Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Naukowcy z Wiedeńskiego Uniwersytetu Technologicznego opracowali metodę pozyskiwania erytrytu; wykorzystują do tego słomę pszeniczną oraz grzyby Trichoderma reesei. Erytryt, słodzik, który naturalnie występuje w wodorostach i porostach, jest używany w Azji, zyskuje też coraz większą popularność w USA i Europie.

Autorzy artykułu z pisma AMB Express zaznaczają, że erytryt ma co najmniej kilka plusów. Po pierwsze, jest niskokaloryczny i nie prowadzi do tycia. Po drugie, nie wywołuje próchnicy ani nie wpływa na poziom cukru we krwi. Po trzecie, w odróżnieniu od innych słodzików, nie działa przeczyszczająco.

Dotąd erytryt uzyskiwano za pomocą pewnych rodzajów drożdży z wysoce skoncentrowanej melasy. Austriakom udało się do tego wykorzystać zwykłą słomę i grzyby strzępkowe. Eksperymenty zakończyły się dużym sukcesem, a teraz procedura będzie optymalizowana pod kątem przemysłu.

Gdy słomę potnie się na drobne kawałki, rozpuszczalniki rozkładają ligninę ścian komórkowych, a ksylan i celuloza są poddawane dalszej obróbce. Zwykle słomę trzeba potraktować drogimi enzymami, które rozłożą ją do cukru. W stężonej melasie pod wpływem skrajnego stresu osmotycznego specjalne szczepy drożdży przekształcają cukier w erytryt - wyjaśnia prof. Robert Mach.

Enzymy celulolityczne można jednak pozyskać z grzybów strzępkowych (T. reesei są uznawane za najskuteczniejsze w tej dziedzinie; syntetyzują dwie celobiohydrolazy, osiem endoglukanaz i siedem beta-glukozydaz).

Podczas studium naukowcy zmodyfikowali grzyby genetycznie. Zwykle procesy pozyskiwania enzymów z hodowli oraz ich chemicznego oczyszczania sprawiają sporo kłopotów, teraz jednak można aplikować T. reesei bezpośrednio na słomę, rezygnując w dodatku z etapu pośredniego z melasą.

Wiedzieliśmy, że T. reesei są zasadniczo zdolne do wytwarzania erytrytu, ale zazwyczaj w małych ilościach. Zmieniając je genetycznie, udało nam się pobudzić produkcję enzymu, który umożliwia wytwarzanie substancji słodzącej na dużą skalę.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ocieplenie klimatu może już w przyszłej dekadzie wpłynąć na globalne uprawy kukurydzy i pszenicy, informują naukowcy z NASA na łamach Nature Food. To wcześniej niż dotychczas sądzono. Przy scenariuszu zakładającym utrzymującą się wysoką emisję dwutlenku węgla do końca wieku można spodziewać się spadku produkcji kukurydzy nawet o 24%, przy jednoczesnym wzroście produkcji pszenicy dochodzącym do 17%.
      Naukowcy wykorzystali najnowsze modele klimatyczne oraz modele rozwoju upraw, uwzględnili w nich projektowane zmiany temperatury, opadów oraz koncentracji dwutlenku węgla. Modele wykazały, że w ocieplającym się klimacie coraz trudniej będzie uprawiać kukurydzę w tropikach, ale powinien zwiększyć się zasięg występowania pszenicy.
      Nie spodziewaliśmy się tak znaczących zmian w porównaniu z poprzednimi tego typu projekcjami, które zostały wykonane w roku 2014, mówi główny autor badań Jonas Jägermeyr z NAA i Columbia University. Szczególnie zaskakujący jest olbrzymi spadek produkcji kukurydzy. Spadek o 20% może mieć poważne implikacje w skali całej planety, stwierdza uczony.
      Na potrzeby badań naukowy wykorzystali pięć modeli klimatycznych CMIP6. Każdy z nich w nieco inny sposób przedstawia reakcję klimatu Ziemi na dwutlenek węgla. Następnie dane z tych symulacji zostały użyte w roli danych wejściowych dla 12 modeli upraw opracowanych w ramach projektu AgMIP. Modele te pokazują, jak w skali globu rośliny uprawne reagują na zmiany temperatury, opadów czy koncentrację CO2 w atmosferze. W efekcie uzyskano 240 modeli opisujących, jak do końca wieku mogą wyglądać uprawy kukurydzy, pszenicy, soi oraz ryżu.
      Symulacje uwzględniały wyłącznie zmiany klimatu, nie brały pod uwagę dopłat do upraw, zmiany technik uprawy czy wprowadzanie nowych bardziej odpornych odmian. Zjawiska te są przedmiotem intensywnych badań i eksperci chcą je uwzględnić w przyszłych symulacjach.
      Symulacje dotyczące upraw soi oraz ryżu wykazały, że w niektórych miejscach dojdzie do spadku produkcji, jednak w skali globalnej różnice między modelami były na tyle duże, że nie udało się wyciągnąć z nich jakichś wiążących wniosków. Znacznie jaśniejszy obraz uzyskano odnośnie kukurydzy i pszenicy.
      Kukurydza uprawiana jest na całym świecie, a znaczną jej część uprawia się w pobliżu równika. W zawiązku ze znacznym wzrostem temperatur należy spodziewać się dużych spadków produkcji w Ameryce Północnej i Środkowej, Afryce Zachodniej, Azji Centralnej, Brazylii i w Chinach. Z kolei pszenica, która dobrze rośnie w temperaturach umiarkowanych, może zwiększyć swoje zasięgi. Można spodziewać się wzrostu jej produkcji w północnych częściach USA oraz w Kanadzie, na północy Chin, w Azji Centralnej, na południu Australii i w Afryce Wschodniej.
      Badacze zauważają, że temperatura to nie jedyny czynnik decydujący o plonach. Wyższa koncentracja dwutlenku węgla w atmosferze ma do pewnego stopnia pozytywny wpływ na fotosyntezę i retencję wody, zwiększa wydajność, ale dzieje się to kosztem zubożenia roślin o składniki odżywcze. Prowadzone już wcześniej eksperymenty wykazały, że zboża uprawiane w warunkach zwiększonej obecności CO2 tracą proteiny, a w innych roślinach ubywa żelaza i cynku. Przed trzema laty informowaliśmy o badaniach, z których wynikało, że utrata składników odżywczych przez rośliny uprawne spowoduje, że niedobory protein pojawią się u dodatkowych 150 milionów ludzi, a niedobory cynku dotkną dodatkowych 150-200 milionów ludzi. Ponadto około 1,4 miliarda kobiet w wieku rozrodczym i dzieci, które już teraz żyją w krajach o wysokim odsetku anemii, utracą ze swojej diety około 3,8% żelaza.
      Ponadto podniesiona koncentracja CO2 ma większy pozytywny wpływ na pszenicę niż na kukurydzę. Problemem mogą być jednak zmieniające się wzorce opadów oraz częstotliwość i czas trwania susz oraz fal upałów. Wyższe temperatury wydłużą też sezon upraw i przyspieszą dojrzewanie roślin.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W latach 30. XX wieku Stany Zjednoczone doświadczyły Dust Bowl. Był to kilkuletni okres katastrofalnych susz na Wielkich Równinach i związanych z tym burz piaskowych. W wyniku Dust Bowl zginęło około 7000 osób, ponad 2 miliony ludzi zostało bezdomnymi, a około 3,5 miliona porzuciło dotychczasowe domy i przeniosło się w inne regiony USA.
      Produkcja pszenicy w latach 30. spadła o 36%, a kukurydzy o 48%. Do roku 1936 straty gospodarcze sięgnęły kwoty 25 milionów USD dziennie, czyli 460 milionów współczesnych dolarów.
      Dust Bowl był spowodowany nieprawidłową gospodarką ziemią na Wielkich Równinach. Wcześniejsze dekady to okres pojawiania się coraz większej ilości sprzętu mechanicznego w rolnictwie. To ułatwiło zajmowanie kolejnych obszarów pod uprawy. Pługi coraz głębiej wzruszały wierzchnią warstwę gleby, a naturalne dla tego obszaru trawy, których głębokie systemy korzeniowe zatrzymywały wilgoć w glebie, zostały zastąpione roślinami uprawnymi o płytkich korzeniach. Gdy w latach 30. nadeszła susza, gleba, której nie wiązały już korzenie traw, łatwo zamieniała się w pył, który z łatwością przemieszczał się z wiatrem. Nastała epoka wielkich burz pyłowych. Chmury pyłu zasypywały wszystko na swojej drodze, niszcząc uprawy. Dopiero gdy skończył się okres susz i zaczęło więcej padać, zakończył się też Dust Bowl.
      Naukowcy z Columbia University i NASA postanowili zbadać, jak na ponowny Dust Bowl zareagowałby obecnie rynek żywności. Trzeba bowiem pamiętać, że USA są wielkim producentem i eksporterem żywności. Chcieliśmy sprawdzić, jak wieloletni spadek produkcji u dużego eksportera wpłynąłby na międzynarodowy handel i dostępność pożywienia, mówi doktor Alison Heslin, główna autorka badań.
      We współczesnym zglobalizowanym systemie handlowym problemy pojawiające się w jednym miejscu nie są ograniczane granicami państwowymi. Załamanie produkcji może wpływać na partnerów handlowych, których bezpieczeństwo żywności zależy od importu, dodaje uczona.
      Naukowcy stworzyli dwie alternatywne symulacje światowego handlu pszenicą. Następnie wprowadzili do nich czteroletni okres Dust Bowl ograniczony wyłącznie do USA.
      W pierwszym z modeli kraje najpierw użyły swoich rezerw, a następnie skompensowały niedobory zwiększając import i zmniejszając eksport. W ten sposób doszło do rozniesienia się fali niedoborów. W drugim ze scenariuszów przyjęto, że USA początkowo zmniejszają tylko eksport, na czym cierpią wszyscy partnerzy, a następnie wszystkie kraje kompensują niedobory zwiększając import.
      Analizy wykazały, że obecny wpływ Dust Bowl byłby podobny jak podczas oryginalnego Dust Bowl.
      Okazało się, że w ciągu czterech pierwszych lat Dust Bowl USA wyczerpałyby 94% swoich rezerw żywnościowych. Również wszystkie bez wyjątku kraje, które kupują pszenicę w USA, wyczerpałyby swoje rezerwy, mimo tego, że same nie doświadczyłyby spadku plonów. Oczywiście zapasy te byłyby też uzupełniane, ale i tak wielkość posiadanych rezerw znacząco by się skurczyła w porównaniu ze stanem wyjściowym.
      Skupiliśmy się na całym zestawie możliwych wydarzeń, szczególnie na zmianach w handlu, użyciu rezerw strategicznych oraz spadkach w konsumpcji, wyjaśnia profesor Jessica Gephard, współautorka badań. Zauważyliśmy, że doszłoby do zmiany umów handlowych, kraje kupujące zboże w USA zaczęłyby kupować je gdzie indziej, a na całym świecie doszłoby do spadku strategicznych rezerw pszenicy. W wielu wypadkach rezerwy te zostałyby całkowicie wyczerpane. To wskazuje, że takie wydarzenie spowodowałoby nie tylko wzrost cen w USA, ale też daleko poza granicami Stanów Zjednoczonych, dodaje Gephart.
      Z symulacji wynika, że trwający 4 lata Dust Bowl spowodowałby, że światowe rezerwy pszenicy spadłyby o 31%. Pod koniec 4-letniego okresu na świecie byłoby od 36 do 52 krajów, których rezerwy skurczyłyby się o ponad 75% w porównaniu do okresu sprzed Dust Bowl. Z kolei 10 krajów o największych rezerwach (Chiny, USA, Indie, Iran, Kanada, Rosja, Maroko, Australia, Egipt i Algieria) doświadczyłyby spadku rezerw o 15-22%.
      Jako, że świat posiada duże zapasy zboża, początkowo Dust Bowl nie wpłynąłby na poziom konsumpcji. Nawet kraje, które nie posiadają rezerw zboża byłyby w stanie początkowo zapewnić niezmienny poziom dostaw na rynek.
      Nasze wyniki pokazują, że ryzyka związane ze zmianami klimatycznymi nie dotyczą wyłącznie samego klimatu i lokalnie występujących ekstremalnych warunków pogodowych. To również ich wpływ na światowy handel. W kontekście bezpieczeństwa żywności wykazaliśmy, że posiadane rezerwy mogą, na pewien czas, stanowić bezpieczny bufor, jednak w miarę ich wyczerpywania mogą pojawić się niedobory żywności, mówi Heslin.
      Obecnie USA są trzecim największym na świecie eksporterem pszenicy. Zapewniają 13,6% dostaw na światowe rynki. Większymi eksporterami są jedynie Rosja (21,1%) i Kanada (14,2%).

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Filtr stworzony na Uniwersytecie w Exeter może rozłożyć plastikowe mikrowłókna, które trafiają do wody podczas prania ubrań. Inteligentny filtr je wychwytuje i za pomocą zestawu enzymów rozkłada do 2 produktów: kwasu tereftalowego i glikolu etylenowego. W wysokich stężeniach związki te mogą być toksyczne, ale ilość wody wykorzystywana w czasie prania wystarczy do rozcieńczenia ich do bezpiecznego poziomu.
      Filtr opracowało 10 studentów z różnych kierunków. By rozpocząć produkcję filtra i jego montowanie w urządzeniach, grupa PETexe współpracuje z partnerami przemysłowymi, np. firmą Miele.
      Syntetyczne włókna, takie jak poliester czy nylon, stanowią sporą część materiałów ubraniowych. Mikrowłókna uwalnianie w czasie każdego prania spływają do oceanu. Przez to znajdują się w wodzie z kranu, jedzeniu, które spożywamy, a nawet w powietrzu, którym oddychamy. Nasz inteligentny filtr, zaprojektowany tak, by pasował do odpływu pralek, wychwytuje ok. 75% tych włókien i je rozkłada - wyjaśnia Rachael Quintin-Baxendale.
      Quintin-Baxendale dodaje, że rozłożenie w ten sposób większych kawałków plastiku zajęłoby dużo czasu, ale mikrowłókna są tak drobne, że mamy nadzieję rozłożyć je w pełni pomiędzy praniami. Obecnie eksperymentujemy z różnymi stężeniami enzymów, aby znaleźć optymalne warunki do tego procesu.
      Lydia Pike opowiada, że polimerem najczęściej wykorzystywanym w ubraniach jest poli(tereftalan etylenu), PET. Podstawowym enzymem stosowanym przez nas do rozłożenia go jest PETaza.
      Oprócz tego studenci pracują nad aplikacją, która pozwoli ludziom monitorować proces i zarządzać filtrem. Dzięki niej możliwe też będzie udostępnianie danych; członkowie PETexe wykorzystają je do poprawienia wydajności enzymów.
      Choć na obecnym etapie skupiamy się na pralkach, możliwe, że działające na podobnych zasadach filtry znajdą zastosowanie w fabrykach materiałów i w stacjach uzdatniania wody.
      Projekt jest wspierany i sponsorowany przez różne podmioty, w tym Google'a. Filtr uzyskiwany za pomocą drukarki 3D został stworzony na listopadowy iGEM (International Genetically Engineered Machine), czyli konkurs z dziedziny biologii syntetycznej organizowany przez MIT. PETexe ma jednak nadzieję, że pomysł uda się dalej rozwinąć...

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W grodzisku z późnej epoki brązu (na stanowisku Stillfried an der March w Austrii) odkryto unikatowe pierścienie zbożowe. Naukowcy ustalili, że z wysokiej jakości mąki uzyskano ciasto, które po nadaniu kształtu pozostawiano po prostu do wyschnięcia.
      Autorzy publikacji z pisma PLoS ONE podkreślają, że w okresie od 1000 do 900 r. p.n.e. Stillfried an der March, które zajmuje powierzchnię ok. 23 ha, było centrum magazynowania ziarna. Pod kontrolą lokalnych elit wytwarzano tu też tkaniny i metal.
      W ranach studium skoncentrowano się na częściowo zwęglonych szczątkach 3 obiektów o kształcie pierścienia; ich średnica wynosiła ok. 3 cm. Analiza potwierdziła, że zrobiono je z ciasta z jęczmienia oplewionego i pszenicy.
      Czasochłonna technika przygotowywania pierścieni różni się od innych pokarmów ze stanowiska, przez co archeolodzy doszli do wniosku, że być może nie były one przeznaczone do spożycia. Przypominają one gliniane ciężarki tkackie znalezione w tym samym "silosie" V5400 (niewykluczone więc, że miały je imitować).
      Naukowcy sądzą, że pierścienie mogły być wykorzystywane do nieznanych celów rytualnych, co wydłuża listę zastosowań produktów zbożowych przez kultury tego okresu.
      Spod rąk prehistorycznych piekarzy wychodziło o wiele więcej [produktów] niż tylko chleb. [...] Pierścienie z ciasta ze Stillfried przywodzą na myśl włoskie taralli. Oprócz nich znaleziono większą liczbę ciężarków tkackich o identycznym kształcie, co daje nowy wgląd w materialną kulturę jedzenia, symbolizm i zróżnicowanie pokarmów - podsumowuje Andreas G. Heiss.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Do 2040 roku dojdzie do znaczącej zmiany wzorca opadów na terenach uprawy pszenicy, soi, ryżu i kukurydzy. Jak wykazały badania przeprowadzone przez Międzynarodowe Centrum Rolnictwa Tropikalnego (Centro Internacional de Agricultura Tropical – CIAT), zmian należy się spodziewać, nawet jeśli zostaną spełnione warunki paryskiego porozumienia klimatycznego i dojdzie do redukcji emisji dwutlenku węgla.
      Autorzy badań, opublikowanych w PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), informują, że w ciągu 2 dekad należy się spodziewać, że nawet 14% terenów, gdzie uprawiane są pszenica, soja, ryż i kukurydza będzie bardziej suchych, a 31% – bardziej wilgotnych.
      Zmniejszą się opady nad obszarami uprawnymi w południowo-zachodniej Australii, południowej Afryce, południowo-zachodniej Ameryce Południowej, środkowym Meksyku oraz w basenie Morza Śródziemnego. Bardziej wilgotno będzie w Kanadzie, Rosji, Indiach i na wschodzie USA.
      Wspomniane cztery rośliny dostarczają ludzkości aż 40% kalorii. Specjaliści z CIAT ostrzegają, że właściciele pól już teraz powinni rozpocząć inwestycje, by przygotować się na zmiany wzorców opadów. Te i tak zajdą, nawet jeśli ludzkość zredukowałaby emisję gazów cieplarnianych. Przy scenariuszu wysokiej emisji większość regionów ma 2 dekady na przygotowanie się do zmian, przy niskiej emisji będzie to o 2-3 dekady więcej.
      Zmniejszenie opadów jest spodziewane na polach wielu ważnych producentów pszenicy. W Australii dotknie ono 27% upraw pszenicy, w Algierii będzie to 100% upraw, w Maroko 91%. Odczują je też producenci w RPA (79% upraw), Meksyku (74%), Hiszpanii (55%), Chile (40%), Turcji (28%), Włoszech (20%), Egipcie (15%) i innych krajach.
      "Nasze przewidywania są raczej ostrożne co do tempa zmian. Ponadto zauważalne zmiany w opadach to nie tylko problem dla rolnictwa, ale dla całego systemu zarządzania zasobami wodnymi, więc nasze badania dotyczą też innych dziedzin życia", mówi główna autorka badań, Maisa Rojas z Universidad de Chile.
      Naukowców najbardziej zaskoczyło tempo zmian. Okresem bazowym, do którego porównywano wyniki badań, były lata 1986–2005. Okazuje się, że już teraz w Rosji, Norwegii, Kanadzie i częściach wschodniego wybrzeża USA mamy do czynienia z zupełnie innymi wzorcami opadów niż wówczas. Naukowcy twierdzą, że aż 36% obszarów uprawnych doświadczy zwiększonych opadów. Rolnicy będą mieli do czynienia z innymi warunkami uprawy niż te, do których są przyzwyczajeni. To będzie warunki całkowicie wykraczające poza historyczne normy, a już teraz wielu rolników ma problemy z olbrzymią zmiennością warunków klimatycznych, mówi Julian Ramirez-Villegas.
      Najbardziej zaludnione kraje świata, Chiny i Indie, znajdą się w grupie, w której pola uprawne będą w przyszłości znacznie bardziej wilgotne niż dotychczas. Podobnych warunków doświadczą inni wielcy producenci ryżu, jak Japonia, Korea i Filipiny. Także rolnicy w północnej Europie, USA, Kanady i Rosji będą musieli zmierzyć się z dodatkową ilością wody opadającą na uprawy pszenicy.
      Naukowcy nie potrafią przewidzieć, jak zmiany odbiją się plonach. Żywności może być więcej, ale może być jej też mniej. Dużo zależy od tego, na ile ludzkość będzie w stanie przygotować się na zmiany.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...