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Una scoperta rivoluzionaria per la produzione della birra

27.03.2018

Per molti bevitori di birra, il gusto amaro e l'aroma caratteristico del luppolo sono gli attributi più importanti della loro bevanda preferita. Ma il luppolo è molto costoso, consumando 100 miliardi di litri di acqua all'anno solo negli Stati Uniti.

Per aggirare questi problemi, gli scienziati hanno scoperto come produrre birra "luppolata" senza l'uso di... luppolo.

I bioingegneri hanno creato un lievito geneticamente modificato che sintetizza i componenti aromatici del luppolo: gli alcoli terpenici geraniolo e linalolo. Nel processo di produzione della birra con questo lievito, si può omettere il luppolo, il che riduce notevolmente i costi e semplifica il processo di produzione. I test in doppio cieco di un lotto sperimentale della bevanda hanno mostrato che una tale birra ha un gusto e un aroma ancora più pronunciati di una birra americana prodotta in modo tradizionale.

Il luppolo conferisce alla birra il suo caratteristico amaro e aroma. Per ottenere il gusto desiderato, il luppolo viene aggiunto al mosto durante il processo di produzione della birra e per conferire aroma - nelle fasi successive della preparazione della bevanda; questa procedura è chiamata luppolatura della birra. Esistono molte varietà di luppoli che si differenziano per la concentrazione delle componenti aromatiche. Tuttavia, anche all'interno della stessa varietà possono esserci variazioni nel contenuto di oli essenziali, e questo è uno dei motivi per cui le caratteristiche della birra possono essere difficili da standardizzare.

La frazione aromatica del luppolo contiene molti componenti, ma i ricercatori hanno scoperto che due molecole della classe dei terpeni - geraniolo e linalolo - danno il contributo principale alla luppolatura della birra, almeno per le varietà popolari tra i produttori di birra americani. Queste sostanze sono formate da un unico precursore con la partecipazione di due diversi enzimi sintasi.

I bioingegneri dell'Università della California e del Bioenergy Institute di Emeryville (USA), in collaborazione con il produttore di birra californiano Lagunitas, hanno sviluppato una tecnologia che consente di luppare la birra senza l'uso del luppolo. A tale scopo, nel genoma di un ceppo di lievito industriale utilizzato nella produzione della birra sono stati inseriti geni per enzimi per la sintesi di geraniolo e linalolo. Inoltre, i ricercatori hanno imparato a regolare l'espressione di questi geni per modificare di proposito il gusto della birra.

Poiché gli enzimi coinvolti nella sintesi di questi terpeni non sono stati ancora identificati direttamente nel luppolo, gli scienziati hanno testato diversi geni di linalolo e geraniolo sintasi di altre piante aromatiche. Si è scoperto che una versione ridotta dell'enzima della menta e un enzima integrale del basilico mostravano un livello sufficiente di attività nelle cellule di lievito per queste due sostanze. Per consentire la sintesi del precursore terpenico, i bioingegneri hanno dovuto anche sovraesprimere molti degli enzimi del lievito. Per integrare le cassette genetiche nel DNA del lievito, i ricercatori hanno utilizzato il sistema CRISPR-Cas9.

Per testare in pratica la nuova tecnologia, gli autori del lavoro hanno preparato un piccolo lotto sperimentale di birra con ciascuno dei ceppi senza l'uso del luppolo. I lotti di controllo "tradizionali" utilizzavano luppoli Cascade provenienti da cinque diverse fattorie americane. I confronti delle birre hanno dimostrato che l'uso di luppoli provenienti da luoghi diversi provoca variazioni nelle concentrazioni di terpeni e quindi variazioni di sapore. Allo stesso tempo, l'uso del lievito modificato ha dato un risultato più stabile.

Nell'esperimento finale, i ricercatori hanno preparato una birra americana secondo una ricetta classica utilizzando la tecnologia del "dry hopping", quando il luppolo viene aggiunto alla birra già in fase di fermentazione, o con lievito geneticamente modificato. Gli assaggiatori nei test in doppio cieco non hanno notato una differenza significativa tra la presenza o l'assenza di "dry hopping", ma la birra sperimentale, prodotta con lievito modificato, aveva chiaramente un aroma di luppolo.

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Punti quantici: lampade del futuro 22.05.2012

Gli scienziati della Vanderbilt University hanno aumentato la luminescenza dei punti quantici fino al 45%. Questo è paragonabile all'efficienza di alcuni fosfori commerciali. In futuro, ciò consentirà di utilizzare i punti quantici come fonte di illuminazione economica e durevole.

Oggi le lampade a incandescenza sono considerate irrimediabilmente obsolete. Il compito principale degli scienziati è lo sviluppo di sorgenti luminose economiche a stato solido altamente efficienti che emettono luce bianca piacevole alla vista.

Una delle tecnologie di illuminazione più promettenti è l'uso dei punti quantici. Queste minuscole particelle fluorescenti di seleniuro di cadmio possono convertire la luce blu emessa da un LED economico e luminoso in una luce bianca calda con lo stesso spettro di una lampada a incandescenza. Ciò distingue i punti quantici dalle lampade fluorescenti compatte e dai LED bianchi, che creano luce bianca utilizzando colori monocromatici.

Una misura comune dell'efficienza degli apparecchi di illuminazione è l'efficienza luminosa, misurata come la quantità di luce visibile (lumen) per watt di potenza consumata. Una lampada a incandescenza produce circa 15 lumen/watt, le lampade fluorescenti circa 100 lumen/watt. I LED bianchi disponibili sul mercato vanno da 28 a 93 lumen/watt.

Finora, i punti quantici sono rimasti molto indietro rispetto alle tradizionali sorgenti luminose in questo indicatore. Tuttavia, gli scienziati della Vanderbilt University sono riusciti ad aumentare l'emissione luminosa di 10 volte e raggiungere una cifra di circa 40 lumen / watt. Allo stesso tempo, la loro sorgente luminosa emette luce bianca e non monocromatica di altissima qualità.

Ciò è stato ottenuto utilizzando un LED ultravioletto efficiente, l'aggiunta di acido acetico e punti quantici ultra piccoli contenenti solo 60-70 atomi. Questi punti quantici sono così piccoli che quasi tutti i loro atomi si trovano sulla superficie delle particelle, il che consente la produzione di luce bianca, che di solito è generata proprio dagli atomi di superficie dei punti quantici.

Attualmente, gli scienziati stanno lavorando per aumentare l'emissione di luce e creare prototipi di lampade quantistiche. Il problema principale con l'aumento della luminosità è l'aspetto di una tinta bluastra, che è così fastidiosa per le persone quando si utilizzano lampade a LED. Tuttavia, secondo gli scienziati, sanno come risolvere questo problema.

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