酸面团科学：微生物如何使大流行成为可能

新冠肺炎的大流行以一年前没有人能想象的方式，收紧了我们的社交圈，缩小了我们的生活范围。但封锁也带来了意想不到的安慰：似乎每个人都转向了烘焙酸面团面包。社交媒体上充斥着起泡的酸面团开创者的照片-其中许多人的名字就像家庭宠物一样-以及由此产生的新鲜烘焙的面包。尽管酸面团的高峰期可能已经过去，但许多冰箱里仍然装着那罐开胃菜。

大多数家庭酸面团面包师都知道，他们的发酵剂含有一群充满活力的微生物，它们会让他们的面包发酵并调味。但是，当传统面包依赖于单一种类的面包酵母(相当于养牛场的微生物)时，酸面团更像是塞伦盖蒂(Serengeti)，一个由酵母和细菌相互作用的多样化生态系统。这个生态系统的性质，因此面包的味道，是对特定时间和地点的深刻表达。科学家们开始发现，酸面团中的微生物不仅取决于面包师家里和手中的本地微生物菌群，还取决于其他因素，如面粉的选择、厨房的温度，以及何时和多久喂一次发酵剂。

北卡罗来纳州立大学的微生物学家安妮·马登(Anne Madden)说：“当我们研究酸面团科学时，我们对一项-什么？-12000年前的技术知之甚少。”但是，即使是这些有限的知识也足以揭示一个多样化的、动荡的微生物世界-并为希望提高他们的游戏水平的家庭面包师提供一些线索。(唉，我们可能还有足够的时间烘焙。)。

把面粉和水混合在一个碗里，你就有了纸浆。但几乎立刻，来自环境和面粉本身的酵母菌和细菌开始以面粉中的糖为食，同样来自北卡罗来纳州的微生物生态学家埃林·麦肯尼(Erin McKenney)解释说，他研究了酸面团发酵剂形成时发生的事件。起初，几乎任何微生物都可以在这种丰富的新能源上生长，包括腐败细菌。(这就是为什么全新的酸面团发酵剂通常会经历黑色、腐烂的气味阶段。)。

但很快，情况开始发生变化。其中一组早期殖民者开始酸化发酵剂。到了第三天，这些所谓的乳酸菌-以它们产生的一种主要酸命名，酸奶、奶酪和其他发酵奶制品中也存在这种酸-已经使发酵剂变得如此酸性，以至于许多早期的殖民者无法生存，只剩下乳酸菌和少数耐酸酵母。这种乳酸，再加上醋味浓郁的乙酸，赋予了酸面团特有的味道。

比利时面包师供应和咨询公司Puratos的微生物学家Guylaine Lacaze说，它还可能改善面包的营养质量(她知道目前有四项关于这个主题的研究尚未发表)。她说，酸度的增加会激活一种酶，植酸酶，使钙和磷等矿物质更容易获得。

到了第10到14天，发酵剂已经稳定下来，酵母菌和乳酸菌生长旺盛，酵母产生的二氧化碳足以发酵一条面包。起动机已经准备好可以使用了。

但是，新的起跑者在几周内安顿下来，并不意味着他们最终都会得到相同的一组微生物。在最近的一项研究中，马登和她的同事将一袋袋相同的面粉运到世界各地的18名专业面包师手中，这些面包师随后使用相同的技术在自己的厨房里制作开胃菜。*大约一个月后，面包师和他们的开胃菜在比利时召开会议，研究人员在那里使用DNA测序来识别每个开胃菜中的微生物。

尽管所有的面包师都是从相同的面粉开始的，但他们的开胃菜都是不同的。他们发现，大多数含有各种不同菌株的普通面包师酵母，如酿酒酵母(Saccharomyces Cerevisiae)，以及不同比例的其他酵母。这些发酵剂还含有广泛的乳酸菌，大部分属于乳杆菌属(Lactobacillus)-尽管再次声明，不同发酵剂的细节差别很大。大多数微生物似乎来自面粉-每次都有不同的吸引-尽管也有一些来自面包师的手或厨房。

欧洲的其他研究小组也看到了类似的多样性。“我的结论是，每个酸面团都是不同的，”意大利博岑-博尔扎诺自由大学的微生物学家马尔科·戈贝蒂(Marco Gobbetti)说。事实上，他怀疑，随着时间的推移，物种的持续流动可能是任何给定酸面团的标准，尽管现有的少量证据仍然是模棱两可的。这让人们对珍贵的传家宝来源产生了一些怀疑，其中一些已经代代相传。虽然它们的主人可能会认为它们是用与祖先使用的相同的微生物烘焙的，但戈贝蒂对此持怀疑态度。

但是，即使每个酸面团都是不同的，它们会不会根据存在的微生物分为几个不同的群体，就像陆地植物群落可以被分成草原和森林一样，尽管物种的组合在变化？这个问题的答案可能很快就会出来。波士顿塔夫茨大学的微生物学家伊丽莎白·兰迪斯(Elizabeth Landis)和她的同事(包括马登和麦肯尼)在世界各地面包师提交的560份启动器中确认了微生物，然后寻找反复出现的微生物群体。他们发现，有些物种似乎确实经常共生，可能是因为它们专门以不同的糖为食。例如，面包酵母不能使用糖麦芽糖，因此乳酸菌可以利用麦芽糖。(描述这些结果的论文仍在审查中，因此兰迪斯暂时不会透露细节。)。

麦肯尼说，每个微生物群落似乎也产生了自己独特的风味特征。有些会产生更多的乳酸，这会给人一种酸奶的味道；另一些会因为大量的醋酸而产生更强烈、更酸的味道。由于每种微生物的代谢途径略有不同，每种微生物都可能向混合物中添加其他美味的新陈代谢副产品-这是酸面团往往比普通面包具有更微妙、更复杂味道的一个重要原因。“你可以把它比作一朵花，就好比一束不同的花。所有这些不同化合物的复杂性就是你在一个酸面团面包中发现的，“卡尔·德·斯梅特(Karl De Smedt)说，他在普拉托斯(Puratos)维护着一个完整的酸面团发酵剂图书馆。

并不是每个人都同意酸面团微生物群落是如此多变。在商业面包师的酸面团中，每天甚至更频繁地喂食，微生物总是有足够的食物。加拿大阿尔伯塔大学的食品微生物学家迈克尔·冈兹勒(Michael Gänzle)说，这就形成了一种种族，随着时间的推移，繁殖最快的微生物占据了主导地位。他说，从长远来看，获胜者是Kazachstania的酵母和Sanfranciscensis的乳酸菌(最近更名为Fructilactobacillus sanfranciscensis)。

冈兹勒说，这对由此产生的面包来说并不一定是好消息：桑弗兰西奇(L.sanfranciscensis)生长最快，因为它的基因组是乳酸菌中最小的之一，这意味着它的代谢途径更少，因此产生风味的副产品也比其他细菌少。(家庭酸奶得了一分，兰迪斯说这可能会更多样化。)。

但是，酸面团面包的味道不仅仅取决于发酵剂中存在的微生物种类。拉卡兹说：“即使微生物区系是相同的，你也可以拥有真正不同的酸奶。”“这还取决于酸面团的配方和培养参数。”硬度较高的发酵剂-即用较低比例的水制成的发酵剂-将更多的氧气捕获到面团中，这会鼓励乳酸菌产生味道更浓的乙酸；在跑动的发酵器中，同样的细菌会产生味道更柔和的乳酸。

温度也很重要。例如，乳酸菌在相对温暖的条件下表现最好，所以在温暖的厨房里发酵可以得到更酸的面团，而更凉爽的条件会产生更多酵母产生的水果味。此外，乳酸菌，不管你怎么想，都不喜欢高酸的环境。家庭面包师在两次烘焙之间将酸性发酵剂放在冰冷的冰箱里数周后，会发现他们最终得到的面包变白了，没有细菌带来的独特味道。(专业提示：如果你打算把你的开胃菜放在冰箱里超过一周，一定要在添加新鲜面粉后立即冷藏，因为它的酸性最小。拉卡泽说，这将有助于乳酸菌。

面包师能够影响他们的酸面团面包味道的最大方式之一是通过他们为开胃菜选择面粉。为了证明这一点，麦肯尼和她的团队用10种不同的谷物制作了4个开胃菜。因为谷物提供给酸面团微生物的糖的组合不同-例如，玉米缺乏一种产生麦芽糖的淀粉消化酶-它们可能会导致不同的微生物组，从而产生不同的味道。这正是麦肯尼的发现(同样，结果还没有公布)。由苋面粉制成的开胃菜倾向于肉味和烤面包的香味。那些由燕麦(一种非洲谷物)和高粱制成的酒有发酵的味道，而二茂和荞麦则有更多的醋味。

到目前为止，麦肯尼和其他酸面团研究人员在设计酸面团方面只迈出了很小的一步：他们的科学还没有赶上民间的智慧。“人们想要一步一步地知道：‘我怎样才能制造出我想要的最终产品？’”麦肯尼说。“我们不能提供比普通烘焙知识或你从博客或与朋友交谈中学到的最佳实践更好的东西。”

多亏了新的公民科学倡议，更多的答案可能很快就会出来。McKenney、Madden和他们的同事运营着野生酸面团项目，该项目邀请家庭面包师试验面粉和生长条件，并报告他们的结果。同样，Puratos也推出了SQuest for sourdough，从新手到专业人士，任何人都可以注册他们的酸面团。那些拥有特别有趣或独特起始物的人可能会被邀请将它们提交到普拉托斯的酸面团图书馆进行进一步分析。

但是酸面团不仅仅对面包师感兴趣。酸面团和其他食品发酵，如给我们奶酪、酸菜和泡菜的发酵，为更广泛地研究微生物生态学提供了相对简单、易于操作的模型生态系统。爱尔兰蒂加斯克食品研究中心(Teagc Food Research Centre)的微生物学家保罗·科特(Paul Cotter)说：“你可以从研究发酵食品中获得很多见解，然后你也可以将它们转移到更复杂的微生物群落中。”科特与人合著了一篇关于食品微生物学的文章，发表在“食品科学与技术年度评论”(The Year Review Of Food Science And Technology)上。

酸面团提供了一个额外的好处，特别是在微生物世界似乎充满威胁的大流行时期。马登说：“在这个领域，作为一个社会，我们都同意微生物正在帮助我们做一些奇妙的事情。”“如果你喜欢酸面团，你就喜欢我们生活中的野生微生物。”

这篇文章最初出现在“可知”杂志上，这是一家独立的新闻机构，来自“年度评论”。订阅最新时事通讯。

*编者按(8/13/20)：我们在Knowable Magazine的合作伙伴在发布后编辑了这句话，以更正研究报告的描述作者。安妮·马登和她的同事进行了这项研究，而不是像最初所说的那样，是艾琳·麦肯尼和她的同事。