你喜爱的巧克力风味

竟是微生物群落的“魔法缔造”？

比利时巧克力甜品。新华社资料图片

比利时布鲁塞尔一家商店的巧克力甜品。新华社资料图片

德国柏林一家甜品店店主在制作巧克力。 新华社资料图片

1 微生物发酵的“魔法”

作为全球最受欢迎的甜食之一，巧克力的生产始于可可树的果实——可可豆。新鲜可可豆未经处理时，味道苦涩，难以下咽，只有通过发酵后，可可豆才能转化为带有丰富风味的原料。

传统发酵通常在农场进行：将可可豆装进木箱或堆积起来，覆盖香蕉叶，随后自然界的微生物群落便开始“工作”。这种自然发酵赋予了巧克力独特的地域特色，但也带来了问题——不同产地、气候和土壤条件下的微生物差异，可能导致不同地域的巧克力成品风味差异很大，风味可能有“细腻花香”，也可能“平淡无味”。

传统发酵依赖于自然界微生物，包括细菌如醋酸细菌和乳酸细菌，以及真菌如酵母菌。 这些微生物通过代谢分解可可豆中的糖、蛋白质和多酚类物质，产生挥发性化合物。然而，这种自然过程难以控制，温度、酸碱度或微生物互动的细微变化，都可能导致风味不稳定，影响产量和品质。

过去，科学家尝试研究单一微生物或简单混合的效果，但始终无法完全模拟自然发酵。这项新研究首次通过“合成微生物群落”实现了突破，证明实验室条件下的可控发酵能再现优质巧克力风味。这不仅解开了微生物与风味形成的奥秘，还为巧克力产业的标准化生产提供了可能。

2 构建“合成微生物群落”

这项研究由英国诺丁汉大学生物科学学院领衔，联合哥伦比亚当地研究机构完成。团队选取了哥伦比亚三个不同产区的农场——桑坦德、维拉和安蒂奥基亚作为研究起点。这些地区因气候、地形和土壤差异，代表了多样化的可可产地。

研究人员解释：“发酵是一个自然的、由微生物驱动的过程，通常直接在可可农场进行。收获的可可豆被堆放在箱子或篮子里。在这样的环境中，自然产生的细菌和真菌会分解可可豆，产生构成巧克力最终口味和香气的关键化学成分。然而，这种自发发酵基本上不受控制，农民几乎无法控制哪些微生物占主导地位，也无法控制发酵过程如何进行。因此，发酵过程以及由此产生的可可豆的风味和品质，在不同收获农场、地区和国家之间差异很大。”

该研究分为两阶段：实地监测和实验室模拟。在农场，团队采用传统发酵方式，将新鲜可可豆放入木箱，覆盖香蕉叶，每隔48小时和96小时翻动一次。

其间，科学家每日记录温度和酸碱度变化，并从发酵豆及周围环境（如空气、土壤）中采集样本。通过高通量基因测序技术，分析了微生物群落的动态变化。结果显示，发酵过程中微生物多样性逐渐下降，关键种类包括醋酸细菌、乳酸细菌和糖酵母菌。

基于这些数据，研究者筛选出9种微生物（5种细菌、4种真菌），构建了一个“合成微生物群落”。这个群落覆盖了自然发酵中55.6%的微生物种类和94.9%的代谢功能。

在实验室中，团队将这一群落接种到灭菌可可豆上，模拟农场条件，控制温度和酸碱度环境。此外，他们还进行了“单菌剔除”实验，逐一移除某种微生物，观察对整体群落和风味的影响。最终，由专业品评师对巧克力液的风味进行感官评估。

3 温度、酸碱度与微生物如何协同作用？

研究结果令人振奋：合成微生物群落成功再现了农场发酵的动态过程。发酵过程中，温度呈S形上升，酸碱度先下降后回升，这些变化与微生物代谢密切相关。例如，乳酸细菌产生酸性物质降低酸碱度，酵母菌则分解糖类，产生热量和酒精。

在风味方面，合成群落发酵的样品富含高品质巧克力的标志性化合物：吡嗪类（带来甜美和咸鲜风味）、乙醛（带来果香）、酯类（如乙酸乙酯，带来花香和焦糖调）。感官测试表明，这些样品的风味与桑坦德和维拉产地的巧克力相当，甚至可媲美马达加斯加的高端产品。

研究发现，特定酵母菌与“轻木、花香和焦糖”风味高度相关，而醋酸细菌则推动酸化，促进细胞壁分解和风味释放。

产地差异也影响微生物群落的组成：安蒂奥基亚地区的微生物群落差异最大，可能因其独特气候导致风味偏离。单菌剔除实验进一步证明，微生物群落的稳定性依赖于细菌与真菌的相互作用，移除关键菌种会显著改变酸碱度和化合物产量，凸显了微生物“团队合作”的重要性。

此外，温度和酸碱度被证明是预测风味的关键指标：较低酸碱度和适度升温促进果香形成，高温则增强烤香。这些发现通过统计分析得到验证。

标准化发酵能减少对特定产地的依赖，推动可持续生产。有行业专家预测，这一技术可与基因编辑或精准农业结合，进一步优化风味。

这项研究为巧克力产业提供了“起始菌种”的蓝图，类似啤酒酿造或奶酪生产中的标准化做法。生产商可通过接种合成微生物群落，减少批次间的风味差异，让高品质巧克力更易得、更实惠。华西都市报-封面新闻记者边雪