Уксуснокислое брожение: характеристика возбудителей, химизм, практическое значение. Уксуснокислые бактерии-возбудители порчи пищевых пр

     Наряду  с уксусной кислотой в качестве консерванта  применяется и так называемый диацетат натрия. Это вещество состоит из уксусной кислоты и ацетата натрия в мольном соотношении 1:1. 

     Свойства 

     Уксусная  кислота СН,СООН представляет собой  бесцветную жидкость, кристаллизующуюся  при 17°С, кипящую при 118°С и смешивающуюся с водой во всех отношениях. Диацетат натрия — белый кристаллический порошок, растворимый в воде и пахнущий уксусной кислотой. 

     Аналитические сведения 

     Уксусная  кислота способна улетучиваться  с водой; поэтому в отсутствие других летучих кислот её можно определить титрованием дистиллята, полученного  отгонкой с водяным паром. Кроме  того, уксусную кислоту количественно  можно определить ионной хроматографией с УФ-детектором или ферментативным методом. 

     Получение 

     Уксусную  кислоту получают биологическим  окислением или синтетически.

     Все обычные биологические методы основаны на способности бактерий рода Асе/оЬас/ег окислять этиловый спирт в уксусную кислоту. Ранее использовали поверхностное брожение (орлеанский способ, метод Шютценбаха и др.), в настоящее время применяют преимущественно глубинное брожение. Основным сырьём служат вино и разбавленный спирт. Синтетическую уксусную кислоту получают окислением уксусного альдегида или низших углеводородов. Промышленное значение имеет также карбони-лирование метанола. 

     Токсиколого-гигиеническая  оценка 

     Уксус, полученный брожением, и синтетический  уксус при одинаковой концентрации не отличаются по своим токсикологическим  свойствам. 

     Острая  токсичность. При концентрации выше 30% уксусная кислота, попадая на кожу, вызывает ожоги. Из-за липофильности она является более сильным денатурирующим агентом, чем минеральные кислоты при той же концентрации ионов водорода. Значение ПДК уксусной кислоты составляет 25 мг/м2. 

     Субхроническая токсичность. Потребление крысами в течение 2—5 месяцев питьевой воды с добавлением 0,01-0,25% уксусной кислоты (соответствует ежедневному приёму 0,2 г на 1 кг массы тела) не наносило им заметного вреда. По другим данным, крысы без вреда переносят в течение 2 недель ежедневный приём 1,8 г разбавленной уксусной кислоты, но гибнут при дозе 2,4 г в день в течение 3-5 дней. В то же время 4,2—4,8 г ацетата натрия в день крысы переносят безразлично. Сравнивая действие уксусной кислоты и ацетатов, можно сделать вывод, что вред наносит не ацетатный ион, а продолжительное сильное воздействие самой кислоты. 

     Хроническая токсичность. О хронической токсичности  уксусной кислоты или ацетатов при  использовании их в качестве пищевых  консервантов имеются лишь отдельные  сообщения. Тысячелетнее применение уксуса в качестве приправы рассматривают  как доказательство безвредности уксусной кислоты в низких концентрациях. Исследования токсичных свойств  и воздействия уксусной кислоты  касаются прежде всего производственной медицины. Непереносимость уксусной кислоты встречается очень редко. Для неё исключаются первичный канцерогенез и генотоксичность. 

     Обобщённые  токсикологические сведения об уксусной кислоте приведены в работах. 

     Биохимическое поведение. Уксусная кислота в виде ацетил-кофермента А играет центральную роль в обмене веществ. Она участвует как в синтезе, так и в расщеплении органических веществ, например жирных кислот или углеводов. В организме млекопитающих уксусная кислота может использоваться как источник энергии. 

     Законодательные аспекты применения в пищевых  продуктах 

     Уксусная  кислота (Е260) в большинстве стран  не имеет законодательных ограничений  как вещество аутогенное и как  натуральная приправа, которая применялась  в пище тысячелетиями74. В Германии уксусная кислота не считается пищевой  добавкой. В некоторых государствах закон различает бродильный уксус и синтетическую уксусную кислоту. Иногда, особенно в аграрных и винодельческих странах, по экономическим причинам название «уксус» используется преимущественно для уксуса, полученного брожением. 

     Действие  на микроорганизмы 

     Между синтетическим и бродильным уксусом  нет различий по консервирующему  действию. Значение имеет только концентрация уксусной кислоты. 

     Общие критерии. Действие уксусной кислоты (в  ещё большей степени, чем муравьиной) основано главным образом на снижении рН консервируемого продукта. Для этого необходима высокая её концентрация (по сравнению с другими кислотами-консервантами). Уксусная кислота проявляет антимикробное действие при содержании свыше 0,5%. Она проникает через стенку клетки и денатурирует белки клеточной плазмы. 

     Если  добавлением кислоты снизить  рН консервируемого продукта до трёх, антимикробное действие уксусной кислоты оказывается в 10-100 раз сильнее действия других кислот, например соляной75110|. Это различие основано на том, что недиссоциированная уксусная кислота вследствие своей липофильности лучше проникает внутрь клетки. Уксусная кислота усиливает чувствительность бактерий к нагреву, но не влияет на термостойкость дрожжей и плесневых грибов. 

     Антимикробное действие уксусной кислоты, не связанное с её влиянием на рН, незначительно. Константа диссоциации уксусной кислоты сравнима с константами пропионовой и еорбиновой кислот. При высоких значениях рН её значительная часть ещё находится в недиссоциированной форме, но в этой области она практически не действует (в отличие от еорбиновой и пропионовой кислот). При снижении рН с 6 до 5 действие уксусной кислоты лишь удваивается, вто время как доля недиссоциированной кислоты при этом возрастает примерно в 7 раз. Таким образом, между долей недиссоциированной кислоты и антимикробным действием нет положительной корреляции. 

     Ацетаты антимикробным действием не обладают. Успешное использование диацетата натрия не противоречит этому утверждению, так как действующим началом здесь служит содержащаяся в нём свободная уксусная кислота. 

     Спектр  действия. Действие уксусной кислоты (из-за снижения ею рН) направлено главным образом против бактерий. Оптимальные значения рН для развития большинства видов лежат в слабокислой и нейтральной области. Особенно это касается патогенных бактерий, включая род Salmonella. Однако вид Bacterium xylinum в обычном пищевом уксусе ещё достаточно жизнеспособен. Бактерии рода Lactobacillus обладают значительной кислотостойкостью; поэтому они малочувствительны к уксусной кислоте. Для защиты от бактериальной порчи и по другим причинам бродильный уксус обрабатывают сернистым газом. 

     Хотя  уксусная кислота и действует  против плесневых дрожжей и грибов лучше, чем против бактерий, но в  сравнении с другими консервантами это действие слабое. При рН 5,0 развитие обычных дрожжей можно замедлить добавкой уже 1% уксусной кислоты78. Полное их подавление наступает в присутствии 3,5— 4,0% уксусной кислоты. Поваренная соль усиливает действие уксусной кислоты главным образом потому, что снижает активность воды. Этот эффект давно используют в консервировании овощей и рыбы. Действие уксусной кислоты против молочнокислых бактерий незначительно. Так как уксусная кислота не обладает сильным консервирующим действием, ее часто применяют в сочетании с физическими способами консервирования (например, пастеризацией) или с поваренной солью и(или) более сильными консервантами (сорбиновой либо бензойной кислотой). 

     Области применения 

     Жиропродукты. В майонезы, салатные заправки и деликатесные салаты уксусную кислоту добавляют не только для вкуса, но и для улучшения сохранности. Однако она обеспечивает ограниченную защиту продуктов от порчи бактериями, дрожжами и плесневыми грибами. По этой причине уксусную кислоту используют в сочетании не только с солью, но и с такими способами консервирования, как пастеризация или хранение на холоде, либо с такими консервантами, как сорбиновая и(или) бензойная кислоты. Применение уксусной кислоты в концентрации, необходимой для консервирования (свыше 1%), отрицательно сказывается на вкусе; слишком кислый вкус можно смягчить буферным веществом, например ацетатом натрия . 

     Мясопродукты. Маринование или обтирание свежего  мяса разбавленной уксусной кислотой используется в домашнем хозяйстве  как способ консервирования. 

     Рыбная  продукция. Большое количество рыбы маринуют с помощью заливок, содержащих уксус и соль. Маринование может  сопровождаться тепловой обработкой (варка, жаренье) или проводиться без  нагревания. Уксусная кислота имеет  особое значение для рыбной продукции прежде всего потому, что в порче рыбы участвуют в основном бактерии, а большинство консервантов действует главным образом на дрожжи и плесени. Однако важные для этих продуктов бактерии рода Lactobacillus недостаточно подавляются уксусной кислотой в малых концентрациях. Для надёжного сохранения маринадов необходимо сочетание уксусной кислоты с другими способами консервирования (пастеризацией, охлаждением) и(или) с другими консервантами. Обычная для рыбопродуктов концентрация уксусной кислоты (1—3%) в основном защищает от патогенных микроорганизмов, прежде всего от бактерий рода Clostridium.

     Овощные продукты. Маринование овощей в уксусе по действию схоже с молочнокислым  брожением, только это не ферментативный процесс. Консервируемое сырьё помещают в 0,5—3%-й раствор уксусной кислоты, который может содержать пряности, соль, а иногда сахар или подсластитель. В уксусной кислоте консервируют преимущественно огурцы, свёклу и овощные смеси (Mixed Pickles). Для сохранения в течение длительного срока одного уксуса недостаточно. В уксусной заливке могут развиваться дрожжи и некоторые плесневые грибы, особенно если она содержит сахар. Поэтому вместо сахара часто используют кислотостойкие подсластители, например ацесульфам К. Маринованные овощи, кроме того, желательно пастеризовать или стерилизовать. Чтобы воспрепятствовать микробной порче после вскрытия упаковки (прежде всего больших бочек), в заливки добавляют сорбаты и(или) бензоаты. 

     Фруктовая продукция. В некоторых странах  в домашнем хозяйстве маринуют сливы, груши, вишни, виноград и другие ягоды  и фрукты. Их заливают горячим 2-2,5%-м  раствором уксусной кислоты с  высоким содержанием сахара и  стерилизуют. 

     Выпечка. Уксусную кислоту (в основном в виде диацетата натрия) используют для защиты некоторых сортов хлеба от так называемой «картофельной болезни» — порчи, возникающей под действием бактерий вида Bacillus mesentericus. 

     С 1906 года известно, что развитие этих бактерий можно подавить лёгким под-кислением теста. Уксусная кислота не только угнетает бактерии, ной уменьшает их термостойкость; поэтому в тесте, подкисленном уксусной кислотой, возрастает скорость гибели бактерий в процессе выпечки. Концентрация диацетата натрия составляет 0,2-0,4% от массы муки. Как средство предохранения нарезанного хлеба от плесени диацетат натрия не используется из-за слишком слабого антимикробного действия. 

     Прочие  действия 

     Уксусная  кислота имеет большое значение и как вкусовая добавка. Во многих пищевых продуктах она используется скорее в этом качестве, чем как  консервант. Воздействие уксусной кислоты  на белки может приводить к  изменению вкуса — белки (особенно животные) частично гидролизуются и при этом могут образовываться приятные на вкус продукты расщепления. Данное явление имеет важное значение при изготовлении маринадов. В то время как поваренная соль делает рыбу жёстче, уксусная кислота её размягчает.

1. Трушина Т.П. Микробиология, санитария и гигиена в торговле. – Ростов-на-Дону: «Феникс», 2000.
2. Справочник санитарные правила торговли. составитель Трушина Т.П. – Ростов-на-Дону: «Феникс», 2002.
3. Шарковский Е.К. Гигиена продовольственных товаров. – М.: новое знание, 2003.
4. ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения».
5. Санитарные правила для предприятий продовольственной торговли. М.,

2.

       Осмотическое давление

             диффузное давление, термодинамический  параметр, характеризующий стремление  раствора к понижению концентрации  при соприкосновении с чистым  растворителем вследствие встречной  диффузии молекул растворённого  вещества и растворителя. Если  раствор отделен от чистого  растворителя полупроницаемой мембраной,  то возможна лишь односторонняя  диффузия — осмотическое всасывание  растворителя через мембрану  в раствор. В этом случае  О. д. становится доступной  для прямого измерения величиной,  равной избыточному давлению, приложенному  со стороны раствора при осмотическом  равновесии (см. Осмос). О. д. обусловлено понижением химического потенциала (См. Химический потенциал) растворителя в присутствии растворённого вещества. Тенденция системы выравнивать химические потенциалы во всех частях своего объёма и перейти в состояние с более низким уровнем свободной энергии (См. Свободная энергия) вызывает осмотическое (диффузионный) перенос вещества. О. д. в идеальных и предельно разбавленных растворах не зависит от природы растворителя и растворённых веществ; при постоянной температуре оно определяется только числом «кинетических элементов» — ионов, молекул, ассоциатов или коллоидных частиц — в единице объёма раствора. Первые измерения О. д. произвёл В. Пфеффер (1877), исследуя водные растворы тростникового сахара. Его данные позволили Я. X. Вант-Гоффу установить (1887) зависимость О. д. от концентрации растворённого вещества, совпадающую по форме с Бойля - Мариотта законом для идеальных газов. Оказалось, что О. д. (p) численно равно давлению, которое оказало бы растворённое вещество, если бы оно при данной температуре находилось в состоянии идеального газа и занимало объём, равный объёму раствора. Для весьма разбавленных растворов недиссоциирующих веществ найденная закономерность с достаточной точностью описывается уравнением: πV = nRT, где n — число молей растворённого вещества в объёме раствора V; R — универсальная газовая постоянная; Т — абсолютная температура. В случае диссоциации вещества в растворе на ионы в правую часть уравнения вводится множитель i > 1, коэффициент Вант-Гоффа; при ассоциации растворённого вещества i < 1. О. д. реального раствора (π') всегда выше, чем идеального (π "), причём отношение π'/ π " = g, называемое осмотическим коэффициентом, увеличивается с ростом концентрации. Растворы с одинаковым О. д. называется изотоническими или изоосмотическими. Так, различные кровезаменители и физиологические растворы изотоничны относительно внутренних жидкостей организма. Если один раствор в сравнении с другим имеет более высокое О. д., его называют гипертоническим, а имеющий более низкое О. д. — гипотоническим.