- Bão hòa CO2: trong quá trình lên men, bia được carbonic hóa ở nhiều thời điểm
3. CÁC SẢN PHẨM ACID HỮU CƠ 1 Lên men lactic acid
3.3. Lên men acetic acid
Acetic acid là hóa chất thơng dụng được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp để sản xuất: chất dẻo, sợi tổng hợp, phim ảnh, sản xuất bột sơn, thực phẩm, hóa dược, các loại dung mơi, điều chế các ester có mùi hoa quả, điều chế acetone….
Acetic acid có thể thu được bằng phương pháp tổng hợp hóa học từ rượu methylic, rượu ethylic, từ khí thiên nhiên hay khí tổng hợp…hoặc bằng phương pháp lên men.
3.3.1. Cơ chế của q trình
Bản chất sinh hóa của q trình lên men acetic là q trình oxy hóa rượu thành acetic acid, nhờ vi khuẩn acetic, trong điều kiện hiếu khí. Phương trình tổng qt:
Quá trình này gồm hai phản ứng dehydrogen với enzyme của vi khuẩn acetic xúc tác:
Ngồi việc oxy hóa rượu ethylic, vi khuẩn này cịn có khả năng oxy hóa các rượu khác thành các acid tương ứng. Ví dụ: oxy hóa rượu propylic thành propionic acid, rượu butylic thành butyric acid, glycerine thành dioxy – acetone.
3.3.2. Tác nhân vi sinh vật
Vi khuẩn Acetobacter là tác nhân chính của q trình lên men acetic, với hơn 20 loài. Những vi khuẩn này dễ tìm thấy trong khơng khí, đất và nước. Vì vậy khi các dịch nước quả, bia, rượu thấp, dịch đường… để hở tiếp xúc với khơng khí dễ bị vẩn đục nhẹ, trên bề mặt tạo thành một lớp màng mỏng mịn màu trắng xám hoặc vàng trắng. Đó là do các vi khuẩn acetic phát triển.
Acetobacter xylinum:Trực khuẩn hình que, kích thước khoảng 2µm, đứng riêng lẻ hoặc xếp thành từng chuỗi, Gram âm không sinh bào tử, không di động. Khi nuôi cấy trong môi trường dịch lỏng sẽ tạo trên bề mặt môi trường một lớp màng cellulose, đó là tập hợp các tế bào vi khuẩn liên kết với các phân tử cellulose. Màng này sẽ bắt màu xanh khi nhuộm với thuốc nhuộm iode và dung dịch sulfuric acid 60%.
CH3CH2OH CH3CHO CH3COOH CH3CHOHOH Aldehyde – dehydrogenase Aldehyde – dehydrogenase H2O
Acetobacter aceti: Trực khuẩn ngắn hình que, khơng sinh bào tử, thường kết hợp với nhau tạo thành chuỗi dài, kích thước 0,4 – 0,8 x 1,0 – 1,2 µm, khơng di động, bắt màu Gram âm, bắt màu vàng với thuốc nhuộm iode. Giống này có thể phát triển ở nồng độ rượu 11% và tích tụ trong mơi trường 6% acetic acid. Nhiệt độ tối thích cho sinh trưởng là 340C, mơi trường bia thích hợp cho sự phát triển của lồi này.
Acetobacter orleanense: Trực khuẩn dài vừa phải, khơng di động, khi gặp nhiệt độ cao có thể sinh ra các tế bào dị hình: tế bào kéo dài hay phình to hơn. Hai đầu tế bào hơi nhọn, phát triển thành màng mỏng nhưng chắc trên bề mặt dịch nuôi cấy. Giống này có thể phát triển ở dung dịch 10 – 12% rượu và tạo thành được 9,5% acetic acid, nhiệt độ thích hợp 25 – 300
C.
Acetobacter schiitzenbachii: Tế bào hình que, kích thước 0,3 – 0,4 x 1,0 – 3,6 µm, có thể kết hợp thành chuỗi đứng riêng lẻ hoặc xếp thành đôi, Gram âm không sinh bào tử, không chuyển động. Các tế bào già tạo thành màng dày nhưng không chắc. Giống này có thể tích lũy trong mơi trường khoảng 11,5 – 12% acetic acid, có thể dùng để sản xuất bằng phương pháp lên men chìm.
Acetobacter pasteurianum: Trực khuẩn ngắn, hình thái gần giống với
Acetobacter aceti, bắt màu xanh với thuốc nhuộm iode, tạo váng khô và nhăn nheo. Tế bào xếp rời nhau thành từng chuỗi, đơi khi có dạng chùy, phồng lên. Nhiệt độ thích hợp khoảng 300C, chịu được nồng độ rượu thấp hơn Acetobacter aceti và tạo được 5 – 6% acetic acid.
Acetobacter suboxydans: Có dạng hình que ngắn, khơng có khả năng di động, đứng riêng lẻ hay xếp thành chuỗi ngắn, tạo thành váng mỏng dễ vỡ. Có khả năng chuyển hóa glucose thành gluconic acid, sorbic thành sorbose. Vi khuẩn này được sử dụng trong công nghiệp để sản xuất ascorbic acid (vitamin C). Giống này có thể phát triển ở dung dịch 12 – 13% rượu và tạo thành được 13% acetic acid, nhiệt độ thích hợp 28 – 300C.