疫情期间，数百万人被隔离，他们开始寻找新的居家爱好来排解无聊。其中之一就是制作酸面包。酸面包不仅可持续使用天然原料，采用可追溯至数千年前古埃及的传统方法，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。对于对麸质敏感度较低的人而言，酸面团面包更容易消化，因为大部分麸质在发酵过程中被分解。此外，许多乳酸菌种(酸面团的基础)被认为是益生菌，与改善胃肠道健康有关。

经过多年打造的风味特征

制作酸面包的过程始于酸面团发酵剂。当微生物(细菌和酵母群落)在面粉和水的混合物中稳定下来时，就会产生这些发酵剂。这种被称为微生物群落的野生酵母和细菌群落使酸面包膨胀，并有助于其口味和质地。酸面包与大多数面包明显不同，因为它依靠这种野生微生物发酵剂来帮助其膨胀，而不是依靠面包师的酵母包。

许多酸酵头可以代代相传，有些样品可以追溯到几千年前。要保存酸酵头，你需要从之前的面团中提取一个样品，并将其与新的面粉和水混合。随着酸酵头转移的次数增加，微生物群落将由酵母、乳酸菌 (LAB) 和醋酸菌 (AAB) 组成，它们最适合酸酵头环境。不同酸酵头的独特之处在于产生独特酸味的酵母和细菌菌株不同。

检测遗传多样性

测序技术的进步使研究人员能够快速分析微生物群落，例如酸面团微生物群落。在雪城大学，生物学教授 Angela Oliverio 实验室的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 AAB 在酸面团中的生态学、基因组多样性和功能贡献仍然很大程度上未知。Oliverio 团队的博士生 Beryl Rappaport 最近领导了一项在mSystems上发表的研究，她和其他酸面团科学家，包括 Oliverio、Oliverio 实验室的 Nimshika Senewiratne、雪城大学生物学教授 Sarah Lucas 和塔夫茨大学的 Ben Wolfe 教授，对来自 500 多个酸面团发酵剂的 29 个 AAB 基因组进行了测序，并在实验室中构建了合成发酵剂群落，以确定 AAB 如何塑造酸面团的新兴特性。

“虽然醋酸菌在酸面团中不像乳酸菌那么常见，但它更出名的是它在醋和康普茶等其他发酵食品中发挥的主导作用，”拉帕波特说。“在这项研究中，我们有兴趣跟进以前的研究结果，这些研究结果表明，当 AAB 存在于酸面团中时，它似乎对关键特性有很大的影响，包括气味特征和代谢物的产生，这些都会影响整体风味的形成。”

为了评估 AAB 对酵母发酵剂微生物群落新生功能的影响，他们的团队测试了 10 种 AAB 菌株，其中一些菌株亲缘关系较远，一些菌株亲缘关系非常近。他们用这 10 种菌株进行了操控性实验，将每一种菌株添加到酵母和乳酸菌群落中。他们保留了一个单独的酵母和乳酸菌群落作为对照。

“由于我们可以控制合成酵母群落中的微生物及其浓度，我们可以看到将每种 AAB 菌株添加到酵母中的直接影响，”Rappaport 说。“正如我们预期的那样，每种 AAB 菌株都会降低合成酵母的 pH 值(与酸味增加有关)，因为它们会释放乙酸和其他酸作为其代谢过程的副产品。然而，出乎意料的是，更接近的 AAB 并没有释放更多相似的化合物。事实上，代谢物存在很大差异，许多与风味形成有关，甚至在同一物种的菌株之间也是如此。”

拉帕波特表示，菌株多样性在微生物群落中经常被忽视，部分原因是由于给定群落中的微生物数量庞大，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。通过在实验室中放大近亲之间的多样性，研究人员可以开始了解微生物群落中的关键相互作用。

新的启动源

谈到烘焙，她说他们的发现为面包师提供了一个塑造酵母面团风味和质地的新方向。

“由于 AAB 能够可靠地酸化我们所使用的发酵剂，并释放出各种风味化合物，因此想要让酵母面团更酸或创造新风味的面包师可以尝试使用 AAB 来制作发酵剂，或者尝试自己捕捉 AAB，”Rappaport 说。“我们希望这项研究有助于揭示酵母面团中发现的微生物的多样性及其重要的功能作用。”

他们的研究还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，乙酸有助于分解麸质和复合碳水化合物，从而提高酵母面团的消化率。通过研究 AAB 的遗传多样性及其对乙酸生成的影响，研究人员可以开发出优化这一过程的菌株。

更广泛的影响

该团队主要将酸面团用作模型系统，因为酸面团微生物组相对容易培养，可用于实验室中重复实验。但他们的研究成果远不止烘焙。

拉帕波特说：“我们的研究结果将与那些对更复杂的微生物群落(如人类肠道或土壤)感兴趣的人息息相关。”这是因为酸面团系统可用于探究生态学和进化问题，而这些问题在更复杂的系统中更难探究。

对于人类肠道而言，微生物群落可以帮助增强抵抗感染的能力，提高分解复杂碳水化合物、纤维、蛋白质和脂肪的效率。对于土壤而言，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，关于多层次遗传多样性如何影响这些过程仍有许多未知数。

通过认识到菌株多样性如何对整个社区的微生物组产生影响，该团队的见解可能对人类健康、福祉和环境可持续性产生广泛的益处。