Cosa rende il caffè tanto amato in tutto il mondo?

Non è facile dare una risposta, di certo non può essere una sola: per qualcuno il caffè è un vero e proprio “rito” da compiere in determinati momenti della giornata, per altri è un’importante tradizione che si tramanda nel tempo, per qualcun altro è semplicemente un momento di gusto e piacere.

Qualunque sia il motivo, non c’è dubbio che il caffè sia una bevanda unica e tra le più amate in assoluto. Quello che però non tutti sanno (e fino a poco tempo fa non si sapeva proprio) è che una delle chiavi del successo del caffè sia racchiusa nei geni della pianta da cui si raccolgono i frutti e quindi i chicchi da macinare.

Il DNA del caffè, infatti, è davvero particolare e speciale! Diversi studi hanno provato a scoprirne il perché…

 

Le Ricerche

Una prima ricerca, condotta da un gruppo internazionale di ricercatori provenienti da diversi istituti (fra cui il centro Enea della Casaccia e l’Università di Trieste), è stata pubblicata sulla celebre rivista “Science”. Questo studio ha sequenziato il genoma del caffè per scoprire come si è evoluta la capacità della pianta di produrre caffeina e per comprendere i complessi rapporti fra i numerosi geni che rendono uniche e speciali le caratteristiche di questa bevanda.

Se il sequenziamento di questa ricerca è avvenuto sul genoma della specie Coffea canephora (pianta da cui deriva la varietà robusta del caffè e fonte di circa il 30% del caffè prodotto nel mondo), un altro studio ha invece sequenziato il genoma di una pianta di Coffea arabica della varietà Red Bourbon. Tale analisi è stata effettuata da una partnership italiana nell’ambito del Coffea arabica Genome Project.

La Coffea della specie arabica, che costituisce circa il 60% della produzione globale di caffè, è tetraploide (con quattro copie degli undici cromosomi tipici del genere Coffea), risultato di un’ibridazione tra due specie diploidi: Coffea canephora e Coffea eugenioides. Data la complessità di questo tipo di genoma, il sequenziamento è avvenuto usando un approccio gerarchico, con la tecnologia Illumina presso l’Istituto di Genomica Applicata di Udine.

La sequenza del genoma della Coffea arabica, identificata dall’analisi della partnership italiana, è stata successivamente resa pubblica per il progresso della ricerca, senza fini di lucro.

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Le ragioni: scienza, economia e… temi sociali

Perché è stata riservata tanta attenzione allo studio del genoma del caffè? Le motivazioni non sono solo scientifiche, comunque importanti, ma anche commerciali e sociali: il caffè, infatti, non è solo la passione sulla quale si è fondata la nostra azienda, o un momento di gusto e piacere quotidiano, ma è anche – è giusto ricordarlo – la seconda bevanda più bevuta al mondo (subito dopo l’acqua) e dunque un prodotto con una grande influenza sull’intera economia mondiale.

Per fornire un’idea, secondo le stime della International Coffee Organization, ogni giorno vengono consumate circa due miliardi di tazze di caffè e il settore impiega oltre 20 milioni di persone, caratterizzando notevolmente l’economia di almeno una cinquantina di paesi al mondo (la maggior parte dei quali in via di sviluppo).

Qual è dunque il legame tra ricerca, economia e temi sociali?

I risultati di queste ricerche, grazie a una conoscenza più approfondita e completa, possono rendere possibile un miglioramento delle qualità organolettiche del caffè, garantendo così al consumatore finale un prodotto migliore, ma anche e soprattutto un aumento della capacità di adattamento di questa pianta ai cambiamenti climatici e alle malattie.

In un’epoca segnata dal Global Warming e da una progressiva crisi delle tecniche di coltivazione tradizionale, piante più resistenti potrebbero influire direttamente e in positivo sul sistema economico globale, garantendo maggiori profitti ai produttori e, in particolare, ai piccoli coltivatori locali dei paesi in via di sviluppo, migliorando così il loro tenore di vita e quello delle loro famiglie.

Conoscere più a fondo le varietà di caffè, fino ai segreti dei lori geni e del loro DNA, può dunque avviare un circolo virtuoso e favorire l’ambiente, l’economia dei paesi del terzo mondo e la qualità di vita di molti dei loro abitanti.

Una volta capito il contesto in cui si inscrive tale ricerca, andiamo ora a scoprire cosa è emerso dal sequenziamento del genoma del caffè.

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I risultati

Il sequenziamento del genoma ha permesso di “leggere” la pianta del caffè, cioè di identificare con precisione le sue origini e i complessi rapporti fra i numerosi diversi geni che la compongono.

La prima sorpresa emersa dal sequenziamento è stata la scoperta che, rispetto ad altre specie di piante come il pomodoro o l’uva, il caffè ha un numero molto maggiore di grandi classi di geni addetti alla produzione di alcaloidi e flavonoidi. Per esempio, l’acido linoleico, il principale acido grasso insaturo dei semi di caffè, responsabile in maniera rilevante del suo aroma, è controllato da ben sei geni, a differenza dell’unico gene destinato a questo scopo presente nella maggior parte delle altre piante che lo producono.

Dalla ricerca condotta dall’Istituto di Genomica Applicata di Udine sulla Coffea arabica, è emerso, inoltre, che questa pianta ha una diversità molto ridotta e, pertanto, ciò la rende particolarmente vulnerabile alle malattie, ai cambiamenti climatici e ad altre minacce. Comprendere i limiti della diversità genetica delle piante di caffè consente di sviluppare programmi di riproduzione per introdurre una maggiore diversità – e quindi una maggiore “resilienza” – nelle specie.

A tal proposito, il World Coffee Research ha effettuato uno studio sulla diversità genetica che ha permesso di identificare le 100 Coffea arabica più geneticamente differenti, nonché essenziale “serbatoio” per gli allevatori di caffè, e di creare una “matrice della distanza genetica” per capire quanto le piante siano geneticamente diverse l’una dall’altra. Usando questa matrice, si possono combinare le varietà note per alcuni tratti desiderati con compagni geneticamente distanti per massimizzare la forza della prole. Un team di coltivatori di WCR organizza addirittura seminari per aiutare nella selezione di piante madri per croci ibride.

La “lettura” del genoma della pianta del caffè ha anche messo in luce la sua singolare evoluzione della capacità di produrre caffeina. La sequenza e la posizione dei geni implicati nella produzione di caffeina nella pianta del caffè, infatti, mostrano un’evoluzione indipendente da quelli aventi la stessa funzione in altre piante imparentate, come il e il cacao. Curiosamente, dunque, i geni che determinano la produzione di caffeina non derivano da un antenato comune, ma sono stati sviluppati da ogni specie per conto proprio!

A suscitare l’interesse degli scienziati è stata anche la funzione che la caffeina può rivestire da un punto di vista evolutivo per la pianta. Tra le differenti ipotesi, questa sostanza chimica potrebbe essere un buon repellente per gli insetti dannosi oppure potrebbe servire a bloccare la crescita di piante in competizione, attraendo gli insetti impollinatori. Secondo un altro studio recente, infatti, questi animali possono sviluppare l’abitudine alla caffeina e prediligono perciò le piante che la sintetizzano, diventandone “dipendenti”.

Una curiosità: sembra che anche le api “amino il caffè” quanto noi e che, una volta assaggiato il nettare di piante produttrici di caffeina, tendano a cercarle di nuovo: non sarà un vero e proprio espresso ma… a loro sembra piacere parecchio!

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Nuove sfide

Alla luce di queste varie scoperte, la sfida attuale è quella di utilizzare tali ricerche per collegare a specifiche sequenze geniche i tratti caratteristici del caffè, come ad esempio il gusto o l’aroma. Il sequenziamento del genoma del caffè avrà, infatti, un grande impatto sul nostro futuro: in un momento storico in cui la biodiversità delle varietà delle piante sta diminuendo (a causa soprattutto dei cambiamenti climatici e della deforestazione), questi studi offriranno grandi opportunità per la coltivazione della specie e permetteranno di salvaguardare le varietà ancora esistenti allo stato selvatico.

A causa del cambiamento climatico i terreni adatti alla coltivazione di caffè Arabica rischiano infatti di ridursi del 50% entro il 2050. Contemporaneamente, secondo le previsioni, la domanda globale di caffè dovrebbe quasi raddoppiare nello stesso periodo. I risultati delle ricerche genetiche sul caffè saranno dunque fondamentali per combattere queste minacce e tutelare le piante, i consumatori finali e tutti gli attori coinvolti nella filiera del caffè.

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La ricerca continua: Il progetto COMETA.

Sapevate che anche la Danesi Caffè è direttamente coinvolta nelle ricerche scientifiche sulla pianta del caffè?

La nostra azienda è, infatti, capofila e leading partner del progetto COMETA (Quality testing of organoleptic properties of COffee blends via genetic and METAbolic fingerprinting). Il partenariato del progetto include la società biotech Genechron e si avvale della collaborazione di ENEA e dell’Università Campus Biomedico di Roma come Organismi di Ricerca.

Del tipico aroma e gusto del caffè sono responsabili, infatti, migliaia di molecole derivanti da complesse reazioni e trasformazioni chimico-fisiche che avvengono all’interno dei semi di caffè durante il processo di torrefazione. Tuttavia, anche i cambiamenti climatici producono una variazione nei contenuti biochimici e, quindi, nelle proprietà dei chicchi date da vari fattori come la varietà genetica, la provenienza geografica, il clima e le condizioni ambientali del luogo di coltivazione, ma anche i processi e le tecniche di lavorazione delle ciliegie.

Il Progetto COMETA mira a realizzare un sistema multisensoriale elettronico per determinare l’aroma e il gusto del caffè grazie all’analisi di alcuni dei principali composti volatili rilasciati durante la tostatura. Dall’analisi di questi componenti chimici sarà così possibile, in seguito, individuare in modo accurato parametri ottimali di processo, che danno vita a quelle particolari proprietà organolettiche di cui si caratterizza la bevanda in tazza.

Ma c’è di più…

 

Un fingerprint genetico

Grazie al partenariato con Genechron, si riuscirà anche a scoprire di più sulle specie e sulle varietà di caffè di cui sono composte le nostre miscele. All’interno del progetto COMETA, infatti, verrà anche effettuato un fingerprinting genetico e, attraverso la determinazione dei metaboliti che si sprigionano durante la torrefazione, tali composti saranno associati alla loro origine genetica.

Queste ricerche si inseriscono nel continuo impegno della Danesi verso una cultura del caffè fatta di tecnica, ricerca ed esperienza, basata sulla conoscenza e sul rispetto per la natura e sull’impiego delle tecnologie più innovative. Molti sono, infatti, i vantaggi che possono portare alla costante ricerca di qualità nel processo produttivo del caffè: il progetto COMETA è un’ulteriore occasione per la Danesi Caffè di trasferire la sua centenaria sapienza nella produzione di caffè all’interno di un sistema elettronico da impiegare nel processo di torrefazione.

E se vi state chiedendo quali sono i vantaggi per voi amanti del caffè, la risposta è semplice: poter garantire al consumatore finale un caffè in tazza sempre di altissima qualità!

Ilaria Danesi