Scienziati israeliani hanno progettato batteri luminosi per rilevare il deterioramento del vino in tempo reale

I ricercatori dell'Università Ebraica di Gerusalemme hanno sviluppato un nuovo biosensore che potrebbe aiutare i produttori di vino a rilevare il deterioramento prima che danneggi la qualità del vino. Il team, guidato dalla dottoranda Yulia Melnik-Kesler e supervisionato dal Prof. Yael Helman, ha creato un sensore vivente utilizzando batteri geneticamente modificati che emettono luce quando percepiscono l'acido acetico, la principale sostanza chimica responsabile della trasformazione del vino in aceto. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Microbial Biotechnology.

L'acido acetico è un indicatore chiave del deterioramento del vino. Quando la sua concentrazione aumenta durante la fermentazione, può bloccare il processo e conferire al vino uno sgradevole sapore e odore acido. Tradizionalmente, le cantine si affidano a metodi di laboratorio come la gascromatografia o la cromatografia liquida per misurare i livelli di acido acetico. Questi test sono costosi, richiedono tempo e il prelievo di campioni dal vino, rendendo difficile il monitoraggio dei cambiamenti in tempo reale.

Il nuovo biosensore offre un approccio diverso. I ricercatori hanno ingegnerizzato i batteri per includere un regolatore naturale chiamato YwbIR, originariamente presente nel Bacillus subtilis. Quando questi batteri incontrano l'acido acetico, YwbIR attiva un gene che fa brillare i batteri. L'intensità della luce corrisponde alla quantità di acido acetico presente, fornendo un segnale chiaro e immediato.

Negli esperimenti di laboratorio, il biosensore ha risposto in modo forte e prevedibile a concentrazioni di acido acetico comprese tra 0 e 1 grammo per litro, un intervallo critico per i produttori di vino. Il deterioramento inizia in genere quando i livelli raggiungono circa 0,7 grammi per litro. A queste concentrazioni, l'emissione luminosa dei batteri aumenta da cinque a otto volte, dando ai produttori un preavviso prima che il vino diventi imbevibile.

Una caratteristica notevole di questa tecnologia è la capacità di rilevare l'acido acetico non solo nel liquido, ma anche nell'aria sopra il vino - nota come spazio di testa - all'interno delle bottiglie o dei serbatoi di fermentazione. Ciò significa che le aziende vinicole possono monitorare il deterioramento senza aprire i contenitori o disturbare il vino. Nei test condotti su vini rossi e bianchi commerciali, il biosensore ha permesso di distinguere entro due ore i campioni normali da quelli viziati artificialmente, misurando i cambiamenti nell'emissione di luce.

Il sistema si è dimostrato robusto anche in ambienti ad alta gradazione alcolica, funzionando con precisione in vini con un contenuto alcolico fino al 14,5%. Molti sensori tradizionali hanno difficoltà in queste condizioni perché l'alcol può interferire con le loro letture.

Anche se questa ricerca si è concentrata sulla vinificazione, il team ritiene che il biosensore potrebbe avere applicazioni più ampie in tutti i settori che si basano sulla fermentazione, come la produzione alimentare e i biocarburanti. L'acido acetico è anche studiato come biomarcatore di alcune malattie, il che fa pensare che le versioni future di questa tecnologia potrebbero essere utilizzate per la diagnostica medica non invasiva, come l'analisi del respiro.

"Questo sistema ci permette di rilevare l'acido acetico in tempo reale, senza apparecchiature complicate o elaborazione del campione", ha dichiarato il Prof. Helman. "Apre le porte a un monitoraggio conveniente e in loco della qualità della fermentazione e potrebbe persino supportare la diagnostica medica basata su biomarcatori volatili".

Lo sviluppo di questo biosensore potrebbe aiutare le aziende vinicole a individuare precocemente il deterioramento ed evitare costose perdite di sapore e qualità. Potrebbe inoltre offrire un'alternativa più semplice e meno costosa agli attuali metodi di analisi di laboratorio, rafforzando il controllo di qualità in vari settori industriali basati sulla fermentazione.