科学家探索酵母发酵剂中的微生物多样性

当数百万人在大流行期间被封锁时，他们开始寻找新的家庭爱好来帮助消除无聊。其中包括制作酵母面包。除了因其使用天然成分和可追溯到数千年前的古埃及的传统方法而具有可持续性之外，它还因其营养价值而受到重视。

例如，研究表明，与许多其他类型的面包相比，酸面团含有更多的维生素、矿物质和抗氧化剂。对于对麸质轻度敏感的人来说，更容易消化，因为大部分麸质在消化过程中被分解。更何况还有很多酸面团的基础物种被认为是益生菌，与改善胃肠道健康有关。

酝酿多年的风味概况

制作酵母面包的过程始于酵母发酵剂。这些发酵剂是微生物什么时候产生的？和酵母？在面粉和水的混合物中稳定。这种野生酵母和细菌群落被称为微生物组，是发酵面包发酵的原因，并有助于其味道和质地。酸面团与大多数面包显着不同，因为它依靠野生微生物发酵剂而不是面包酵母包来帮助发酵。

许多酵母发酵剂经过几代人的保存，其中一些样品的历史可以追溯到数千年前。为了维持酵母发酵剂，您需要从之前的面团中提取样品并将其与新的面粉和水混合。通过足够的酸面团发酵剂转移，微生物群落将由最适合酸面团环境的酵母、乳酸菌 (LAB) 和醋酸菌 (AAB) 组成。不同酵母发酵剂的独特之处在于产生独特酸味的不同酵母和细菌菌株。

测试遗传多样性

测序技术的进步使研究人员能够快速分析微生物群落，例如酵母微生物组。在雪城大学，生物学教授 Angela Oliverio 的实验室成员一直在研究醋酸菌，以确定 AAB 的遗传多样性如何影响酸面团群落。

虽然之前的研究更多地集中在乳酸菌和酵母上，但生态学、，并且 AAB 在酵母中的功能贡献仍然很大程度上未知。贝丽尔·拉帕波特（Beryl Rappaport），博士奥利维奥小组的学生最近领导了一个研究发表在移动系统在此过程中，她和其他酸面团科学家，包括 Oliverio、Oliverio 实验室的 Nimshika Senewiratne、SU 生物学教授 Sarah Lucas 和塔夫茨大学的 Ben Wolfe 教授，对 500 多个酸面团发酵剂中的 29 个 AAB 基因组进行了测序，并构建了合成发酵剂群落在实验室中定义 AAB 塑造酸面团的新兴特性的方式。

拉帕波特说：“虽然醋酸菌在酸面团中不像乳酸菌那么常见，但它因其在醋和康普茶等其他发酵食品中的主导作用而闻名。” “在这项研究中，我们有兴趣跟进之前的研究结果，这些发现表明，当酸面团中存在 AAB 时，AAB 似乎会对关键特性产生强烈影响，包括气味特征和代谢产物的产生，从而影响整体风味的形成。”

为了评估 AAB 对酵母发酵剂微生物组的新兴功能的影响，他们的团队测试了 10 种 AAB 菌株，其中一些亲缘关系较远，一些亲缘关系非常密切。他们对这 10 种菌株进行了操作实验，将每一种都添加到酵母和乳酸菌群落中。他们保留了一个仅由酵母和 LAB 组成的单独群落作为对照。

“由于我们可以操纵进入这些合成酸面团群落的微生物和微生物浓度，因此我们可以看到将每种 AAB 菌株添加到酸面团中的直接影响，”Rappaport 说。 “正如我们预期的那样，每种 AAB 菌株都会降低合成酸面团的 pH 值（与酸味增加相关），因为它们会释放乙酸和其他酸作为代谢过程的副产品。然而，出乎意料的是，关系更密切的 AAB 却没有释放事实上，即使在同一物种的菌株之间，代谢物也存在很大差异，其中许多与风味形成有关。”

Rappaport 认为，微生物群落中的菌株多样性经常被忽视，部分原因是由于给定群落内微生物数量庞大，因此很难识别和操纵多样性水平。仅人类肠道生物群落中就有大约 100 万亿个细菌。通过放大实验室中近亲之间的多样性，研究人员可以开始了解微生物组中的关键相互作用。

新的入门源

在烘焙方面，她说他们的发现为面包制造商提供了塑造酸面团风味和质地的新方向。

“由于 AAB 可靠地酸化了我们使用的发酵剂并释放出多种风味化合物，因此希望酸面团更酸或创造新口味的面包师可以尝试采购含有 AAB 的发酵剂或尝试自己捕获 AAB，”Rappaport 说。 “我们希望这项研究有助于揭示酸面团中微生物的多样性及其重要的功能作用。”

他们的研究也可能对酵母面包的健康益处产生影响。

在发酵过程中，AAB 会产生乙酸，它可以显着帮助分解麸质和复合碳水化合物，从而提高酸面团的消化率。通过检查 AAB 的遗传多样性及其对乙酸生产的影响，研究人员可以开发优化该过程的菌株。

更广泛的影响

该团队使用酵母主要用作模型系统，因为酵母微生物组相对容易培养并用于实验室的重复实验。但他们的成果远远超出了烘焙范围。

拉帕波特说：“我们的研究结果将与对更复杂的微生物群落（例如人类肠道或土壤）感兴趣的人们相关。”这是因为酸面团系统可以用来提出有关生态和进化的问题，而对于更复杂的系统来说，这些问题会更难提出。

对于人类肠道来说，微生物群落可以帮助增强抵抗感染的能力，并提高分解复杂碳水化合物、纤维、蛋白质和脂肪的效率。就土壤而言，微生物有助于分解有机物并维持土壤生态系统的整体稳定性。然而，关于多个水平的遗传多样性如何影响这些过程，还有许多未知数。

通过认识菌株多样性如何对微生物组产生全社区的影响，该团队的见解可能对人类健康和环境可持续性产生广泛的好处。