Вчені розробили закваску, яка під мікроскопом виявляє мікроби, що культивуються протягом багатьох поколінь

Закваска – це найдавніший вид заквашеного хліба в історії, і люди їдять його протягом тисячоліть. Компоненти для створення закваски дуже прості – борошно і вода. Змішуючи їх, ми отримуємо живу культуру, в якій дріжджі та бактерії зброджують цукор у борошні, утворюючи побічні продукти, що надають заквасці характерного смаку та запаху. Саме вони змушують закваску підніматися за відсутності інших заквасок.

Моя закваска, яку ми лагідно називаємо закваскою “Фостерс”, була передана мені моїми бабусею і дідусем, які отримали її від сусідки моєї бабусі по кімнаті в коледжі. Вона супроводжувала мене протягом усієї моєї академічної кар’єри по всій країні, від бакалаврату в Нью-Мексико до аспірантури в Пенсильванії та постдокторантури у Вашингтоні.

Зараз він живе на Середньому Заході, де я працюю в Університеті штату Огайо старшим науковим співробітником, співпрацюючи з дослідниками для визначення характеристик зразків у найрізноманітніших галузях – від харчової науки до матеріалознавства.

В рамках одного з курсів мікроскопії, який я викладаю в університеті, я вирішив ближче познайомитися з мікробним співтовариством в заквасці моєї сім’ї за допомогою мікроскопа, який я використовую в моїх щоденних дослідженнях.

Растрові електронні мікроскопи

Растрова електронна мікроскопія, або РЕМ, є потужним інструментом, що дозволяє отримувати зображення поверхні зразків у нанометровому масштабі. Для порівняння, людська волосина має розмір від 10 до 150 мікрометрів, а РЕМ може спостерігати особливості, які в 10 000 разів менші.

Оскільки РЕМ використовує електрони замість світла для отримання зображень, існують обмеження на те, що може бути зображено в мікроскопі. Зразки повинні бути електропровідними і здатними витримувати дуже низький тиск у вакуумі. Середовище низького тиску, як правило, несприятливе для мікробів, оскільки за таких умов вода в клітинах випаровується, деформуючи їхню структуру.

Для підготовки зразків до СЕМ-аналізу дослідники використовують метод сушіння до критичної точки, який ретельно висушує зразок, щоб зменшити небажані артефакти і зберегти дрібні деталі. Потім зразок покривають тонким шаром металевого іридію, щоб зробити його провідним.

Вивчаємо закваску

Оскільки закваски створюються з диких дріжджів і бактерій у борошні, вони створюють сприятливе середовище для процвітання багатьох видів мікробів. У заквасці може бути більше 20 різних видів дріжджів і 50 різних видів бактерій. Найсильніші стають домінуючими видами.

Ви можете візуально спостерігати мікробну складність закваски, зображуючи різні компоненти, які відрізняються за розміром і морфологією, включаючи дріжджі та бактерії. Однак для повного розуміння всього різноманіття, присутнього в заквасці, необхідно провести повне секвенування генів.

Основним компонентом, який надає текстуру заквасці, є крохмальні зерна з борошна. Ці зерна, забарвлені в зелений колір на зображенні, можна ідентифікувати як відносно великі кулясті структури приблизно 8 мікрометрів в діаметрі.

Закваска – це дріжджі, забарвлені в червоний колір. Коли дріжджі ростуть, вони зброджують цукор із крохмальних зерен і виділяють бульбашки вуглекислого газу та спирт як побічні продукти, що сприяють підйому тіста. Дріжджі зазвичай мають розмір від 2 до 10 мікрометрів і форму від круглої до витягнутої. На цьому зображенні видно два різних типи дріжджів: майже круглі внизу ліворуч і видовжені вгорі праворуч.

Бактерії, забарвлені в синій колір, метаболізують цукор і виділяють побічні продукти, такі як молочна та оцтова кислоти. Ці побічні продукти діють як консервант і надають заквасці характерного кислого запаху та смаку. На цьому зображенні бактерії мають форму таблеток розміром приблизно 2 мікрометри.

Тепер, наступного разу, коли ви будете їсти хліб на заквасці або вафлі на заквасці – спробуйте, вони дуже смачні! – ви зможете візуалізувати багатий спектр мікроорганізмів, які надають кожному шматочку характерного смаку.

Даніель Вегте, старший науковий співробітник, Університет штату Огайо