Genombrott i kaffeforskningen?

Det 234:e nationella årliga mötet med det amerikanska kemiska sällskapet (ACS) i Boston innehåller som vanligt mängder med forskningsnyheter av olika karaktär. Somliga rätt långt från vårt vardagliga liv, andra väsentligt närmre våra dagliga rutiner.

Ett exempel på en nyhet av det senare slaget är upptäckterna av vilka kemiska substanser som faktiskt står för kaffets smak, och framför allt graden av bitterhet i smaken. Tyska och amerikanska forskare har genomfört en mycket detaljerad studie, och presenterar nu sina slutsatser i ämnet.

Man har tidigare trott att koffeinet står för den största delen av kaffets bittra smak, men forskargrupperna har nu visat att så inte alls är fallet. Max 15% av bitterheten i smaken kommer från koffein. Genom avancerade smaktester har man kunnat konstatera att testpaneler upplever lika mycket bitter smak i koffeinfritt kaffe som i vanligt. Däremot visar det sig att rostningen är stor vikt för hur framträdande bitterheten blir i smaken. (En upptäckt som knappast förvånar någon rutinerad kaffedrickare, de hade nog rent av kunnat berätta det för forskarna innan de satte igång i studien...)

I alla fall, rostningsprocessen triggar igång kemiska reaktioner som gör att ämnen som inte finns i de råa, orostade kaffebönorna bildas under rostningen och ger smak till det färdigrostade kaffet. Avancerade seperationsmetoder i kombination med en mänsklig testpanel har kunnat klargöra att den allra största delen av kaffets bittra smakhärrör från två olika grupper antioxidanter. Den ena gruppen dominerar i lätt till medelhårt rostat kaffe, medan den andra är mer framträdande i mörkrostat kaffe, helt logiskt eftersom den andra gruppen är ett resultat av nedbrytning av den första.
En annan upptäckt, knappast heller den en nyhet för oss vanekaffedrickare, är att själva bryggprocessen påverkar smaken. Espressobryggning (hög temperatur och högt tryck) verkar ge större mängd bittra smakämnen än vanlig kannbryggning. Forskarna noterar också att mängden kaffe som används vid bryggning påverkar smaken...
Och om du tycker att snabbkaffe smakar bättre än vanligt kaffe så kan det vara för att du inte gillar den bittra smaken i vanligt kaffe. Beredningsmetoden för snabbkaffe gör nämligen att en del av de bittra smakämnena reduceras med upp till 30-40% jämfört med vanligt kaffe.

Nästa steg i forskningen? Att försöka reducera mängden bittra smakämnen i kaffet, så att vi alla kan få ett godare mörkrostat kaffe i framtiden förstås...

Är det här verkligen något nytt kan man fråga sig? Tja, att man nu tycks veta varför mörkrostat kaffe smakar bittrare än annat är faktiskt nytt. Men att mängd, bryggteknik eller olika rostning påverkar smaken är knappast att betrakta som ett forskningsgenombrott. Och med tanke på hur mycket kaffe som konsumeras i världen varje dag så kanske det också är en nyhet av vikt, även om det är lätt att känna att det kanske finns viktigare forskningsområden. Å andra sidan, allt som ökar allmänhetens intresse och förståelse för att vår föda faktiskt består av (mer eller mindre nyttiga) kemiska substanser är kanske bra. Och med tanke på hur många studenter vi hade på kursen "Kemin i köket" då jag undervisade på densamma är intresset för den här sortens kemi stort.

Källa:
American chemical society
---------------------

Och med tanke på temat för posten kan man ju bara inte låta bli att länka till denna diversehandel på temat "something old, something new something cool" - Dark Roasted Blend.

Problem med spriten

Det är inte direkt enkelt att få ett grepp över fördelar och nackdelar med etanol som drivmedel. Alltid läsvärde bloggaren Harald Cederlund skrev några intressanta rader om bland annat biobränslen för några dagar sedan. Han har även skrivit ett bra inlägg tidigare om ämnet, där han försöker reda ut begreppen och jag tycker han gör ett bra jobb. Själv blir jag mest förvirrad.

I förra veckan var det en artikel i Science¹ där budskapet var att satsa på att bevara och återskapa naturlig skog och gräsmark istället för att odla marken för biobränslen om man vill minimera växthusgasutsläpp. Och det är ju många andra aspekter av tillvaron som också påverkas och allt är ju inte kol här i världen. Regnskog som försvinner för att odla sockerrör i Brasilien och effekter på marknadspriset på majs är bara ett par konsekvenserna av etanolframställningen.

Själv var jag på ett intressant seminarium nyligen med Bill Parton från Colorado State University, som var medförfattare till en artikel² där man gjorde en livscykelanalys av växthusgasflöden för odling av olika grödor för bioenergi. Parton och kollegor har utvärderat både majs och andra grödor och beräknat hur mycket växthusgaser som avgår i varje led av produktionen. Enligt vissa kritiker av etanol från majs går det åt mer energi för att framställa etanol än vad man får ut av den. Enligt Parton och kompani är det inte riktigt så illa. Att göra etanol av majs minskar växthusgas utsläppen med 40% jämfört med att använda bensin som bränsle. Hirs och hybridpoppel däremot minskar växthusgasutsläppen med mer än 100%, eftersom man binder mer kol i marken med dessa grödor. En sak som var intressant, i alla fall för en markvetare, var den stora effekten av lustgasavgång från framför allt majsodlingar. Något som dessutom är en utmaning att mäta på ett tillförlitligt sätt.

I Sverige är det ju inte majs som gäller för framställning av biobränslen och vi hugger inte ned regnskog för att odla sockerrör, men det är likt förbaskat en riktig snårskog att försöka förstå sig på om etanol som drivmedel för bilar är så miljövänligt som vissa hävdar. Tänk om det kunde vara lite enklare att förstå sig på det här med biobränslen ändå...

1. Righelato R, Spracklen DV (2007) Carbon Mitigation by Biofuels or by Saving and Restoring Forests? Science 317 (5840) : 902
2. Adler, PR, Del Grosso SJ, Parton WJ (2007) Life-cycle assessment of net greenhouse-gas flux for bioenergy cropping systems. Ecological applications 17:675-691.

US Airforce upptäckte pulsarerna

För den som är intresserad av fysik och astronomi så hittade jag via Cosmic Variance och Dynamics of Cats en fascinerade bit vetenskapshistoria som visar hur man inom US Airforce upptäckte pulsarerna innan samma upptäckt gjordes av Jocelyn Bell. Upptäckten gav Bells handledare Antony Hewish Nobelpriset 1974, men Bell lämnades som bekant utan pris.

Se gärna videon av Charles Schislers fördrag (i slutet, klicka fram till slide nr 39 och tryck "play from slide") där han berättar om sin aldrig tidigare publicerade upptäckt.

Andra bloggar om: Astronomi, vetenskap, pulsarer, vetenskapshistoria.

Attosekundfysik

Om man vill ta ett foto av en snabb händelse, tex inom sport, så gäller det att vrida ner slutartiden för att det inte skall bli suddigt. Men det tricket fungerar bara till en viss gräns, till slut kan man inte öppna slutaren mer för att släppa in nog med ljus under den korta exponeringstiden. Vill man fotografera ännu snabbare förlopp tar man till ett annat knep: man ställer upp slutaren och belyser objektet med en kort intensiv ljuspuls. Massor av snygga sådana fotografier finns tex på Flickr. Inom fysik och kemi använder man liknande knep. För att studera snabba processer i t.ex. molekyler belyser man dem med en kort laserpuls och ser hur de reagerar.

Det är i år 49 år sedan Schawlow och Townes publicerade pappret med de grundläggande principerna för lasern. Den första fungerande lasern byggdes två år senare. Sedan dess har lasern utvecklats till ett verktyg som finns nästan överallt. Utvecklingen har gått mot billiga små diodlasrar, lasrar med ultrahöga intensiteter och mot allt kortare pulser. 1999 fick Ahmed H. Zewail nobelpris för sina studier av övergångstillstånd i kemiska reaktioner med hjälp av femtosekundlaser. Då fanns sådana lasrar tillgängliga endast i dedicerade laserlabb där man kunde ansöka om stråltid för att utföra sina experiment. Idag är femtosekundlasrar något som finns i vart och vartannat labb (nåja…). En femtosekundlaser har en typisk pulslängd på några till några hundra femtosekunder (1fs=10^-15s). Det är en tidsskala som väl motsvarar det tid det tar för atomer att arrangera om sig under kemiska reaktioner. Därför fick femtosekundspektroskopin sådan betydelse inom kemin där man kunde studera vad som egentligen föregår under en kemisk reaktion; hur går det till när en molekyl omvandlas till en annan, vilka former tar den mellan reaktant och produkt.

Inom fysiken finns många intressanta fenomen som händer på än kortare tidsskalor. Den typiska tiden för elektronen rörelse räknas i attosekunder. Ett exempel är t.ex. vad som händer under auger-processer där en elektron absorberar en röntgenfoton och skickar ut två elektroner med olika energi. Exakt hur går processen till när energin omfördelas mellan elektronerna? Många frågor på elektronnivå kräver attosekundpulser för att gå att besvara. Man hoppas också på att kunna använda attosekundpulser för att forma och driva elektron vågpaket i eller mellan molekyler, något som kan vara intressant inom laser- och solcellsteknologi.

De senaste åren har man lyckats spränga femtosekundvallen och verkligen nått ner i attosekundlängd på laserpulerna. Detta uppmärksammas i ett specialnummer i Science där tre läsvärda reveiw-artiklar [1–3] belyser den senaste utvecklinen. Metoden man idag använder för att skapa attosekundpulser bygger på en teknik som kallas High-Harmonics Generation (HHG). Det går i enkelhet ut på att man fokuserar en femtosekundlaserpuls av synligt eller IR-ljus i en gas. Det elektiska fältet i fokus är så starkt att atomerna i gasen joniseras. De frisläppta elektronerna accelereas iväg från sina värdatomer av laserfältet. Efter en kvarts pulslängd byter det oscillerande fältet riktning och elektronerna vänder tillbaka och möter på nytt sin värdatom som de kan rekombinera med. Beroende på när under pulsen, hur när före eller efter puslmaximum, som jonisationen skedde kan elektronen behålla delar av den kinetiska energi den fått av laserfältet, den ponderomotiva energin. Den energin skickas ut i form av en högenergetisk foton i en mcyket kort ljuspuls. Genom interferens med ljuset från andra atomer i gasen får man en puls av udda multiplar av den ursprungliga laserns frekvens. Genom att sedan låta pulsen lysa genom en tunn aluminiumfilm kan man forma nästan perfekta attosekundpulser.

Attosekundfysik är ett nytt fält som bara är på väg att öppnas upp och som säkerligen kommer att leda till nya insikter om hur naturen fungerar, men också till nya tillämningar på samma sätt som femtosekundlasrarna gjorde för fysiken och kemin. Det är inte en alltför vild gissning att Nobelpris kommer att delas ut för attosekundfysik. I Sverige finns en forskargrupp i Lund som är en av de världsledande inom attosekundpulser. Beroende på hur utvecklingen ser ut skulle det inte förvåna om de är med i Nobelspekulationerna om ett decennium eller så.

[1] Philip H. Bucksbaum, "The Future of Attosecond Spectroscopy," Science 317 (5839), 766-769 (2007).
[2] E. Goulielmakis, V. S. Yakovlev, A. L. Cavalieri et al., "Attosecond Control and Measurement: Lightwave Electronics," Science 317 (5839), 769-775 (2007).
[3] Henry Kapteyn, Oren Cohen, Ivan Christov et al., "Harnessing Attosecond Science in the Quest for Coherent X-rays," Science 317 (5839), 775-778 (2007).

Andra bloggar om: fysik, lasrar, vetenskap.

Kräsenhet hos barn är ärftligt

Svenska dagbladet skriver att en kinkgen kan förklara varför barn inte vill äta viss mat. Det är en missuppfattning att det skulle bero på en enda gen. Det som studien visat är att beteendet att inte vilja äta vissa födoämnen är ärftligt. Det har man visat genom att jämföra ett stort antal tvillingpar, både tvåäggstvillingar och enäggstvillingar. Tvillingpar är mycket användbara för att ta reda på hur stor del av en egenskap som beror på arv och hur stor del som beror på miljö. Detta beror på att enäggstvillingar är genetiskt identiska och tvåäggstvillingar i genomsnitt har hälften av sina gener identiska genom nedärvning precis som vanliga syskon. Om enäggstvillingar är mer lika varandra i en egenskap än vad tvåäggstvillingar är så kan man därför dra slutsatsen att egenskapen till viss är ärftlig. Man kan även räkna ut ett mått på ärftligheten som kallas heritabilitet. I det här fallet var heritabiliteten 78% vilket är högt. Den här genetiska beräkningen kan man göra bara genom att jämföra mätbara egenskaper och man behöver allstå inte undersöka individernas DNA. För att hitta vilka gener som är inblandade behöver man däremot använda DNA från ett stort antal individer men det har man inte gjort i den här studien. Man har alltså inte alls identifierat en viss gen. Troligen finns det flera gener som är inblandade. För att ta reda på vilka dessa gener är krävs ytterligare omfattande undersökningar. Den goda nyheten är att eftersom en så stor andel av egenskapen beror på arv så är det lättare att hitta gener än om bara en liten del hade kunnat förklaras av arv och det mesta av miljön.

Referens
Cooke LJ, Haworth CMA, Wardle J. Genetic and environmental influences on children´s food neophobia. Am J Clin Nutr 2007; 86:428-33

oroande tendenser inom utbildningssystemet

Det andra urvalet till högskolan blev klart för ett par dagar sedan. Som nämnts tidigare är söktrycket dåligt inom naturvetenskap. Många utbildningsplatser står tomma även inom andra ämnesområden. De lediga platserna kan hittas på studieplatser.nu. Universiteten försöker hålla en positiv ton på sina hemsidor. Ett par exempel är Uppsala universitet som fokuserar på att bredden är stor i utbudet av lediga platser och Lunds universitet som börjar sin text med att skriva om de utbildningar som har högt söktryck och har länken till lediga platser mer undanskymt i slutet. Det sägs ibland att de blivande studenterna blivit vana vid att det finns lediga platser i september och därför väntar med att söka. Problemet med detta är att det blir mycket svårare för högskolorna att planera sin undervisning när man inte förrän en vecka in på terminen vet hur många studenter man har.

Problemet med att fylla platserna på högskolan har nog sin grund redan tidigare i utbildningssytemet. Idag har skolverket släppt ett pressmeddelande där de meddelar att andelen behöriga till gymnasieskolan är den lägsta på 10 år. 11,4% av niondeklassarna är inte behöriga och det ämne som flest saknar godkänt betyg i är matematik.

Färre universitet för högre kvalitet?

Den nya universitetskanslern, Anders Flodström, har i en TT-intervju flaggat för att Sverige i framtiden bör ha färre universitet än idag. Han sätter antalet till fem och specificierar med att föreslå att de ska ligga i "Södra Sverige, Västsverige, Linköping/Norrköping, Stockholm/Mälardalen och Norrland". Idag finns enligt Högskoleverket 14 statliga universitet. Totalt i Sverige finns det idag 61 läroanstalter (universitet, högskolor och enskilda utbildningsanordnare) som erbjuder högre utbildning och som bedriver forskning.

Bakgrunden till Flodströms utspel är att svenska universitet och forskare bättre ska kunna hävda sig i den internationella konkurrensen. Det kräver helt enkelt fler spjutspetsar och universitetskanslerns slutsats blir då att det nuvarande antalet universitet är för stort och bör minska väsentligt. Så kan resurser fokuseras och så kan man undvika att kraft läggs på konkurrens mellan lärosäten inom landet. Själv exemplifierar Flodström med gränsytan mellan KI och KTH, och säger rakt av att KTH och KI vore starkare tillsammans, med en och samma ledning, än var för sig.

Så är då färre (och därmed sannolikt också större) universitet en bra idé? Ja, jag tror det. Svensk utbildnings- och forskningspolitik har alltför länge varit en del av regional-, arbetsmarknads- och näringspolitiken. En högskola mot ett nedlagt regemente, ett universitet mot en företagsnedläggning, liksom. Och det håller förstås inte om ambitionen är att bedriva en förstklassig forskning och högre utbildning - då måste andra överväganden dominera helhetsbilden. (Jo, den stora utbyggnaden av den högre utbildningen i Sverige under 1990-talet har förvisso varit bra på många sätt, men när man börjar tala om mål om att 50% av en årskull ska bedriva högskolestudier har man tänkt fel. På samma sätt som man tänker fel när man på ett mantraliknande sätt hävdar att Sverige behöver utbilda fler naturvetare.)

Om det är just fem universitet som Sverige behöver, och om de ska placeras just så som Flodström föreslår tror jag kan komma att diskuteras, mycket, och det är alldeles utmärkt! Det behövs nämligen en väsentligt mycket bredare debatt om forskningens (och forskarnas) villkor. En debatt som tar sin utgångspunkt i vad man (forskare, politiker, medborgare) vill uppnå med svensk forskning och högre utbildning, och inte i åtgärder som ska minska ungdomsarbetslösheten. Och utifrån det kan man sen försöka åstadkomma en optimal organisation. Då kanske vi rent av skulle få en forskningspolitik värd nämnet!?! I sanningens namn ska det också sägas att om Sverige verkligen ska hävda sig internationellt så krävs det mer än omorganisation av strukturen, forskningsresurserna kan inte fortsätta att stagnera, för då kan vi organisera om hur många gånger som helst utan att det ger nämnvärd effekt.

Anders Flodström var på många sätt kontroversiell som rektor på KTH. Mycket talar för att han kommer att vara det som universitetskansler också. Och det är bra. För svensk forsknings- och utbildningspolitik behöver en mer högljudd debatt, med fler deltagare, än som är fallet i nuläget. Inte minst för att förslag som upprör ofta kan leda till ökad reflektion, och i sin tur bättre förslag. Så vågar man önska att Flodström också kunde säga är att de gamla universiteten inte på något sätt kan tro att de kan slappna av, och vila på gamla meriter? Kvalitet har inte med åldern på universitetshuset att göra, även om man ibland tycks tro det både i Lund och Uppsala. Det kan vara värt att tänka på.

I samma intervju säger förresten Flodström också att han tycker att rankinglistor över lärosätena är en bra idé, eftersom studenterna behöver en bättre konsumentupplysning. Ja, det vore inte en sekund för sent. En student gör en stor investering i sin utbildning och det är dessvärre inte alltid studenterna får så mycket som man skulle kunna önska. Se bara på de felaktigt marknadsförda civilekonomutbildningarna, som plötsligt inte längre var civilekonomutbildningar.