通过扫描电子显微镜(SEM)揭示了天然酵母和面粉中微生物群落的复杂性，这些微生物通过发酵赋予了酸面包其特有的风味和质地。
酸面包是记录在案的最古老的发酵面包，人们已经享用了数千年。制作酸面包起子的成分非常简单——面粉和水。将它们混合在一起会产生一个活生生的微生物群落，其中酵母和细菌发酵面粉中的糖分，产生副产品，赋予酸面包其特有的味道和气味。它们也是在没有其他发酵剂的情况下使面团膨胀的原因。
我的酸面包起子，亲切地被称为“福斯特斯”起子，是由我的祖父母传给我的，他们从我祖母的大学室友那里得到它。它跟随我穿越全国的学术生涯，从新墨西哥州的本科到宾夕法尼亚州的研究生院，再到华盛顿的博士后工作。
目前，我在位于中西部俄亥俄州立大学担任高级研究助理，与研究人员合作，对从食品科学到材料科学等多个领域的样本进行表征。
作为我在大学教授的一门显微镜课程的一部分，我决定使用我日常研究中使用的显微镜，更仔细地观察我家族酸面包起子中的微生物群落。
每个酸面包起子都有独特的微生物混合。（Daniel Veghte/CC BY-SA）
扫描电子显微镜
扫描电子显微镜（SEM）是一个强大的工具，可以在纳米尺度上成像样本表面。为了比较，人的头发在10到150微米之间，SEM可以观察到小10,000倍的特征。
由于SEM使用电子而不是光进行成像，显微镜中可以成像的内容有限制。样本必须是电导体，并且能够承受真空中的非常低的压力。低压力环境通常对微生物不利，因为这些条件会导致细胞中的水蒸发，使它们的结构变形。
为了准备SEM分析的样本，研究人员使用一种称为临界点干燥的方法，仔细干燥样本以减少不希望的伪影并保留细节。然后，样本涂上一层薄薄的铱金属，使其导电。
扫描电子显微镜可以在纳米尺度上成像样本。（Daniel Veghte/CC BY-SA）
探索酸面包起子
由于酸面包起子是由面粉中的野生酵母和细菌制成的，因此它为许多类型的微生物的繁衍创造了有利环境。一个酸面包起子中可以有20多种不同的酵母菌和50多种不同的细菌。最健壮的成为优势种。
您可以通过成像不同大小和形态变化的组分来直观地观察酸面包起子的微生物复杂性，包括酵母和细菌。然而，要完全理解起子中存在的所有多样性，需要进行完整的基因测序。
赋予起子质地的主要组分是面粉中的淀粉颗粒。这些颗粒在图像中被染成绿色，可识别为相对较大的球状结构，直径约为8微米。
一张假彩色扫描电子显微镜图像显示了酸面包起子中的淀粉颗粒（绿色）、酵母（红色）和细菌（蓝色）。（Daniel Veghte/CC BY-SA）
使起子膨胀的是酵母，染成红色。随着酵母的生长，它发酵淀粉颗粒中的糖分，并释放二氧化碳气泡和酒精作为副产品，使面团膨胀。酵母的大小通常在2到10微米之间，形状为圆形到长形。在这张图像中，可以看到两种不同的酵母类型，一种几乎呈圆形，在左下方，另一种呈长形，在右上方。
细菌，染成蓝色，代谢糖分并释放乳酸和醋酸等副产品。这些副产品起到防腐剂的作用，赋予起子其独特的酸味和气味。在这张图像中，细菌具有药丸状的形状，大小约为2微米。
现在，下次您吃酸面包或酸面包华夫饼时——试试它们，它们很美味！——您可以想象赋予每一块其独特风味的丰富微生物群。
作者信息：
Daniel Veghte, 俄亥俄州立大学高级研究助理工程师