مدل سازی عوامل موثر بر تخمیر سرکه خارک تحت تیمار آغازگر استیکی غالب در آنword

چکیده

شناسایی و جداسازی آغازگرهای اسید استیکی از سرکه خرما به­ندرت مورد بررسی قرار گرفته است. از اینرو، شناسایی آغازگر استیکی این محصول می­تواند شناخت بهتری از تغییرات فرآیند تخمیر و ویژگی­های این محصول شامل محتوای الکل، اسیدیته، pH و میزان مواد جامد محلول به دست دهد.

در پژوهش حاضر، در مرحله اول باکتری­های اسید استیکی از نمونه­های سرکه خرما جمع­آوری شده از شهرهای تهران و گرگان جداسازی، خالص­سازی و به روش­های مورفولوژی کلنی و بیوشیمیاییدسته­بندی و تا حد جنس شناسایی شدند. در مرحله بعد، با استفاده از روش مولکولی، شناسایی دقیق جدایه­ها انجام شد. بدین منظور قطعه­ای به­ طول 385 جفت باز از ناحیه s rDNA16 به کمک پرایمر اختصاصی برای باکتری­های استیکی طی فرآیند PCR تکثیرگردید. سپس با مقایسه توالی­های حاصل با اطلاعات موجود در پایگاه­های اطلاعاتی ، گونه و زیر گونه جدایه­های این پژوهش شناسایی شدند. با توجه به نتایج حاصل از توالی­یابی، جدایه­های استیکی حاصل متعلق به گونه Acetobacter و شامل A.pasteurianus، A. aceti و A.tropicalisبود. درمرحله آخر از باکتری­های اسید استیک شناسایی شده جهت تولید سرکه خارک در غلظت­های 20، 30 و 40 درصد استفاده گردید. نتایج رشد میکروبی نشان داد که در مرحله رشد مخمر، بیشترین و کمترین مقدار رشد و تولید الکل به ترتیب در غلظت 20 و 40 درصد خارک خرما تولید گردید. و در مرحله رشد باکتری­های اسید استیکی در هر سه عصاره الکلی جدایه A. pasteurianusبهتر از دیگر باکتری­ها رشد داشت. با بررسی نتایج تغییرات عوامل موثر بر تخمیر این فرآورده مشاهده گردید که با مصرف قند محیط میزان مواد جامد موجود در محیط رو به کاهش گذاشتو تا پایان فرآیند در حدود مشخصی حفظ گردید. افت pH در دو زمان تلقیح مخمر و باکتری بین 5/1-1 واحد مشاهده شد. اسیدیته نهایی در تمامی عصاره­های الکلی در تیمار حاوی A. pasteurianusاز میزان تقریبا مشابهی برخوردار بود که نشان از عملکرد مطلوب آن جهت تولید اسید استیک در تمامی عصاره­ها داشت. در عصاره 40 درصد تنها A. tropicalis توانست به­نحو مناسب­تری الکل را مصرف نماید. در دو عصاره 20 و 30 درصد باکتری A. pasteurianusعملکرد بهتری در اکسیداسیون الکل و تولید اسید استیک را دارا بود. مدل­سازی رشد میکروبی و عوامل موثر بر تخمیر نشان داد استفاده از سویه A. pasteurianusدر شرایطی معادل غلظت 30 درصد خارک می­تواند به­خوبی طی 13 روز فعالیت کرده و محصولی با ویژگی­های مناسب و مطابق استانداردهای موجود برای سرکه تولید نماید.

کلمات کلیدی: Acetobacter، سرکه، تخمیر، مدل­سازی، خارک، فلور غالب

فصل اول

1- مقدمه.. 2

1-1- فرآیند تخمیر.. 3

1-1-1- مخمرها.. 4

1-1-2- باکتری های اسید استیکی.. 5

1-2- باکتری های اسید استیکی در سرکه.. 7

1-2-1- فرآورده تخمیری سرکه.. 7

1-2-1-1- خرما.. 7

1-2-1-2- ترکیبات تشکیل دهنده خرما.. 8

1-2-1-3- فرآورده های تخمیری حاصل از خرما.. 9

1-2-2- تولید سرکه توسط باکتری های اسید استیکی.. 10

1-3- طبقه بندی باکتری های اسید استیکی.. 11

1-4- شمارش، جداسازی و شناسایی باکتری های اسید استیکی.. 13

1-5- روش های مولکولی شناسایی باکتری های اسید استیکی.. 15

1-6- پی سی آر(PCR).. 15

1-6-1- تاریخچه.. 16

1-6-2- اساس و روش کار.. 18

1-6-3- مراحل PCR.. 19

1-6-4- پارامترهای مؤثر در PCR.. 20

1-7- مدل سازی.. 21

1-8- فرضیات پژوهش.. 25

1-9- اهداف پژوهش.. 25

فصل دوم

2-1- شناسایی باکتری های اسید استیک با استفاده از روش های مدرن 27

2-2- تولید سرکه زردآلو با استفاده از Acetobacter جدا شده از زردآلوی ایرانی 34

2-3- تولید سرکه آناناس و بررسی تاثیر متقابل بین مخمر و باکتری اسید استیکی.. 34

2-4- جداسازی و شناسایی نژاد Acetobacterاز گیلاس سفید- قرمز ایرانی به عنوان نژادی با قابلیت تولید اسید بالا در تولید سرکه.. 36

2-5- بهینه سازی عوامل موثر در فرآیند تولید سرکه با استفاده از تخمیر موز.. 36

2-6- روش های مدل سازی میکروبی.. 37

فصل سوم

3-1-زمان و مکان تحقیق.. 42

3-2- مواد مصرفی.. 42

3-2-1- خارک خرمای هلیله ای.. 42

3-2-2- سرکه خرما.. 42

3-2-3- مواد شیمیایی.. 43

3-2-4- مواد ژنتیکی.. 43

3-3- تجهیزات.. 44

3-4- اندازه گیری ترکیبات خارک خرما.. 45

3-4-1- اندازه گیری قند.. 45

3-4-2- اندازه گیری فیبر.. 46

3-4-3- اندازه گیری فسفر.. 46

3-4-4- اندازه گیری کلسیم.. 47

3-4-5- اندازه گیری پتاسیم.. 48

3-4-6- اندازه گیری رطوبت.. 48

3-4-7- اندازه گیری خاکستر.. 49

3-4-8- اندازه گیری پروتئین.. 49

3-4- مرحله جداسازی و شناسایی باکتری های اسید استیکی و شناسایی آن ها 50

3-4-1- روش کشت.. 50

3-4-2- خالص سازی باکتری های استیکی.. 51

3-4-2-1- نگهداری جدایه های باکتری های اسید استیک.. 52

3-5-آزمون های تاییدی باکتری های استیکی.. 52

3-5-1-آزمون کاتالاز.. 52

3-5-2- آزمون گرم.. 53

3-6- استخراج DNA از جدایه های باکتریایی.. 54

3-7- انجام PCR و تکثیر ناحیه s rDNA16.. 55

3-7-1- واکنش PCR. 55

3-7-2- تعیین توالی و مقایسه توالی ها.. 56

3-8- مرحله تولید الکل با استفاده از مخمر.. 57

3-8-1-تهیه سوسپانسیون مخمر.. 57

3-9- مرحله تهیه سرکه از محلول الکلی تهیه شده از تخمیر الکلی 59

3-9-1- انتخاب ایزوله های باکتری اسید استیک.. 59

3-9-2- تهیه سوسپانسیون باکتری ها.. 59

3-10- آزمون های میکروبی و شیمیایی سرکه.. 61

3-10-1- آزمون میکروبی.. 61

3-10-2- آزمون اندازه گیری pH.. 61

3-10-3- آزمون اسیدیته.. 62

3-10-4- آزمون مواد جامد محلول.. 62

3-10-5- آزمون اندازه گیری الکل.. 62

3-11- مدل سازی.. 64

3-12- روش آماری تحلیلی داده ها.. 64

فصل چهارم

4-1- اندازه گیری ترکیبات خارک.. 66

4-2- جداسازی وشناسایی فلور اسید استیکی نمونه های سرکه 67

4-2-1- بررسی خصوصیات ظاهری پرگنه ها.. 67

4-2-2- آزمون های ابتدایی شناسایی (تایید اسید استیک باکتریایی بودن جدایه ها).. 67

4-2-3- شناسایی جدایه ها در سطح جنس و گونه.. 68

4-3- انتخاب جدایه های باکتری اسید استیک.. 70

4-3- تکنولوژی تولید سرکه.. 73

4-3-1- آزمون های میکروبی.. 73

4-3-1-1- تغییرات رشد سلولی مخمر Saccharomyces cerevisiae. 73

4-3-1-2- تغییرات رشد سلولی باکتری های اسید استیکی.. 77

4-3-2- آزمون های شیمیایی.. 82

4-3-2-1-تغییرات pH نمونه های سرکه.. 82

4-3-2-2-تغییرات اسیدیته نمونه های سرکه.. 86

4-3-2-3- تغییرات مواد جامد محلول نمونه های سرکه.. 90

4-3-2-4-تغییرات الکل نمونه های سرکه.. 92

4-4- مدل سازی.. 97

4-4-1- مدل سازی رشد میکروبی.. 97

4-4-2- مدل سازی عوامل موثر بر تخمیر.. 100

فصل پنجم

5-1- نتیجه گیری.. 111

5-2- پیشنهادات.. 114

منابع.. 115

پیوست.. 127

جدول 1-1- واکنش مخمرها طی فرآیند تخمیر الکلی.. 5

جدول 1-2- ترکیبات تشکیلدهنده خرما.. 8

جدول 1-3- طبقه بندی دوازده جنس خانواده Acetobacteriacea. 11

جدول 1-4- روشهای مولکولی شناسایی باکتریهای اسید استیکی 16

جدول 1- 5- مدلهای پیشبینی رشد میکروبی.. 23

جدول 2-1- شناسایی جدایه های باکتری اسید استیکی طی اسیدیفیکاسیون سرکه توسط تکنیک های متفاوت.. 29

جدول2-2- مدل های آزمایشی برای تخمیر سرکه آناناس با استفاده از yeast-S. cerevisiae M30 و AAB-A. aceti WK.. 34

جدول 3-1- لیست مواد شیمیایی مورد استفاده در این پژوهش 41

جدول 3-2- لیست مواد ژنتیکی مورد استفاده در این پژوهش.. 42

جدول 3-3- لیست تجهیزات مورد استفاده در این پژوهش.. 42

جدول 3-4- میزان مواد استفاده شده در واکنش PCR.. 55

جدول3-5- مراحل انجام واکنش PCR.. 56

جدول 3-6- نحوه تیماربندی جهت افزودن سوسپانسیون های مخمر و باکتری 61

جدول 4-1- ترکیبات اصلی خارک خرما رقم "هلیله ای".. 67

جدول 4-2 جدایه های مورد استفاده در واکنش PCR.. 69

جدول 4-3- مقایسه میزان اسیدیته و pH 30 جدایه اسید استیکی 71

جدول 4-4- مقایسه میزان رشد، مصرف الکل، اسیدیته و pH 12 جدایه اسید استیکی.. 72

جدول 4-5- نتایج حاصل از توالی یابی جدایه ها.. 73

جدول 4-6- مقایسه میانگین شمارش مخمر در طول 15 روز نگهداری 75

جدول 4-7- مدل سازی رشد مخمر طی تخمیر الکلی سرکه خارک خرما 98

جدول 4-8- مدل سازی رشد باکتری های اسید استیکی طی تخمیر استیکی سرکه خارک خرما.. 99

جدول 4-9- مدل های ارائه شده برای تغییرات بریکس با رشد باکتری A.pasteurianus در عصاره های الکلی حاصل از 20، 30 و 40 درصد خارک خرما.. 104

جدول 4-10- مدل های ارائه شده برای تغییرات pH با رشد باکتری A.pasteurianus در عصاره های الکلی حاصل از 20، 30 و 40 درصد خارک خرما.. 105

جدول 4-11- مدل های ارائه شده برای تغییرات اسیدیته با رشد باکتری A.pasteurianus در عصاره های الکلی حاصل از 20، 30 و 40 درصد خارک خرما 106

جدول 4-12- مدل های ارائه شده برای تغییرات الکل با رشد باکتری A.pasteurianus در عصاره های الکلی حاصل از 20، 30 و 40 درصد خارک خرما.. 107

جدول 4- 13- جدول مقایسه ضرایب همبستگی و میزان خطا برای تغییرات بریکس 108

جدول 4- 14- جدول مقایسه ضرایب همبستگی و میزان خطا برای تغییرات pH 108

جدول 4- 15- جدول مقایسه ضرایب همبستگی و میزان خطا برای تغییرات اسیدیته.. 109

جدول 4- 16- جدول مقایسه ضرایب همبستگی و میزان خطا برای تغییرات الکل 109

شکل 3-1- روش کشت سطحی.. 51

شکل 3-2- مراحل جداسازی جدایه های باکتریایی.. 53

شکل 3-3- مرحله تخمیر الکلی تولید سرکه خارک خرما.. 58

شکل 3-4- مرحله اسیدیفیکاسیون تولید سرکه خارک خرما.. 60

شکل 3-5- اندازه گیری الکل نمونه ها.. 63

شکل 4-1- تصویر محصولات PCR در ژل الکتروفورز.. 70

شکل 4-2- تغییرات سلولی باکتری های اسید استیکی در عصاره الکلی حاصل از تخمیر 20 درصد خارک خرما طی 15 روز.. 79

شکل 4-3- تغییرات سلولی باکتری های اسید استیکی در عصاره الکلی حاصل از تخمیر 30 درصد خارک خرما طی 15 روز.. 80

شکل 4-4- تغییرات سلولی باکتری های اسید استیکی در عصاره الکلی حاصل از تخمیر 40 درصد خارک خرما طی 15 روز.. 80

شکل 4-5- تغییرات pH در مرحله تخمیر الکلی.. 82

شکل 4-6- تغییرات pH در عصاره های الکلی خارک خرما طی تخمیر استیکی 84

شکل 4-7- تغییرات اسیدیته در مرحله تخمیر الکلی.. 86

شکل 4-8- تغییرات اسیدیته در عصاره های الکلی خارک خرما طی تخمیر استیکی 88

شکل 4-9- تغییرات مواد جامد محلول طی تخمیر الکلی و استیکی در غلظت 20 درصد خارک خرما طی 15 روز.. 90

شکل 4-10- تغییرات مواد جامد محلول با استفاده از جدایه های استیکی در غلظت 30 درصد خرما طی 15 روز.. 91

شکل 4-11- تغییرات مواد جامد محلول با استفاده از جدایه های استیکی در غلظت 40 درصد خرما طی 15 روز.. 91

شکل 4-12- تغییرات الکل در مرحله تخمیر الکلی.. 93

شکل 4-8- تغییرات الکل در عصاره های الکلی خارک خرما طی تخمیر استیکی 94

پیوست "الف"- مقایسه میانگین اثر جدایه در غلظت های مختلف از ماده اولیه بر میزان مواد جامد محلول (TSS).. 128

پیوست "ب"- مقایسه میانگین اثر جدایه در غلظت های مختلف از ماده اولیه بر میزان pH.. 129

پیوست "ج"- مقایسه میانگین اثر جدایه در غلظت های مختلف از ماده اولیه بر میزان اسیدیته.. 130

پیوند "د"- مقایسه میانگین اثر جدایه در غلظت های مختلف از ماده اولیه بر میزان الکل.. 131

پیوست "ه"- مقایسه میانگین شمارش باکتری های استیکی در طول 15 روز نگهداری.. 132

پیوست "و"- توالی ناحیه s rRNA16 برای باکتری Acetobacter pasteurianus در NCBI منطبق با توالی جدایه FR22. 133

پیوست "ز"- مقایسهمیزان مشابهت توالی جدایه FR22 با توالی تطبیق یافته در NCBI. 134

پیوست "ح"- توالی ناحیه s rRNA16 برای باکتری Acetobacter aceti در NCBI منطبق با توالی جدایه FR43. 135

پیوست "ط"- مقایسهمیزان مشابهت توالی جدایه FR43 با توالی تطبیق یافته در NCBI. 136

پیوست "ی"-توالی ناحیه s rRNA16 برای باکتری Acetobacter tropicalisدر NCBI منطبق با توالی جدایه FR61. 137

پیوست "ک"- مقایسهمیزان مشابهت توالی جدایه FR61 با توالی تطبیق یافته در NCBI. 138

فصل اول

 مقدمه و کلیات

1- مقدمه

سرکه فرآورده­ای است که از مواد مختلف قندی و نشاسته­ای از طریق تخمیر الکلی و استیکی تهیه می­شود. سرکه می­تواند از مواد خام مختلف و با روش­های متفاوت تولید گردد. در گذشته از سرکه به­عنوان نگهدارنده استفاده می­شد به­طوری که یا به­صورت طبیعی در ماده غذایی تولید می­گردید و یا به آن اضافه می­شد تا از رشد میکروبی نامطلوب در ماده غذایی جلوگیری کرده و ویژگی­های حسی آن را حفظ نماید (دی اوری و همکاران، 2002). استیک اسید یک طعم­دهنده و ترکیب ضد­میکروبی در سرکه می­باشد. همچنین مطالعاتی در زمینه اهمیت اسید استیک به­عنوان یک افزودنی غذایی جهت کمک به فرآیندهای غذایی به­منظور از بین بردن آلودگی قبل از توزیع و مصرف انجام گرفته است (مارشال و همکاران، 2000).

فرآیندهای مورد استفاده برای تولید سرکه، شامل فرآیند اورلئانز[1] (به­عنوان فرآیند آهسته شناخته می­شود)، فرآیند سریع (به نام فرآیند ژنراتور نیز شناخته می­شود) و فرآیند کشت غرقابی[2] می­باشد. فرآیندهای سریع و غرقابی توسعه یافته­اند و جهت تولید صنعتی و تجاری سرکه مورد استفاده می­باشند.

تولید اسید استیک طی چهار مرحله انجام می­شود: تبدیل نشاسته به ساکارز توسط آنزیم آمیلاز، تبدیل بی­هوازی ساکارز به اتانول از طریق تخمیر الکلی توسط مخمر، تبدیل اتانول به استالدهید هیدراته و دهیدروژناسیون توسط آلدهید دهیدروژناز و تولید اسید استیک. دو مرحله آخر به­صورت هوازی وتوسط باکتری­های اسید استیکی انجام می­گیرد (تان، 2003). باکتری­های اسید استیکی که به­عنوان باکتری سرکه نیز شناخته می­شوند،از باکتری­های هوازی مطلق هستند که دارای قابلیت اکسیداسیون الکل به اسید استیک می­باشند. باکتری­های اسید استیکی به خانواده Acetobacteriaceaو جنس Acetobacter تعلق دارند و برای تولید صنعتی سرکه مناسب می­باشند. باکتری­های اسید استیکی به دلیل مقاومت بالا در برابر اسید و همچنین تنوع سوبسترای مصرفی جهت تولید انرژی، در طبیعت دیده می­شوند. این باکتری­ها تاکنون از منابع مختلفی از جمله نوشیدنی­های الکلی،‌ سرکه، میوه­ها، گل­ها، عسل، خاک و آب جداسازی شده­اند. جداسازی باکتری­های اسید استیکی با توان بالای تولید اسید و مقاوم در برابر اسید توسط محققین مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است. با این وجود به دلیل دانش کمتر در زمینه فیلوژنتیکی باکتری­های اسید استیکی همچنان نیاز به جداسازی و شناسایی این گروه باکتریایی احساس می­شود (برگی، 1957). امروزه از آنالیز ناحیه S rDNA16 در ژن باکتری به منظور شناخت روابط فیلوژنتیکی میان باکتری­های اسید استیکی و شناسایی آن­ها در محصولات مختلف به­طور گسترده استفاده می­گردد. بنابراین تکثیر این ناحیه در باکتری­های اسید استیکی توسط واکنش­های زنجیره­ای پلیمراز (PCR)[3]، به­عنوان روش شناسایی سریع و دقیق، مورد استفاده قرار می­گیرد. هدف از این پژوهش در مرحله اول جداسازی و شناسایی باکتری­های اسید استیکی موجود در سرکه خرما و در مرحله دوم استفاده از جدایه­های شناسایی شده جهت تولید سرکه خارک خرما و مدل­سازی عوامل موثر بر تخمیر این فرآورده می­باشد.

1-1- فرآیند تخمیر

تخمیر یک فرآیند متابولیک می­باشد که در سلول به­عنوان یک مسیر برای تولید انرژی به شمار می­آید و طی آن مولکولی چون گلوگز در شرایط بی­هوازی شکسته می­شود. در بیشتر سلول­ها این عمل در بخش حاوی مایع سیتوپلاسمی صورت می­گیرد. علم مطالعه فرآیندهای تخمیری را زیمولوژی[4] می­نامند. از سال­ها پیش، فرآیند تخمیر جهت تولید مواد غذایی و نوشیدنی­ها مورد استفاده قرار گرفته است. به­عنوان مثال، در محصولاتی مانند ترشی­ها، خیار شور، کیمچی، ماست، سرکه و نوشیدنی­های نخمیری فرآیند تخمیر جهت تولید اسید استیک و اسید لاکتیک استفاده می­شود. همچنین اسید موجود در این محصولات منجر به حفظ محصول در مدت زمان طولانی­تری می­شود. فرآیند تخمیر صنعتی توسط میکروارگانیسم­های مناسب و در شرایط تعریف­شده مانند غلظت مشخصی از مواد مغذی انجام می­گیرد. محصولات تولیدی حاصل از تخمیر متنوع می­باشد: الکل، گلیسرول و دی­اکسید کربن از تخمیر قندهای مختلف توسط مخمرها ؛ بوتیل الکل، استون،‌ لاکتیک اسید، مونوسدیم گلوتامات و اسید استیک توسط انواع مختلفی از باکتری­ها و مقدار اندکی آنتی­بیوتیک، ویتامین 12B و ریبوفلاوین (ویتامین 2B) از تخمیر قارچ­ها تولید می­شود (لیو و همکاران، 2004).

1-1-1- مخمرها

تخمیر الکلی یا به­صورت طبیعی و یا کشت خالص انجام می­گیرد. در تخمیر طبیعی، مخمرهای موجود در ماده اولیه فرآیند تخمیر را پیش می­برند. در تخمیر به­صورت کشت خالص، نژادهای مشخصی از مخمر که معمولاSaccharomyces cerevisiae می­باشد، انتخاب شده و با جمعیتی حدود cfu/ml10⁷-10⁶ به محصول تلقیح می­گردد. به­طور کلی، تخمیر کشت خالص فرآیند تخمیر سریع­تر و قابل پیش­بینی­تری محسوب می­شود. تخمیر طبیعی متابولیت­های نهایی بیشتری تولید می­کند و به دلیل حضور محدوده وسیع­تری از مخمرها، این نوع تخمیر جهت تولید نوشیدنی­های الکلی مورد توجه می­باشد (بوردیکون و همکاران، 2012).

در طول تخمیر الکلی، مخمرها میکروارگانیسم­های غالب را تشکیل می­دهند. ترکیب محیط تخمیر، خصوصا محتوای اسیدها و قندها، و pHمحیط برای رشد مخمرها و تولید اتانول مناسب می­باشد اما از رشد و تکثیر باکتری­ها و قارچ­ها جلوگیری می­کند. در تخمیر طبیعی، الگوی مشخصی برای رشد مخمرها وجود دارد که در جدول 1-1 ارائه شده است. فرآیند تخمیر با رشد مخمرهای مختلفی شامل Kloeckera، Hanseniaspora، Candida، Metschnikowiaو ساکارومایسز سرویزیه آغاز می­گردد. در برخی موارد رشد Pichiaو Kluyveromycesنیز دیده می­شود. رشد مخمرها به جز جنس ساکارومایسز، در مدت 4-2 روز اول تخمیر وجود خواهد داشت و پس از آن مخمرها از بین می­روند. با این وجود در مرحله رشد به جمعیتی در حدود cfu/ml10⁷-10⁶ افزایش می­یابند. علت مرگ سلول­های مخمر عدم توانایی تحمل غلظت­های بالای اتانول می­باشد که بخش عمده آن توسط ساکارومایسر سرویزیه تولید می­گردد. تحقیقاتی که در طول سال­ها و در کشورهای مختلف انجام گرفته، نشان داده است که ساکارومایسز سرویزیه مخمر غالب دربیشتر تخمیرهای الکلی می­باشد. بنابراین به­عنوان مخمر اصلی و آغازگر صنعتی در تخمیر الکلی شناخته می­شود. گفته می­شود که تلقیح مخمر ساکارومایسز سرویزیه جهت انجام تخمیر نسبت به تخمیر طبیعی مناسب­تر می­باشد. با این وجود، مخمرهای تلقیح شده باید با مخمرهای طبیعی رقابت کنند اما به نظر نمی­رسد که این مخمرها قادر به غلبه بر مخمرهای طبیعی و تشکیل مخمرهای غالب باشند (فلیت، 1998).

جدول 1-1- واکنش مخمرها طی فرآیند تخمیر الکلی

مخمر	واکنش تخمیری
Pichia, Candida, Hansenula spp.	Wine exposed to air; oxidative metabolism of ethanol, glycerol and acids to aldehydes, esters and acetic acid.
Zygosaccharomyces bailii, Saccharomycodes ludwigii, BrettanomycesiDekkera spp.	Fermentative spoilage causing excessive carbonation, sediments, hazes and high levels of acetic acid and estery off-flavours. Mousey, medicinal taints due to tetrahydropyridines and volatile phenolics produced by Brettanomyces spp.
Saccharomyces cerevisiae	Re-fermentation of wines with residual sugar.

1-1-2- باکتری­های اسید استیکی

در کتاب باکتری­شناسی برگی، باکتری­های اسید استیکی در خانواده Acetobacteriacea و Gluconobacter طبقه­بندی می­گردند. باکتری­های اسید استیکی هوازی مطلق، کاتالاز مثبت، بیضی شکل تا میله­ای و به­صورت تک یا جفت و یا زنجیره­های کوتاه و بلند می­باشند. برخی غیر­متحرک و برخی دارای قابلیت حرکت با تاژک هستند. سلول­های جوان این گروه باکتریایی گرم منفی و سلول­های پیر گرم متغیر می­باشند. این گروه از باکتری­ها می­توانند طی واکنش اکسیداسیون ترکیبات آلی را به اسیدهای آلی و سایر ترکیبات تبدیل کنند. رایج­ترین ترکیب حاصل از اکسیداسیون، اسید استیک حاصل از اتیل الکل، سوربوز از سوربیتول، دی­هیدروکسی استون از گلیسرول می­باشد. بیشترین میزان رشد و گسترش در محیط برای این باکتری­ها در محیطی است که قبلا مخمر در آن فعالیت نموده و اتیل الکل یا دیگر ماده مصرفی قابل اکسید شدن تولید کرده باشد. دمای بهینه رشد برای جنس­های مختلف این گروه باکتریایی متفاوت می­باشد. این باکتری­ها در طبیعت نیز دیده می­شوند زیرا در ترکیبات گیاهی به مقدار فراوانی وجود دارند. به دلیل انجام عمل تخمیر الکلی و نقشی که در چرخه کربن ایفا می­کنند و همچنین تولید سرکه دارای اهمیت زیادی برای انسان­ها می­باشند (برگی، 1957). pHاپتیمم رشد و فعالیت آن ها 5/6-5 بوده اما توانایی رشد در pHهای پایین­تر در محدوده 3و4 را نیز دارا هستند (هولت و همکاران، 1994). باکتری­های اسید استیکی در برخی فرآیندهای صنعتی نقش مهمی ایفا می­کنند (رسپور و گورانویک، 2008). این باکتری­ها توانایی تولید مقدار زیادی اسید استیک از اتانول را دارند. این امر اهمیت آن­ها را برای صنایع سرکه­سازی برجسته ساخته است (گونزالز، 2005).

1-2- باکتری­های اسید استیکی در سرکه

1-2-1- فرآورده تخمیری سرکه

سرکه محصولی است که از تبدیل اتیل الکل به اسید استیک توسط باکتری­های جنس Acetobacter تولید می­شود. بنابراین سرکه می­تواند از هر ماده الکلی (مخلوط آب-الکل تا نوشیدنی الکلی میوه­ها) و ماده قندی تولید شود. رنگ و آرومای سرکه اساسا به ماده اولیه­ای که از آن برای تولید سرکه استفاده می­شود بستگی دارد (تان، 2003). نوع سرکه از کشوری به کشور دیگر بسیار متنوع است. تعدادی از محبوب­ترین سرکه­ها عبارتند از: سرکه بالزامیک، سرکه چغندر­قند، سرکه سیب، سرکه نارگیل، سرکه مالت، سرکه خرما و سرکه برنج.

1-2-1-1- خرما

[1]Orleans Process

[2] Submerged culture process

[3]Polymerase Chain Reaction

[4]Zymogoly