发酵中的科学：可以“自愈”的面包和自带益生菌的啤酒

来自ITMO大学生物技术和低温系统学院的科学家们正在积极致力于使日常食品变得更好、更安全、更容易获得。

通过替换面包配方中的一种成分，研究人员已经成功地使面包对微生物发展出更强的抵抗力，面包也就更不容易腐败。现在，他们正在试验替代啤酒中相同的原料，如果一切顺利的话，啤酒就会变得不那么强烈，还会获得益生菌的特性。

每一个做过菜的人都知道，更换一种食材会导致菜的味道、颜色和其他特征发生显著的变化，原料少的菜更是如此。

那现代科学又会怎样帮助面包发酵和啤酒酿造呢?人们烘焙面包和酿造啤酒已经有上千年的历史了，要在这些领域发现一些颠覆性的新知识恐怕会非常困难。但事实并非如此：制造这些古老食品的方法正在不断完善，让它们变得更便宜、储存更稳定，同时也更美味。

面包最重要的一个成分就是酵母，它是一种天然的发酵剂，它可以使面包具有蓬松的质地和独特的香味。用于烘焙的酵母是一种酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)，这种酵母同样也是帮助麦汁发酵变成啤酒的微生物。

但是，酵母有没有可能在发挥这些作用的同时，还能赋予食品新的特性呢?有没有可能选择一种酵母来防止面包过早地腐烂?ITMO大学的研究人员指出，一组相关的微生物——布拉迪酿酒酵母变种(Saccharomyces cerevisiae var. boulardii)——实际上可能就是一种类似于传统面包酵母的多功能酵母。

生物技术和低温系统学院的副教授Elena Soboleva解释说：“这是法国微生物学家Henri Boulard在20世纪20年代初发现的一种热带酵母。他在东南亚大陆旅行期间对霍乱疫情进行了研究，他发现当地人会用水果治疗自己。后来，在对这个问题进行了更详细的研究后，他发现这与水果无关，而是与生活在水果表面的微生物有关。这使他发现了一种以前不为人知的酵母菌，他称之为鲍氏酵母菌(Saccharomyces boulardii)，并获得了使用鲍氏酵母菌治疗腹泻的专利。”

然而，随着系统发育分析的发展，科学家们发现鲍氏酵母菌是酿酒酵母的一种变种。

现在，这种类型的酵母被用作一种益生菌，以恢复肠道菌群。此外，最近的研究表明这种酵母具有抗氧化特性，可以使人体更好地吸收有益的微量元素和维生素B。

会“自愈”的面包

面包师经常会遇到地衣芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌引起的问题。这些微生物可以从土壤中进入种子，并毫无阻碍地进入面包当中。即使在最彻底的质量把控下，人们也很难检测出这些细菌孢子。

Elena Soboleva说：“有时候你会听到一种说法，说用烤箱烤面包就会让面包变得无菌，但事实并不是这样。例如，虽然绳状杆菌(rope bacilli)的营养细胞会在烘烤中死亡，但它的孢子却能在热处理中存活下来。就孢子本身而言，它们基本上是无害的，但在某些条件下(例如，在高湿度和高温度下)，面包可能会患上所谓的“马铃薯粘腐病”。面包开始散发出一种类似腐烂甜瓜的难闻水果味，而且，随着疾病发展，面包屑会变得粘稠和有弹性。当然，这样的面包已经不能吃了。”

从化学到物理再到生物，防止马铃薯粘腐病有许多方法。例如，绳状杆菌并不耐受酸性环境，这也就是发酵剂被广泛用于面包生产的原因。然而，人们发现，鲍氏酵母菌也可以用来保护面包免受地衣芽孢杆菌孢子的侵害。

研究证实，这些菌株对枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌具有拮抗活性，对马铃薯粘腐病病原菌具有抑菌作用。

Elena Soboleva指出：“这种酵母能够产生抗生素物质，抑制绳状杆菌孢子的活性，同时像普通的酵母一样发挥作用。我们已经使用不同的面包生产技术进行了几次实验。为了保证马铃薯粘腐病的发展，研究人员在面包烘烤后创造了有利的发病条件，也就是潮湿和温暖的环境。使用这种酵母可以让我们将铃薯粘腐病的发展速度减缓到3天，这对面包来说意义重大。”

益生菌啤酒

但是科学家们的实验并没有止步于面包。如果鲍氏酵母菌能被用作益生菌，那为什么不将这种特性应用到啤酒中呢?

ITMO大学有一个生产发酵饮料的实验研究室。研究人员就是在这里使用了这种酵母来生产未经过滤的啤酒。

食品生物技术与工程学院的博士生Artyom Morozov说：“我们希望啤酒能够获得益生菌和抗氧化特性;此外，鲍氏酵母菌的开发将使我们生产乙醇含量更低的啤酒。”

这些研究计划将在新冠病毒大流行的相关限制解除后开始。

进入市场

然而，鲍氏酵母菌在食品工业中可能应用的研究只是众多阶段的其中一个。这项研究要想投入市场，不仅要展示该酵母菌株的优势，而且要提出一种有效的培养方法。

这是由于鲍氏酵母菌代谢的一个特殊特征是最适生长温度为37℃，以及抗低酸性(pH 3.2-4)。对于经典的面包酵母来说，这些值分别为30℃左右和pH值4-6。科学家们目前正致力于创造最佳的条件，以最小的成本生产最多的酵母。

原文来源：https://scitechdaily.com/food-science-baking-self-healing-bread-and-brewing-probiotic-beer/