Заварная закваска под микроскопом: микробы, культивируемые поколениями

Заварной хлеб — древнейший вид кислого хлеба в истории, который люди едят тысячи лет. Для создания закваски нужны лишь мука и вода. Их смешивание создает живую культуру, где дрожжи и бактерии сбраживают сахара муки, производя побочные продукты, которые придают закваске характерный вкус и запах, а также заставляют тесто подниматься.

Моя закваска, названная "Fosters", была передана мне бабушкой и дедушкой, которые получили ее от соседки по комнате в колледже. Она сопровождала меня по всей стране во время академической карьеры.

Как старший научный сотрудник в Университете штата Огайо, я решила изучить микробное сообщество семейной закваски под микроскопом, который использую в повседневных исследованиях, в рамках одного из курсов по микроскопии.

Сканирующие электронные микроскопы

Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) — мощный инструмент для визуализации поверхности образцов в нанометровом масштабе. Для сравнения, человеческий волос имеет толщину 10–150 микрометров, а СЭМ может наблюдать детали в 10 000 раз меньше.

Поскольку СЭМ использует электроны, а не свет, есть ограничения. Образцы должны быть электропроводными и выдерживать глубокий вакуум. Такие условия неблагоприятны для микробов, так как вызывают испарение воды из клеток и деформацию их структуры.

Для подготовки образцов к СЭМ-анализу используется метод критической точки сушки, который бережно удаляет воду, сохраняя мелкие детали. Затем образец покрывают тонким слоем металлического иридия для придания электропроводности.

Исследование закваски

Поскольку закваска создается из диких дрожжей и бактерий муки, она создает благоприятную среду для развития многих типов микробов. В закваске может быть более 20 различных видов дрожжей и 50 видов бактерий. Наиболее жизнеспособные становятся доминирующими.

Визуально можно наблюдать сложность микробного сообщества по компонентам разного размера и морфологии. Однако для полного понимания всего разнообразия потребовалось бы полное геномное секвенирование.

Основной компонент, придающий текстуру, — зерна крахмала из муки. Это относительно крупные шаровидные структуры диаметром около 8 микрометров.

Дрожжи (окрашены красным), расту, сбраживают сахара из зерен крахмала и выделяют пузырьки углекислого газа и спирт, заставляющие тесто подниматься. Их размер — 2–10 микрометров, форма от круглой до вытянутой. На изображении видны два различных типа: почти круглые (снизу слева) и вытянутые (сверху справа).

Бактерии (окрашены синим) метаболизируют сахара и выделяют побочные продукты, такие как молочная и уксусная кислоты. Эти кислоты действуют как консервант и придают закваске характерный кислый запах и вкус. Бактерии имеют форму, похожую на таблетки, размером около 2 микрометров.

Теперь, когда вы в следующий раз будете есть заварной хлеб или вафли, вы сможете представить себе богатый массив микроорганизмов, придающих каждому кусочку уникальный вкус.