就像我们人类的地球村一样,微生物们也生活在一个“人丁兴旺”、“文化多元”的社群中——在我们的肠道或土壤中,上千种总数高达几十亿的细菌们熙熙攘攘地聚在一起。在最新的一项研究中,哈佛大学系统生物学研究与资源中心的研究团队提出用奶酪作为培养基,来研究微生物的生态系统。与其他充满各种微生物的环境相比,奶酪上生长的微生物种类相对较少。
研究者们对来自10个国家,共计137种奶酪上的细菌和真菌进行了分析,结果发现奶酪上大量存在(占微生物总数超过1%)的只有14个属的细菌和10个属的真菌。所以平均下来,每块奶酪壳上只有6.5个属的细菌和3.2个属的真菌。你可能会认为,这些微生物大概是制作奶酪的发酵剂中自带的,不过其实60%的细菌和25%的真菌都是不请自来的。
那么这些菌是怎么跑到奶酪上的呢?首先,鲜奶本身就有很多微生物,奶酪熟化环境中也充满了微生物。这些不请自来的微生物们有可能就是在这个时候跑到了奶酪上。在奶酪凝结熟化的过程中,奶酪制作工人还会往奶酪中加盐,来增加风味并抑制细菌生长。这次研究中发现,奶酪上有几株细菌是耐盐的海洋细菌,它们有可能就是在添加海盐的过程中混进来的。
不同奶酪的独特风味来自它们带有的不同种类的细菌和真菌。
通过比较每种奶酪中的微生物种类,研究者们将3种主要的微生物类型与3种主要的奶酪外壳联系起来——由毛茸茸的白霉形成的花纹状外壳,如法国布里奶酪和卡门贝尔奶酪;还有质地较干的自然外壳;以及由黏黏的橘色细菌组成的、味道强烈的洗浸外壳。在进一步研究与合成奶酪中特殊芳香物质有关的基因时,研究者们发现,让奶酪带有特定风味细菌的都有着相似的基因,编码合成相似的酶。
比如洗浸外壳奶酪上的细菌大多都能产生腐烂味和汗味。
让人惊讶的是,奶酪上的微生物种类和奶酪的产地没有相关性。这并不是说,奶酪的风味没有地方特色,而是说奶酪熟化过程中的微环境对奶酪上的微生物群落有着更为重要的决定作用。参与研究的蕾切尔·达顿提到,对于微生物群落来说,“只要你提供适合的环境,它们就会繁衍”。
研究者在实验室中模拟了奶酪的生产环境。
他们用96孔板做了上千块微型奶酪,使用的发酵剂中包含了研究中发现的最常见的6种细菌和5种真菌。为了模拟三种不同外壳奶酪的熟化环境,他们分别使用了较干的凝块(自然外壳奶酪),加入了半乳糖霉菌的凝块(花纹状外壳奶酪),以及将凝块在盐溶液中浸洗(洗浸外壳奶酪)。最终,虽然所有的样品都使用了相同的发酵剂,但是根据熟化环境的不同(比如pH值),不同的奶酪中生长的微生物群落都有所不同。
实验结果与在真正的奶酪中观察到的结果相符。
对于微生物群落的形成和“运转”,我们还所知甚少。而奶酪是一种很好的微生物生态系统:在这里,已经被人类“驯化”了的微生物,和来自农田、海洋和熟化窖里的“野生”微生物会相互作用。奶酪上的微生物生态系统既可以赋予奶酪特殊的风味和质地,同时也非常适合用来研究微生物之间的关系。