红茶菌茶很时髦,却也启发了新的“生活材料”
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2021-02-14 22:43
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火星译客

SCOBY SCOBY 嘟!--

带有基因改造酵母的“ Syn-SCOBY”可以感应污染物,净化污水

詹妮弗·欧勒莱特-2021年2月12日,世界标准时间

酿造康普茶。注意SCOBY的商标类凝胶层(细菌和酵母的共生培养)。

放大/泡康普茶。注意SCOBY的商标类凝胶层(细菌和酵母的共生培养)。

奥尔加·潘科娃(Olga Pankova)/盖蒂图片社

如今,康普茶已成为一种盛行的酒精饮料的方便替代品,因为它有益于健康。这种流行的发酵饮料背后的化学原理也启发了麻省理工学院和伦敦帝国理工学院的科学家创造出新型的坚韧的“生活材料”,根据最近发表在《自然材料》上的一篇论文,这些材料有一天可以用作生物传感器,帮助净化水或检测“智能”包装材料的损坏。

制作它,您只需要三种基本成分。只需将茶和糖与称为SCOBY(细菌和酵母的共生文化),又称“母亲”(也称为茶蘑菇,茶木耳或满州蘑菇)的康普茶培养基结合起来。 (人们认为红茶菌茶起源于满洲,中国或俄罗斯。)它基本上类似于发酵剂。 SCOBY是一种牢固的,凝胶状的纤维素纤维(生物膜)集合体,由培养物中的活性细菌提供,为酵母菌和细菌的繁殖创造了理想的繁殖地。将糖溶解在非氯化沸水中,然后将一些选择的茶叶浸泡在热糖水中,最后丢弃。

茶冷却后,加入SCOBY,然后将整个食物倒入已灭菌的烧杯或广口瓶中。然后用纸巾或粗棉布盖住烧杯或罐子,以防昆虫进入,静置两到三周,瞧!您拥了有自己的自制康普茶。一个新的“女儿” SCOBY将漂浮在液体的顶部(以这种形式在技术上称为防护膜)。但请注意:在准备过程中避免污染很重要,因为喝受污染的康普茶可能会产生严重甚至致命的不利影响。尽管声称饮用康普茶可治疗衰老,关节炎,癌症,便秘,糖尿病甚至艾滋病,但迄今为止,尚无确凿的科学证据支持这些说法。

发生两种类型:酒精发酵和乙酸发酵,真正好的红茶菌将在它们之间达到完美的平衡。 SCOBY中的酵母产生一种酶,该酶将糖分解为果糖和葡萄糖。葡萄糖然后分解成乙醇,最后分解成乙醇,释放出副产物二氧化碳,使康普茶具有令人愉悦的碳酸味。

乙醇含量不高,因为SCOBY中的细菌会将其中的大部分转化为乙酸。过多的酒精实际上会停止发酵过程。因此,大多数康普茶茶的酒精含量甚至都比淡啤酒低。(您可以提高酒精浓度,方法是添加过多的糖和/或使物料发酵时间过长,但那样,康普茶的味道就可能像醋一样。)

康普茶不仅可以作为饮料使用,还有望作为一种有用的生物材料。例如,早在2016年,爱荷华州州立大学服装、商品及设计教授Young-A Lee就因使用干式SCOBY作为可持续皮革替代品的概念验证研究而受到关注。她认为制造基于SCOBY的可生物降解的衣服、鞋子或手袋是可能的。

用于康普茶的新鲜的SCOBY(细菌和酵母的共生文化)的特写镜头。

Whitepointer /盖蒂图片社

收获并干燥的SCOBY纤维素纤维。

Christopher Gannon /爱荷华州立大学

爱荷华州立大学的Young-A Lee使用2016年实验室中生长的纤维素纤维设计了背心和鞋子原型。

Christopher Gannon /爱荷华州立大学

现在,研究人员已经开发出一种新的方法,可以使用类似于康普茶“母亲”的细菌和酵母的混合物来生产坚韧的功能材料。

麻省理工学院的邓子杰(Zijay)

要使SCOBY成为可行的替代品,还需要克服一些障碍,最值得注意的是,该材料如何响应空气中的水分(软化)和低温(变脆)。在实验室中种植SCOBY还需要三到四个星期,然后干燥并进行处理,以获得皮革般的稠度,这不利于大规模生产。尽管如此,Lee认为这种材料很有前景,甚至可以用纤维素纤维制成原型背心和鞋子。

这项最新研究建立在麻省理工学院的工程师蒂莫西·卢Timothy Lu)的早期工作的基础上,后者利用大肠杆菌制造了嵌入金纳米线的生物膜。这些电影并不是真正适用于大规模应用,因此他与麻省理工学院和伦敦帝国理工学院的同事合作,提出了一种利用微生物产生更坚硬材料的方法。康普茶是一种自然的选择。

等人。无法使用康普茶中常用的野生酵母,因为它们很难进行基因修饰。他们改用实验室生长的酵母,特别是一种称为酿酒酵母的菌株,然后将其与一种名为Romatic rhaeticus的细菌(可产生大量纤维素)结合起来,制成“母” SCOBY。 (他们称其为“ Syn-SCOBY”。)例如,他们能够对酵母细胞进行工程改造,以产生黑暗中发光的酶,或者能够感知污染物的酶,然后在检测后将其分解。例如,他们的一种原型材料可以感知污染物,而另一种可以检测出生物发光蛋白。

可以交换任意数量的其他菌株以获得不同的功能特性。作者认为,他们的研究已经产生了一种快速,简单的方法来生成具有广泛应用的生物传感器材料。他们只用了几天的时间就生长出了“生活材料”,他们发现它可以在更长的时间内长得足够大,达到浴缸的大小-至少比用大肠杆菌获得的材料多一千倍。 -作者Tzu-Chieh Tang,卢的实验室研究生。

实际上,研究人员还证明,他们可以用糖在茶中种植这些生活材料,并且有一天人们可以在家中种植自己的滤水器。卢说: “我们预见了一个未来,利用生物学而不是资源密集型的集中制造方法,可以在家中或本地生产设施中种植各种材料。”

作者总结说:“有机物是一种卓越的材料生产系统,能够仅以简单的原料为基础,自组装具有多种化学和物理特性的复杂材料。” “不存在能够重现所有这些行为的合成材料系统。...遗传控制天然生物材料中材料自组装过程的能力可能会彻底改变可用于许多领域的产品制造人类生活和社会。”

DOI:《自然材料》(Nature Materials),2021年。10.1038 / s41563-020-00857-5关于DOI )。

什么是红茶菌?而且对我们可以变成康普茶的东西有限制吗?

研究人员生产了嵌入酶的纤维素,从而创造了可用于为野战士兵净化水或制造可检测伤害的智能包装材料的生活材料。

麻省理工学院的邓子杰(Zijay)

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