میکروب‌ها طعم جادویی شکلات را خلق می‌کنند
پژوهشگران اکنون توانسته‌اند ویژگی‌های برجسته طعم شکلات با کیفیت عالی را بازتولید کنند، و این کار را با کمک یک آغازگر به‌خصوص که شامل تنها ۹ نوع میکروب است، انجام داده‌اند.
به گزارش اس‌اف، در تحقیقاتی که در نشریه Nature Microbiology منتشر شده است، تیمی از دانشمندان دانشگاه ناتینگهام به همراه همکاران بین‌المللی خود اقدام به ایجاد یک «جامعه مصنوعی» پروتکل‌شده از میکروب‌ها و قارچ‌ها کردند که قادر است دانه‌های کاکائو را در فرآیند تخمیر به‌طور کنترل‌شده هدایت نماید. این کلیت به تولید لیکورهایی از کاکائو منجر شد که طعمی مشابه شکلات‌هایی با طعمی بی‌نظیر داشتند، نه شکلات‌های صنعتی که اغلب در بازار وجود دارند. این فرآیند شباهت‌هایی با نان خمیرترش دارد، چراکه نانواها برای دستیابی به بافت خاص و طعم‌های ممتاز به مخمرهای خاص اعتماد می‌کنند و شکلات‌سازان نیز می‌توانند به‌زودی از میکروارگانیزم‌های مهندسی‌شده بهره‌برداری کنند تا دانه‌هایی با کیفیت برتر و طعمی پایدار تولید نمایند.
در صورتی که این تکنیک با موفقیت در مقیاس وسیع پیاده‌سازی شود، چنین آغازگرهایی می‌توانند به کشاورزان و تولیدکنندگان شکلات در سرتاسر جهان کمک کنند تا از اتلاف مواد اولیه جلوگیری کرده و از تولید شکلات‌های نامرغوب پرهیز نمایند. با این وجود، تحقق نهایی این روش هنوز در مرحله آزمایشگاهی است، اما به‌عنوان یک نخستین گام حائز اهمیت به سوی آینده‌ای امیدوارکننده به‌شمار می‌آید.
اکثر علاقه‌مندان به شکلات شاید ندانند که طعم‌های مطلوب ما مستقیماً از غلاف کاکائو حاصل نمی‌شوند. دانه‌ها هنگام برداشت به شدت تلخ و تند هستند و فرآیند بو دادن آنها به تنهایی جادوئی را برای ظهور نت‌های خاص شکلات ایجاد نمی‌کند. در واقع، جادو در طول فرآیند تخمیر صورت می‌گیرد. کشاورزان معمولاً دانه‌ها را در جعبه‌های چوبی یا به صورت توده‌ای جمع‌آوری می‌کنند و آنها را می‌پوشانند و اجازه می‌دهند تا میکروب‌های طبیعی محیط به مدت چند روز فعالیت کنند.
در این دوره، باکتری‌ها و مخمرها از پالپ شیرین که دانه‌ها را احاطه کرده است، تغذیه کرده و گرما، الکل و اسید تولید می‌کنند. این تغییرات منجر به بروز واکنش‌های شیمیایی در داخل دانه‌ها می‌شود و آنها را برای فرآیند بو دادن آماده می‌کند. اما نکته اینجاست که تخمیر به میکروب‌های بومی محیط وابسته است و به همین خاطر هیچ دو فرآیند تخمیر دقیقاً یکسان نیستند. نمونه‌ای از یک مزرعه ممکن است نت‌های گلی و میوه‌ای عمیق تولید کند، در حالی‌که نمونه‌ای دیگر ممکن است کاملاً بی‌طعم یا با طعمی تلخ از کار درآید.
پژوهشگران در مقاله خود به این نکته اشاره کرده‌اند که دانه‌های تخمیرنشده هنگام بو دادن، پتانسیل طعمی ناچیزی دارند و ممکن است تلخ و تند باشند، در حالی‌که دانه‌های به‌خوبی تخمیرشده قادرند نت‌های طعمی پیچیده‌ای با تلخی و تندی کمتری نمایان کنند. این عدم نت‌سازی برای کشاورزان، تولیدکنندگان شکلات و مصرف‌کنندگان چالش‌برانگیز است.
کاهش هزاران میکروب به ۹ میکروب ابرکارآمد چگونه اتفاق افتاد؟
برای مقابله با این مشکل، تیم تحقیقاتی سال‌ها به مطالعه فرآیند تخمیر کاکائو در کلمبیا پرداخته و این کشور به عنوان محل کشت دانه‌های باکیفیت و معمولی شناخته می‌شود. آنها نمونه‌های تخمیر را از سه ناحیه اصلی تولید کاکائو جمع‌آوری و با استفاده از تکنیک‌های توالی‌یابی ژنتیکی پیشرفته، بررسی کردند که کدام میکروب‌ها در مراحل مختلف تخمیر حضور دارند و چگونه پارامترهایی همچون دما و pH درون دانه تغییر می‌کند.
از این حجم داده‌ها، آنها ۵۵ ژنوم میکروبی را تحلیل کردند و به شگفتی دریافتند که تنها ۱۰ ژنوم می‌توانند تا حد زیادی عملکردهای کلیدی متابولیکی تخمیر را توضیح دهند. با محدود کردن بیشتر، آنها ۹ سویه متشکل از پنج باکتری و چهار قارچ را جدا کرده و در کنار هم قرار دادند تا آنچه که به عنوان «جامعه مصنوعی» نامیده می‌شود ساخته شود.
آزمایش بزرگ زمانی انجام شد که آنها از این جامعه مصنوعی در تخمیرهای کنترل‌شده بهره بردند. دانه‌هایی که با این آغازگر ۹ سویه‌ای تخمیر شده بودند، لیکورهای کاکائویی تولید کردند که توسط کارشناسان به عنوان شکلات‌هایی با طعم بی‌نظیر شناسایی شدند. وقتی پژوهشگران ترکیب را تغییر دادند و مثلاً یک سویه را حذف کردند یا میکروب‌های تصادفی جایگزین کردند، نتایج به خوبی قبل نبود. این امر نشان‌دهنده این بود که تنها وجود میکروب‌ها کافی نیست، بلکه ترکیب خاص آنها در کنار یکدیگر نیز اهمیت دارد.
این موضوع چه تاثیری بر آینده تولید شکلات دارد؟
اگر شما یک کشاورز یا شکلات‌ساز باشید، مطمئناً این موضوع برایتان جذاب و موهبت‌آسا خواهد بود. امروزه درصد زیادی از تولید شکلات به شانس وابسته است و پروفایل‌های طعمی بسته به منطقه، وضعیت آب‌وهوا یا حتی میکروب‌های غالب بر یک دسته دانه متفاوت است. وجود یک آغازگر تعریف‌شده می‌تواند فرآیند را به‌شدت قابل پیش‌بینی کند و تضمین کند که شکلات‌های با طعم عالی به چند ناحیه خاص با شرایط محیطی خاص محدود نمی‌شوند.
علم پشت این فرآیند نیز جذاب و کاربردی است. در طول فرآیند تخمیر، فعالیت میکروبی سبب بالا رفتن دمای دانه‌ها می‌شود و اغلب به بین ۴۵ تا ۵۰ درجه سانتی‌گراد (۱۱۳ تا ۱۲۲ درجه فارنهایت) می‌رسد. در عین حال، اسیدیته در پالپ و لپه دانه به شکل‌های متفاوتی تغییر می‌کند. این تغییرات آنزیم‌ها را فعال کرده و پیش‌سازهای شیمیایی تولید می‌کنند که بو دادن آنها به عطری خاص و قابل شناسایی تبدیل می‌شود. میکروب‌های مختلف به شیوه‌های ویژه‌ای در این فرآیند مشارکت دارند. مخمرها ممکن است به تولید الکل‌های میوه‌ای بپردازند، برخی باکتری‌ها تلخی را کاهش می‌دهند و گروهی دیگر، بلوک‌های بنیادی نت‌های فندقی یا کاراملی را ایجاد می‌کنند. پژوهشگران نشان داده‌اند که آغازگر ۹ عضوی آنها قادر است این رفتارهای پیچیده را در آزمایشگاه به‌طور قابل اعتماد بازتولید کند.
با این حال، این روش محدودیت‌هایی دارد. مطالعه بر روی گونه‌های کاکائوی کلمبیایی متمرکز بوده و آغازگر در شرایط آزمایشگاهی با دقت کنترل‌شده مورد آزمایش قرار گرفته است، نه به صورت گسترده در مزارع یا کارخانجات. افزایش مقیاس نیازمند اعتبارسنجی زیاد خواهد بود و ممکن است تخمیرهای طبیعی شامل ویژگی‌های ظریف طعمی باشند که این جامعه ساده‌شده قادر به بازتولید آنها نخواهد بود. با این وجود، این مطالعه به‌عنوان یک نقطه عطف محسوب می‌شود.
