позволяет также отличить пищевой уксус от синтетического.

При развитии уксуснокислых бактерий на поверхности вин особое значение имеет способность их к биосинтезу эфиров. Характерный запах скисшему вину придает уксусноэтиловый эфир, который ясно ощущается и во вкусе при содержании 40 мг/л. Однако другие химические компоненты, входящие в состав вина, препятствуют ощущению запаха скисших вин. Ниже приведен порог ощущения запаха этилового эфира уксусной кислоты при содержании его (в мг/л) [114]:

В воде  –  25–30
В 10%-ном спиртовом растворе  –  40
В 10%-ном спиртовом растворе с одной каплей этилового эфира энантовой кислоты на 1 л  –  160
В красных винах с 10,5–12% об. спирта  –  180–200

Таким образом, порог ощущения уксусноэтилового эфира в винах зависит от содержания в нем спирта и ароматических веществ. Экстрактивные вещества оказывают незначительное влияние на усиление характерного запаха.

Степень образования уксусноэтилового эфира в скисшем вине зависит от различных факторов: от вида и расы бактерий, от температуры, при которой развивались уксуснокислые бактерии, от отношения поверхности пленки к объему вина, от содержания в вине этилового спирта, азотистых веществ и др.

Другие бактерии вина, образующие летучие кислоты (молочнокислые при разложении сахаров, глицерина, винной кислоты и др.), не обладают эфирообразующей способностью. Поэтому показатель превращения в эфир уксусной кислоты может служить основанием при определении причин и вида микроорганизмов, вызвавших повышение содержания летучих кислот в вине и его порчу.

С давних пор в быту у населения многих стран культивируется симбиоз уксуснокислых бактерий и дрожжей. Питательной средой для них обычно служит раствор сахара и экстракта чая. Жидкость, содержащую продукты обмена дрожжей и бактерий, в России называют «чайный гриб» и «чайный квас», в Японии – комбуча, в Китае – хабом. Установлено [101], что в «чайном квасе» присутствует A. xylinum, разновидность A. suboxydans, расщепляющая сахарозу с образованием полисахарида левана, и разнообразные дрожжевые организмы, не сбраживающие сахарозу: Н. apiculata, Н. javanica, Torulopsis sp., Candida tropicalis, C. albicans. Дрожжи в «чайном квасе» образуют витамины и другие биологически активные вещества.

Заболевание вина

При заболевании вина уксуснокислые бактерии на его поверхности образуют пленку, которая по внешнему виду отличается от пленки, образуемой пленчатыми дрожжами. Цвет ее беловатый, иногда с голубым оттенком, она маслянистая, не рыхлая. К предметам, опущенным в вино, пленка не прилипает.

Уксуснокислые бактерии попадают в вино с поверхности оборудования и емкостей. Иногда они развиваются при изготовлении красных вин, когда ведут брожение на мезге с доступом кислорода воздуха. Медленное брожение, при котором поверхность среды недостаточно защищена выделяющимся углекислым газом от доступа воздуха, и повышенная температура способствуют развитию уксуснокислых бактерий и ускоряют образование уксусной кислоты, затрудняющей полезную работу дрожжей. Поэтому опасность уксуснокислого брожения особенно велика при переработке винограда в теплую осень. Очень важно, чтобы спиртовое брожение наступило возможно скорее и сопровождалось обильным выделением СО₂. Для этого надежным средством является брожение на сильной чистой культуре дрожжей и систематическое наблюдение за поддержанием благоприятной температуры.

Вина, в которых брожение закончилось, надо хранить без доступа воздуха в помещении при температуре, препятствующей развитию уксуснокислых бактерий. Необходимо следить, чтобы содержание свободной сернистой кислоты в вине оставалось на уровне 25 мг/л, и в случае его понижения снова доводить до этой нормы.

При обнаружении в вине уксуснокислого брожения прежде всего надо приостановить этот процесс. Наиболее надежным способом для этого является пастеризация вина в течение нескольких минут при температуре 60–62°С или фильтрация через обеспложивающий пластинчатый фильтр. Затем можно проводить купаж его с последующей сульфитацией внесением сернистого ангидрида 80–100 мг/л и хранить при низкой температуре в полных емкостях.

При хранении вин в металлических и железобетонных емкостях, заполненных ниже установленной нормы (недолитых), рекомендуется использовать герметизирующий состав СВС с 2% метабисульфита калия.

Тара и коммуникации, освобожденные из-под заболевшего вина, должны быть подвергнуты тщательной обработке в соответствии с технологической инструкцией по санитарной обработке винодельческих емкостей [184].

Неприятный царапающий вкус больного вина можно смягчить обработкой активным углем. Для этого в большинстве случаев бывает достаточным ввести 50–100 г угля на 10 дал вина. После обработки углем внося! сернистый ангидрид и проводят пастеризацию или фильтрацию вина через пластинчатый фильтр, так как только таким приемом можно окончательно удалить бактерии из вина. В большинстве случаев после обработки углем требуется купаж или обработка его осадочными дрожжами. Дрожжи должны быть здоровыми, чистыми. На 10 дал вина берут 5–10 л дрожжей.

Для исправления вкуса заболевших вин рекомендуется применять перебраживание на свежих выжимках. При этом выход спирта из единицы сахара в перебраживаемом вине увеличивается, поскольку уксусная кислота восстанавливается в спирты – пропиловый, бутиловый; 0,85 г летучих кислот могут повысить содержание спирта в вине на 0,1% об. Большой интерес представляет лечение вин с содержанием летучих кислот не более 3,0 г/л путем культивирования хересной пленки. Этот метод предложен Н. Ф. Саенко, но он требует внимательного микробиологического контроля, чтобы не допустить развития бактерий в пленке хересных дрожжей. Больное вино пастеризуют, фильтруют и доводят содержание в нем спирта до 14–14,5 % об. На поверхность вина наносят пленку чистой культуры хересных дрожжей.

Если в процессе уксуснокислого брожения в вине образовалось более 3 г/л летучих кислот, то его следует превратить в уксус или перегнать на спирт.