洲际研究揭示了酸面包的微生物生命

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艾琳·麦肯尼 eamckenn@ncsu.edu

罗伯•邓恩 rrdunn@ncsu.edu

伊丽莎白·兰迪斯 elizabeth.landis@tufts.edu

本杰明•沃尔夫 Benjamin.Wolfe@tufts.edu

安吉拉Oliverio angela.oliverio43@gmail.com

马特·希普曼 matt_shipman@ncsu.edu

在一项对跨越四大洲的500种酸面包发酵剂的研究中，科学家们获得了关于环境因素对每种酸面包发酵剂微生物生态系统的影响，以及不同类型的微生物如何影响酸面包的香气和发酵速度的新见解。结果可能会让酸面包爱好者感到惊讶。

北卡罗莱纳州立大学(North Carolina State University)应用生态学助理教授艾琳·麦肯尼(Erin McKenney)是该论文的合著者，她说:“我们不只是观察每种发酵剂中生长的微生物。”“我们观察了这些微生物在做什么，以及这些微生物如何相互共存。”

“关于酸面包中的微生物生态系统有相当多的小研究，”本研究的合著者、塔夫斯大学生物学副教授本杰明·沃尔夫(Benjamin Wolfe)说。“我们认为这是第一个基于之前所有工作的大规模研究。”

在这项研究中，研究人员收集了500份酵头样本，主要来自美国和欧洲的家庭烘焙，也有来自澳大利亚、新西兰和泰国的样本。

研究人员对所有500个样本进行了DNA测序。基于这些发现，研究人员然后选择了40名新人作为他们在500份申请中看到的多样性的代表。然后对这40名新人进行培养，并以三种方式进行评估。

首先，研究人员与一组感官专家(把他们想象成超级嗅探者)合作，评估每一种开胃菜的香气特征。其次，研究人员对每个发酵剂释放的挥发性有机化合物进行了化学分析。通过分析，科学家们可以确定这些芳香化合物的结构，以及每个启动器释放这些化合物的相对数量。最后，研究人员测量了40个酵头面团中每个面团的发酵速度。

一项立即让研究人员大吃一惊的发现是，地理位置其实并不重要(抱歉，是旧金山)。

塔夫茨大学的博士生、该研究的主要作者之一伊丽莎白·兰迪斯(Elizabeth Landis)说:“这是第一幅如此规模、跨越多个大陆的酸面包微生物多样性的地图。”“我们发现，面包师生活的地方并不是发酵前微生物学的一个重要因素。”

事实上，这些发现挑战了很多关于酸面包的传统智慧。

麦肯尼说:“很多面包师确信，不同类型酸面包的差异是由特定因素造成的。”“但我们发现，尽管不同酸面包的微生物生态系统之间可能存在巨大差异，但我们找不到任何单一变量导致了大部分差异。”

“相反，我们发现，许多变量产生的影响很小，如果把它们加在一起，就能产生很大的不同，”该研究的主要作者之一、曾在科罗拉多大学博尔德分校(University of Colorado, Boulder)攻读博士学位的安吉拉·奥利维奥(Angela Oliverio)说。“我们谈论的是酸面包的酵头有多长时间，吃多久，人们在家里把它储存在哪里，等等。”

研究人员还惊讶地发现，29.4%的样本中含有醋酸细菌(如此命名是因为它们产生醋酸)。

沃尔夫说:“关于酸面包的研究文献几乎完全集中在酵母和乳酸菌上。”即使是该领域最新的研究也根本没有提到醋酸细菌。我们认为在某种程度上它们可能存在，因为面包师经常谈论醋酸，但我们没想到会有这样的数字。”

而且，研究人员指出，那些醋酸细菌在形成酸面包的气味和增长速度方面发挥了强大的作用。具体来说，醋酸细菌的存在减缓了酸面团的增长，并赋予它一种醋的气味。

其中一些发现并不那么令人惊讶。例如，大约70%的启动器包含酿酒酵母，或面包酵母。另一方面，许多人可能会感到惊讶，30%的酸面包开胃菜不包括大多数人认为与烘焙面包有关的酵母。

事实上，虽然中位发酵剂只含有一种酵母，但研究人员在所有500个酵母样品中发现了70种不同的酵母。所以潜在的多样性是巨大的。

“我认为强调这项研究是观察性的也很重要——所以它可以让我们确定关系，但不一定证明特定的微生物负责创造特定的特征，”Wolfe说。“我们还需要做大量的后续工作，从实验上弄清楚每一种微生物种类和环境变量在塑造酸面包特性中扮演的角色。”

兰迪斯说:“虽然面包师会觉得这很有趣，但我们认为微生物学家也对这项工作感兴趣。”“酸面包是研究形成微生物群整体结构的微生物之间相互作用的一个极好的模型系统。通过研究酸酵母微生物群中导致合作和竞争的微生物之间的相互作用，我们可以更好地理解更普遍的微生物之间的相互作用，以及在更复杂的生态系统中发生的相互作用。”

纸”,酵母发酵剂微生物群落的多样性和功能，发表在开放获取期刊上eLife．该论文由塔夫茨大学的Nicole Kfoury、Megan Biango-Daniels、Shravya K. Sakunala、Kinsey Drake和Albert robat合著;加州大学博尔德分校的诺亚·菲勒;和Lauren M. Nichols, Leonora K. Shell, Anne A. Madden, Lori R. Shapiro, Matthew Booker和Robert R. Dunn。

这项工作得到了美国国家科学基金会(National Science Foundation)的支持，拨款号分别为1715553和1319293。

希普曼-

编辑:研究摘要如下。

酵母发酵剂微生物群落的多样性和功能

作者: Elizabeth A. Landis, Nicole Kfoury, Megan Biango-Daniels, Shravya K. Sakunala, Kinsey Drake, Albert robat和Benjamin E. Wolfe，塔夫茨大学;安吉拉·m·奥利维奥和诺亚·菲勒，科罗拉多大学博尔德分校;艾琳·a·麦肯尼，北卡罗来纳州立大学和北卡罗来纳自然科学博物馆;北卡罗来纳州立大学的Lauren M. Nichols、Leonora K. Shell、Anne A. Madden、Lori R. Shapiro和Matthew Booker;Robert R. Dunn，北卡罗莱纳州立大学和哥本哈根大学

发表: 1月26日eLife

DOI: 10.7554 / eLife.61644

文摘:几千年来，人类一直依赖酵母发酵剂微生物群落来制作发酵面包，但只有一小部分的全球酵母生物多样性被确定下来。我们与面包师的社区科学家网络合作，确定了来自四大洲的500种酵头的微生物多样性。与普遍的假设形成鲜明对比的是，我们在起始群落中发现了很少的生物地理模式的证据。在原位观察和体外重建的强共生模式表明，微生物相互作用形成了酸面团的群落结构。面团发酵速度和香味的变化很大程度上可以用醋酸细菌来解释，这是一种被忽视的发酵微生物。我们的研究揭示了在不同的文化和地理背景下，一种古老的发酵食品中微生物多样性的程度。