بررسی مواد اولیه قابل استفاده در تخمیر اسید استیک

مقدمه

فرآیند تخمیر اسید استیک (فرآیند زیستی پشت تولید سرکه) و فرآیند اکسیداسیون استالدئید برای تولید اسید استیک که به دلیل تطبیق پذیری و قدمت تاریخی اشان شناخته شده هستند. در سراسر جهان انواع بسیاری سرکه سنتی وجود دارد که هر یک از مواد اولیه مختلفی که در محیط های محلی در دسترس هستند ساخته می شوند. در تخمیر اسید استیک ریزسازواره ها قندها را به اتانول و سپس به اسید استیک تبدیل می کنند و سرکه ای با اسیدیته معمول ۴–۸٪ تولید می شود. تقریباً هر ماده ای که حاوی قندهای تخمیرپذیر یا الکل باشد می تواند به عنوان ماده اولیه برای تخمیر سرکه مورد استفاده قرار گیرد.

تخمیر اسید استیک : یک نمای کلی

تخمیر اسید استیک یک فرآیند میکروبی دو مرحله ای است که توسط آن سرکه تولید می شود. این فرآیند با تخمیر الکلی آغاز می شود جایی که مخمرها مانند Saccharomyces cerevisiae قندها را در شرایط بی هوازی به اتانول تبدیل می کنند. سپس تخمیر استیکی (اسیدی) انجام می شود که طی آن باکتری های اسید استیک (AAB) اتانول را در حضور اکسیژن به اسید استیک اکسید می کنند. فرآیند اسیدی به تأمین اکسیژن و یک کشت فعال AAB (برای مثال گونه های استوباکتر یا گلوکونو استو باکتر) نیاز دارد تا به طور کارا پیش برود. این باکتری ها در محیط های غنی از اکسیژن رشد می کنند و می توانند تا حدودی افزایش اسیدیته را تحمل کنند. محصول نهایی این دو مرحله سرکه است که حاوی اسید استیک به همراه آب و سایر ترکیبات جزئی از ماده منبع می باشد. درک این فرآیند دو مرحله ای مهم است زیرا اساساً هر منبع قند یا نشاسته که بتواند به الکل تخمیر شود متعاقباً توسط AAB به سرکه تبدیل می شود. این بدان معناست که مجموعه چشمگیری از مواد اولیه در تخمیر اسید استیک قابل استفاده است.

اهمیت انتخاب ماده اولیه

انتخاب ماده اولیه در تولید سرکه نقش حیاتی دارد زیرا بر عملکرد تخمیر ، بازده اسید استیک و ویژگی‌ های حسی محصول نهایی تأثیر مستقیم می‌ گذارد. مواد مختلف ترکیب متفاوتی از قندهای تخمیرپذیر ، مواد مغذی و ترکیبات فرعی مانند اسیدهای آلی و فنول ‌ها را فراهم می ‌کنند. برای مثال آبمیوه ‌ها با ویتامین‌ ها و اسیدهای طبیعی طعمی پیچیده ‌تر و رشد بهتر میکروبی ایجاد می‌ کنند در حالی که محلول‌ های قندی ساده ممکن است به مکمل ‌هایی مانند منابع نیتروژن نیاز داشته باشند. در این میان خرید اسید استیک خوراکی فله نیز می تواند در برخی فرآیندها به عنوان یک گزینه مکمل یا کمکی برای کنترل غلظت و طعم مد نظر قرار گیرد. مواد قندی بالا موجب تولید بیشتر اتانول و در نتیجه اسید استیک می ‌شوند. ترکیب شیمیایی ماده اولیه نیز بر طعم ، عطر و حتی خواص سلامت ‌بخش سرکه اثرگذار است از این‌ رو انتخاب آگاهانه یا ترکیب چند ماده برای دستیابی به تعادل مطلوب در تولید سرکه ضروری است.

مواد اولیه میوه ای برای تولید سرکه

میوه ‌ها به ‌دلیل وجود قند طبیعی فراوان جزو محبوب ‌ترین و متنوع ‌ترین مواد اولیه برای تولید سرکه از طریق تخمیر اسید استیک هستند. سیب و انگور مثال‌ های کلاسیک ‌اند که پس از تبدیل آبشان به سایدر یا شراب ، سرکه سیب یا سرکه انگور تولید می‌ شود همچنین میوه ‌هایی مانند توت‌ ها ، انبه ، آناناس و خرمالو نیز کاربرد دارند. هر میوه طعم ، عطر و رنگ خاصی به سرکه می ‌بخشد و اغلب ترکیبات فنولی و آنتی ‌اکسیدان‌ ها را نیز در سرکه حفظ می ‌کند. سرکه ‌های میوه ‌ای به دلیل طعم مطلوب ، فواید سلامتی و در دسترس بودن به ‌طور گسترده در غذاها ، نوشیدنی‌ ها و تونیک ‌های سلامت استفاده می ‌شوند علاوه ‌بر این تهیه سرکه از میوه‌ های رسیده یا اضافی روشی سنتی و پایدار برای جلوگیری از اتلاف آنهاست.

بسترهای مبتنی بر غلات و حبوبات

غلات و حبوبات دسته مهمی از مواد اولیه تولید سرکه محسوب می ‌شوند زیرا در مناطقی که میوه‌ ها کمتر در دسترس هستند ، کاربرد فراوان دارند. البته غلات سرشار از نشاسته ‌اند و برای تبدیل شدن به سرکه نیاز به یک مرحله اضافی قندسازی (تبدیل نشاسته به قند قابل تخمیر) دارند که معمولاً توسط آنزیم ‌ها ، جوانه ‌زنی یا کپک‌ هایی مانند کوجی انجام می ‌شود. سرکه مالت که از جو تولید می ‌شود یکی از مشهورترین سرکه ‌های غلات است و به دلیل رنگ قهوه ‌ای و طعم قوی ‌اش به عنوان چاشنی غذاهایی مانند فیش اند چیپس در بریتانیا شناخته می ‌شود. سرکه برنج نیز نمونه ‌ای مهم است که به‌ خصوص در آشپزی شرق آسیا (ژاپن ، چین و کره) کاربرد دارد. این سرکه ‌ها دارای اسیدیته ملایم ، طعم لطیف و گاهی مزه اومامی هستند و از غلات متنوعی مانند برنج ، سورگوم ، ارزن و گندم تولید شده و طی فرآیند کهنگی به رنگ و طعم خاصی می ‌رسند.

نیشکر و ملاس به عنوان خوراک تخمیر سرکه

نیشکر به ‌دلیل محتوای بالای قندهای تخمیرپذیر ماده اولیه ‌ای مناسب برای تولید سرکه از طریق تخمیر اسید استیک است. آب نیشکر ابتدا توسط مخمرها به نوشیدنی الکلی (شراب نیشکر) و سپس توسط باکتری ‌های اسید استیک به سرکه ‌ای با رنگ طلایی روشن ، طعم ملایم و کمی شیرین تبدیل می ‌شود که در مناطق گرمسیری مانند جنوب شرق آسیا و کارائیب رایج است. همچنین ملاس (شربت غلیظ و تیره از محصولات جانبی تصفیه شکر) به دلیل داشتن ساکارز ، گلوکز و فروکتوز پس از رقیق ‌سازی به سرکه ‌ای غنی ‌تر از نظر مواد معدنی (مثل پتاسیم) تبدیل می ‌شود. این روش نه‌ تنها اقتصادی است بلکه نشان می‌ دهد حتی مواد اولیه غیرمیوه ‌ای با قند بالا نیز می ‌توانند به‌ طور مؤثری در تهیه سرکه استفاده شوند.

تخمیر عسل و شربت های دیگر به سرکه

عسل و شربت‌ های گیاهی مانند افرا و آگاوه از جمله مواد اولیه منحصربه ‌فرد برای تولید سرکه از طریق تخمیر اسید استیک هستند. عسل که حاوی فروکتوز و گلوکز است ابتدا با رقیق شدن به می ‌نوش یا شراب عسل تخمیر شده و سپس توسط باکتری‌ های استیک به سرکه ‌ای با شیرینی ملایم و رایحه گلی تبدیل می‌ شود که طرفداران خاص خود را دارد و در سس ‌ها و نوشیدنی‌ های ویژه کاربرد دارد. به همین ترتیب شربت افرا و شهد آگاوه نیز به دلیل دارا بودن طعم خاص و مواد معدنی کمیاب سرکه‌ هایی منحصربه‌ فرد و متمایز از سرکه‌ های میوه ‌ای و غلات تولید می‌ کنند. البته به علت غلظت بالای قند در این مواد ، کنترل دقیق فرآیند تخمیر ضروری است تا از استرس مخمر جلوگیری شود و کیفیت مطلوب سرکه حاصل گردد.

سرکه از شیره نخل و آب نارگیل

شیره و آب حاصل از انواع نخل ‌ها از منابع سنتی سرکه در مناطق گرمسیری جهان به ‌شمار می ‌آیند. شیره گل‌ های درخت نارگیل ابتدا به نوشیدنی الکلی ملایمی به نام تودی تبدیل می‌ شود که در صورت ادامه تخمیر ، سرکه نارگیل تولید می‌ شود. این سرکه به نام سوکانگ توبا در جنوب شرق آسیا به ‌خصوص فیلیپین محبوب است و به ‌دلیل اسیدیته تند ، رنگ سفید مات و وجود آمینواسیدها و ویتامین‌ ها ارزش غذایی بالایی دارد. شیره نخل نیپا و کائونگ نیز در اندونزی و فیلیپین به ‌طور مشابه به سرکه تبدیل می ‌شوند که در غذاهای محلی کاربرد فراوانی دارند. آب نارگیل نیز هرچند با دشواری بیشتر و کنترل دقیق ‌تر تخمیر قابل تبدیل به سرکه است و در هند و آفریقا شیره انواع دیگر نخل ‌ها ازجمله نخل خرما و روغنی نیز برای تولید سرکه مورد استفاده قرار می‌ گیرد.

محصولات جانبی لبنی : سرکه پایه آب پنیر

آب پنیر محصول جانبی تولید پنیر و ماست به دلیل داشتن لاکتوز (قند شیر) ماده ‌ای منحصربه ‌فرد و از نظر علمی جالب برای تخمیر اسید استیک و تولید سرکه است. با این حال تخمیر آب پنیر نسبت به مواد اولیه دیگر پیچیده‌ تر است زیرا لاکتوز توسط مخمرهای معمولی قابل تخمیر نیست و نیاز به استفاده از سویه ‌های خاص مخمر (مانند Kluyveromyces) یا تیمار آنزیمی برای تبدیل به اتانول دارد. سرکه حاصل از آب پنیر می ‌تواند حدود ۵٪ اسید استیک داشته باشد و دارای طعم ملایم و کمی لبنی بوده و حاوی مواد معدنی مثل کلسیم و فسفات باشد. تولید سرکه از آب پنیر نه ‌تنها از نظر پایداری زیست ‌محیطی ارزشمند است بلکه با تبدیل پسماند لبنی به محصولی خوراکی ، به اقتصاد چرخشی کمک کرده و مشکل دفع آب پنیر را کاهش می ‌دهد.

منابع گیاهی و سبزیجات دیگر

علاوه بر میوه ‌ها و غلات بسیاری از مواد گیاهی دیگر مانند سبزیجات دارای قند کافی یا محصولات جانبی فرآوری میوه برای تولید سرکه قابل استفاده هستند. برای مثال آب گوجه‌ فرنگی ، هویج ، پیاز و حتی چغندرقند می ‌توانند به سرکه ‌هایی خاص و متمایز تبدیل شوند. سرکه پیاز طعمی تند و خاص دارد و سرکه گوجه ‌فرنگی به رنگ قرمز روشن با رایحه ملایم گوجه است. سرکه حاصل از چغندرقند نیز به دلیل قند فراوان آن ، رنگ ارغوانی عمیقی دارد. همچنین پوست موز ، مرکبات و حتی گیاهان معطر و گل‌ ها مانند رز و هیبیسکوس پس از ترکیب با شکر می ‌توانند به سرکه ‌ای منحصر به فرد تبدیل شوند. هرچند تخمیر این مواد به کنترل دقیق ‌تری نیاز دارد و فرآیند آن ‌ها ممکن است کندتر باشد اما این مواد اولیه خلاقیت و تنوع طعمی سرکه را به ‌شدت گسترش می ‌دهند.

استفاده از نوشیدنی های الکلی به عنوان استارتر سرکه

یکی از روش ‌های کاربردی و سریع تولید سرکه استفاده از نوشیدنی ‌های الکلی آماده به عنوان ماده اولیه است زیرا باکتری ‌های اسید استیک مستقیماً اتانول موجود در این نوشیدنی ‌ها را به اسید استیک تبدیل می ‌کنند. برای مثال شراب انگور مستقیماً به سرکه شراب ، سایدر به سرکه سیب ، آبجو به سرکه مالت و نوشیدنی ‌هایی مانند می ‌نوش (شراب عسل) یا ساکه (شراب برنج) نیز به سرکه مخصوص خود تبدیل می ‌شوند. در صنعت نیز اغلب از اتانول خالص تقطیر شده (تهیه شده از غلات یا ملاس) استفاده می‌ شود که پس از رقیق شدن و تخمیر ، سرکه سفید بسیار خالصی به ‌دست می ‌آید. این روش علاوه بر سادگی ، باعث صرفه ‌جویی در زمان شده و تخمیر اسید استیک را تنها به چند روز تا چند هفته کاهش می ‌دهد. همچنین منشأ دقیق الکل اهمیتی ندارد و فقط کافی است اتانول موجود باشد.

نیازهای تخمیر و ملاحظات پیش فرآوری

مواد اولیه مورد استفاده در تولید سرکه ممکن است نیازمند پیش ‌فرآوری یا افزودنی ‌های خاص باشند تا فرآیند تخمیر اسید استیک به خوبی انجام گیرد. برای مثال مواد نشاسته ‌ای مانند غلات یا سیب ‌زمینی باید توسط آنزیم ‌ها یا کپک ‌های خاص (مثل کپک کوجی در برنج) ابتدا به قندهای قابل تخمیر تبدیل شوند. همچنین تنظیم غلظت قند ضروری است. غلظت ‌های خیلی بالا باید رقیق شوند تا از فشار اسمزی روی مخمر جلوگیری شود و در مقابل بسترهای با قند پایین ممکن است به افزودن شکر یا هم‌ تخمیری نیاز داشته باشند. کمبود مواد مغذی مثل نیتروژن و ویتامین ‌ها نیز می ‌تواند تخمیر را کند کند و بنابراین در این موارد افزودن مکمل ‌هایی مانند عصاره مخمر یا فسفات دی ‌آمونیوم ضروری است. تنظیم pH در آبمیوه‌ های بسیار اسیدی و همچنین پاستوریزه کردن بستر برای جلوگیری از رشد میکروب‌ های ناخواسته نیز اقداماتی رایج هستند. علاوه بر این در مرحله تخمیر استیکی تأمین اکسیژن از طریق هوادهی بسیار حیاتی است. این کار به وسیله ظرف تخمیر مناسب یا استفاده از استاتور انجام می ‌شود. در نهایت هر ماده اولیه ممکن است الزامات خاصی برای بهینه ‌سازی تخمیر داشته باشد اما با رعایت این شرایط می ‌توان طیف وسیعی از مواد را با موفقیت به سرکه تبدیل کرد.

تأثیر مواد اولیه بر کیفیت و طعم

ویژگی ‌های حسی و کیفیت سرکه تا حد زیادی به نوع ماده اولیه‌ ای که از آن تولید شده بستگی دارد. هر ماده اولیه ترکیبات طعم دهنده ، رنگ و عطر خاص خود را به سرکه منتقل می ‌کند. برای مثال سرکه سیب طعمی میوه ‌ای رنگ کهربایی و اسیدیته ‌ای ملایم دارد در حالی که سرکه انگور دارای طعم پیچیده ‌ای شبیه شراب و گاهی طعم ‌های شیرین و کهنه (مثل بالزامیک) است. سرکه‌ های غلات مانند مالت ، طعمی تست ‌شده ، آجیلی و عمیق با رنگ تیره دارند و سرکه برنج سبک و لطیف است. مواد اولیه غنی از آمینواسیدها مانند جو و سورگوم مزه اومامی خاصی به سرکه می ‌دهند. همچنین سرکه عسل و خرما به ترتیب رایحه ‌ای گلی و طعمی کاراملی دارند. به همین دلیل انتخاب ماده اولیه بر کاربرد سرکه در آشپزی تاثیر دارد و اهمیت حفظ روش ‌های سنتی را برای حفظ تنوع طعمی سرکه برجسته می ‌کند.

تنوع جهانی مواد اولیه سرکه

سرکه در سراسر جهان تولید می ‌شود و تنوع قابل ‌توجهی دارد که ریشه در مواد اولیه در دسترس هر منطقه دارد. در اروپا سرکه انگور و سیب رایج است. به ‌عنوان مثال فرانسه سرکه سیب و انگور تولید می ‌کند و ایتالیا به سرکه بالزامیک مشهور است. در بریتانیا سرکه مالت از آبجو محبوب است. در آسیا به‌ ویژه در چین و ژاپن برنج ماده اصلی سرکه است درحالی‌که جنوب شرق آسیا از شیره نارگیل و نیشکر استفاده می‌ کند. در جنوب آسیا از شیره نخل و نیشکر و گاهی انبه برای تولید سرکه بهره می ‌گیرند. در خاورمیانه سرکه خرما و انگور مرسوم است. آفریقا نیز سرکه ‌هایی از شراب نخل و میوه‌ های گرمسیری دارد. در آمریکا سرکه سیب و سرکه سفید تقطیری متداول است و در آمریکای لاتین از پوست آناناس سرکه تولید می ‌شود. این تنوع نشانگر ارتباط عمیق سرکه با فرهنگ و کشاورزی محلی مناطق مختلف است.جدول زیر مقایسه ای بین مواد اولیه کلیدی و سنت های سرکه سازی متناظر آن ها در سراسر جهان را نشان می دهد: