ایسنا/ دانشمندان گام بزرگی در جهت رمزگشایی از این راز برداشته‌اند که چرا بعضی شکلات‌ها طعمی غنی و پیچیده دارند، در حالی‌که برخی دیگر کاملا بی‌مزه هستند. راز کار، همان‌طور که معلوم شده، نه تنها در خود دانه‌ کاکائو، بلکه در جامعه‌ پرجنب‌وجوش میکروب‌هایی است که فرآیند تخمیر را هدایت می‌کنند.

اکنون پژوهشگران نشان داده‌اند که می‌توان ویژگی‌های شاخص طعم شکلات ممتاز را با استفاده از یک آغازگر که به طور دقیق طراحی‌شده که شامل تنها ۹ میکروب باشد، بازتولید کرد.

به نقل از اس‌اف، در یک مطالعه که در نشریه Nature Microbiology منتشر شده، دانشمندانی از دانشگاه ناتینگهام و همکاران بین‌المللی‌شان یک «جامعه مصنوعی» یعنی گروهی مشخص از باکتری‌ها و قارچ‌ها ایجاد کردند که می‌تواند دانه‌های کاکائو را در طول تخمیر به شکل کنترل‌شده‌ای هدایت کند. در نتیجه ایجاد لیکورهای کاکائو (مایع کاکائو) که طعمی شبیه شکلات‌های با طعم عالی داشتند، بود و نه شکلات‌های انبوهی که اغلب در شکلات‌های تجاری استفاده می‌شوند. این فرآیند کمی شبیه نان خمیرترش است. همان‌طور که نانواها برای به‌دست آوردن بافت‌ها و طعم‌های خاص به مخمرهای ویژه تکیه می‌کنند، شکلات‌سازان هم می‌توانند روزی از آغازگرهای میکروبی طراحی‌شده استفاده کنند تا دانه‌هایی با کیفیت بالا و طعم یکنواخت تولید کنند.

اگر این روش به‌طور موفقیت‌آمیز در مقیاس بزرگ اجرا شود، چنین آغازگر میکروبی می‌تواند به کشاورزان و شکلات‌سازان سراسر جهان کمک کند تا از هدررفت جلوگیری کنند و از تولید شکلات‌های نامطلوب اجتناب کنند. هنوز راه حل نهایی در دست نیست، چون این کار در شرایط آزمایشگاهی انجام شده، اما یک گام نخستین مهم به سوی آینده‌ای بسیار امیدوارکننده است.

بسیاری از دوستداران شکلات نمی‌دانند که طعم‌هایی که ما به‌دنبالش هستیم، مستقیما از غلاف کاکائو نمی‌آیند. وقتی دانه‌ها برداشت می‌شوند، تلخ و گس‌ هستند و بو دادن آن‌ها به تنهایی جادویی نمی‌سازد که نت‌های شاخص شکلات ظاهر شود. در عوض، جادوی واقعی در طول تخمیر اتفاق می‌افتد. کشاورزان معمولاً دانه‌ها را در جعبه‌های چوبی یا توده‌ها جمع می‌کنند، آن‌ها را می‌پوشانند و اجازه می‌دهند میکروب‌های طبیعی محیط برای چند روز مشغول کار شوند.

در این مدت، باکتری‌ها و مخمرها از پالپ (خمیر شیرین) که دانه‌ها را پوشانده است، تغذیه می‌کنند و گرما، الکل و اسید تولید می‌کنند. این تغییرات واکنش‌های شیمیایی درون خود دانه‌ها را برمی‌انگیزند و آن‌ها را برای بو دادن آماده می‌کنند. اما نکته اینجاست: از آنجا که تخمیر به میکروب‌های وحشی موجود در محیط وابسته است، هیچ دو تخمیری دقیقا مثل هم نیستند. دسته‌ای از یک مزرعه ممکن است نت‌های گلی و میوه‌ای عمیق ایجاد کند، در حالی‌که دسته‌ای دیگر ممکن است کاملا بی‌مزه یا به‌شدت تلخ از کار درآید.

همان‌طور که پژوهشگران در مقاله‌شان نوشتند: دانه‌های کاکائوی تخمیرنشده هنگام بو دادن، پتانسیل طعمی اندکی دارند و می‌توانند تلخ و گس باشند، در حالی‌که دانه‌های خوب‌تخمیرشده می‌توانند نت‌های طعمی پیچیده با تلخی و گس بودن کاهش‌یافته بروز دهند. این ناسازگاری برای کشاورزان، شکلات‌سازان و مصرف‌کنندگان یک دردسر است.

چگونه دانشمندان هزاران میکروب را به ۹ میکروب ابرکارآمد کاهش دادند

برای حل این مشکل، گروه پژوهشی سال‌ها به مطالعه‌ تخمیر کاکائو در کلمبیا پرداختند. کلمبیا کشوری است که هم دانه‌های انبوه و هم دانه‌های با طعم عالی تولید می‌کند. آن‌ها نمونه‌های تخمیر را از سه منطقه‌ اصلی کشت کاکائو در چند برداشت جمع‌آوری کردند. با استفاده از توالی‌یابی ژنتیکی پیشرفته، بررسی کردند که کدام میکروب‌ها در مراحل مختلف تخمیر ظاهر می‌شوند و شرایطی مانند دما و pH چگونه درون دانه‌ها تغییر می‌کند.

از این کوه داده‌ها، آن‌ها ۵۵ ژنوم میکروبی را بازسازی کردند. به شگفتی خود دریافتند که تنها ۱۰ ژنوم می‌توانند بیشتر کارکردهای کلیدی متابولیکی تخمیر را توضیح دهند. با محدودتر کردن بیشتر، آن‌ها ۹ سویه‌ متشکل از پنج باکتری و چهار قارچ را جدا کردند و آن‌ها را در کنار هم در آنچه «جامعه مصنوعی» نامیده می‌شود، ترکیب کردند.

آزمایش بزرگ زمانی بود که آن‌ها از این جامعه مصنوعی در تخمیرهای کنترل‌شده‌ استفاده کردند. دانه‌هایی که با این آغازگر ۹ سویه‌ای تخمیر شدند، لیکورهای کاکائویی تولید کردند که افراد آموزش‌دیده آن‌ها را به‌عنوان شکلات‌های با طعم عالی ارزیابی کردند. وقتی پژوهشگران ترکیب را دستکاری کردند برای مثال یک سویه را حذف کردند یا میکروب‌های تصادفی جایگزین کردند، نتایج به‌خوبی قبل نبود. این نشان می‌داد که مهم فقط وجود میکروب‌ها نیست، بلکه همین ترکیب ویژه در کنار هم اهمیت دارند.

این برای آینده‌ تولید شکلات چه معنایی دارد؟

اگر شما یک کشاورز یا شکلات‌ساز باشید، جذابیت این موضوع روشن است. در حال حاضر، بخش زیادی از تولید شکلات به شانس متکی است، با پروفایل‌های طعمی که به‌شدت بسته به منطقه، آب‌وهوا یا حتی میکروب‌هایی که در یک دسته دانه غالب می‌شوند، تغییر می‌کند. یک آغازگر تعریف‌شده می‌تواند فرآیند را بسیار قابل‌پیش‌بینی‌تر کند و تضمین دهد که شکلات با طعم عالی، به چند منطقه‌ خاص با شرایط محیطی مخصوص محدود نمی‌شود.

علم پشت این کار هم جذاب و هم کاربردی است. در طول تخمیر، فعالیت میکروبی باعث می‌شود دمای دانه‌ها بالا برود و اغلب به ۴۵ تا ۵۰ درجه سانتی‌گراد (۱۱۳ تا ۱۲۲ درجه فارنهایت) برسد، در حالی‌که اسیدیته در پالپ و لپه‌ دانه (بخش اصلی دانه) به شکل‌های متفاوتی تغییر می‌کند. این تغییرات آنزیم‌ها را فعال می‌کنند و پیش‌سازهای شیمیایی ایجاد می‌کنند که بو دادن آن‌ها را به عطرهای شاخص شکلات تبدیل می‌کند. میکروب‌های مختلف به‌روش‌های خاص خودشان سهم دارند. مخمرها ممکن است الکل‌های میوه‌ای بیفزایند، بعضی باکتری‌ها به کاهش تلخی کمک می‌کنند و برخی دیگر بلوک‌های سازنده‌ نت‌های فندقی یا کاراملی را ایجاد می‌کنند. پژوهشگران نشان دادند که آغازگر ۹ عضوی آن‌ها می‌تواند این پویایی‌ها را در آزمایشگاه به‌طور قابل اعتماد بازتولید کند.

با این حال، این کار محدودیت‌هایی هم دارد. مطالعه بر روی گونه‌های کاکائوی کلمبیایی متمرکز بود و آغازگر در شرایط به دقت کنترل‌شده‌ آزمایشگاهی آزموده شد، نه در مقیاس بزرگ مزرعه یا کارخانه. افزایش مقیاس نیازمند اعتبارسنجی بیشتر خواهد بود و ممکن است تخمیرهای طبیعی شامل سهم‌های ظریف طعمی باشند که جامعه‌ ساده‌شده به‌طور کامل بازتولید نکند. حتی با این وجود، این مطالعه یک نقطه‌ عطف به شمار می‌رود.