A gene that affects the melting point of cocoa butter could lead to the creation of new types of chocolate - as well as cosmetics and pharmaceuticals. US researchers discovered that a single gene called TcSAD1 is responsible for the melting point of cocoa butter. Plant geneticists say their finding could also lead to new varieties of climate change-resistant cocoa plants, which could boost plants’ yields and the income of farmers. A gene involved in determining the melting point of cocoa butter could lead to the creation of new types of chocolate as well as cosmetics and pharmaceuticals, scientists claim.  A stock image of chocolates is shown . More than five million cocoa farmers and their families depend on cocoa for their livelihoods around the world, where Cacao, Theobroma cacao L is cultivated in West Africa, Central and South America. The World Cocoa Foundation puts annual cocoa production worldwide at 3.8 million tons, which is valued at $11.8 billion (£7.9 billion). Each cocoa pod has 40 seeds, which are composed of cocoa butter and used in the making of chocolate – and some drugs. Lead researcher Mark Guiltinan, professor of plant molecular biology at Penn State's College of Agricultural Sciences said that cocoa butter with altered melting points may find new uses in specialty chocolates, cosmetics and pharmaceuticals. US researchers discovered that a single gene called TcSAD1 is responsible for the melting point of cocoa butter. Plant geneticists say their finding could also lead to new varieties of climate change-resistant cocoa plants. Cacao trees growing at a research facility in Ecuador are pictured . The world's largest confectionary producer, joined Mars in November in warning of a massive shortfall of chocolate, which could reach a million tonnes a year by 2020. Switzerland's Barry Callebaut Group said soaring demand has helped chocolate prices hit more than double what they were just eight years ago. Industry experts say the world is in its longest production shortfall for five decades. Cocoa prices rose by a quarter in a year to a peak in August of £2,000 a tonne, nearing a February 2011 peak, Barry Callebaut said. Before the end of 2007 they had barely risen above £1,300, according to figures from the International Cocoa Organization (ICCO). Barry Callebaut chief executive Juergen Steinemann said the hike was fuelled partly by a 'potential cocoa shortage' by 2020 - echoing previous warnings by Mars Chocolate that demand will outstrip supply. 'The global cocoa sector may suffer a one million metric ton shortfall by 2020 because of increasing economic and environmental pressures on cocoa farms around the world,' the firm said. 'Our long-term business depends on a sustainable supply of high quality cocoa, and we believe that securing cocoa’s future begins with increasing yield for the smallholder farmers.' Disease and drought are partly to blame, but countries are also eating more sweets, particularly developing nations such as China. For example, a chocolate with a higher or lower melting point would be useful for production of chocolate with specific textures and specialty applications. 'The "snap" and "melt" of chocolate are two very important textural features that determine the appeal of chocolate to consumers, and having new varieties of the cocoa plant that produce butter with different melting points would be a valuable resource to control those characteristics,’ Professor Guiltinan explained. ‘Medical applications could include production of drug-delivery products with slower release of drugs than is possible with current cocoa-butter-based systems.’ Professor Guiltinan was previously involved in research that first described the stearoyl-acyl carrier protein desaturase (SAD) gene family in the cocoa tree. Collaborators from the International Cocoa Genome Consortium sequenced the genome of the plant. Now Professor Guiltinan and his team have discovered that a single gene - TcSAD1 – in the SAD family, is responsible for the melting point of cocoa butter. ‘We used state-of-the-art plant science techniques to gain evidence for the role of the SAD1 gene in cocoa butter biosynthesis,’ he explained. ‘The other SAD genes appear to play other roles in the growth of the chocolate tree, such as flower and leaf development, where these fatty acids play important roles as key components of various membrane systems. ‘This information can be used to develop biomarkers for screening and breeding of new cacao varieties with novel fatty acid compositions of cocoa butter.’ This image shows cacao seeds after harvest. A mixture of lipids called cocoa butter makes up about half of each seed. The natural melting point of cocoa butter is close to human body temperature. This trait gives chocolate its melt-in-your-mouth texture and provides a creamy texture to lotions applied to the skin . Professor Guiltinan and his team have discovered that a single gene - TcSAD1 – in the SAD family, is responsible for the melting point of cocoa butter. He said the discovery could lead to new types of chocolate, cosmetics and pharmaceuticals. A cocoa butter body scrub is shown left and a stock image of drugs, right . Cocoa butter consists of almost equal amounts of palmitic acid, stearic acid and oleic acid. Its exact composition determines its melting temperature, which is very close to human body temperature. This is why chocolate feels smooth in the mouth and cosmetics containing cocoa butter have a creamy texture when applied to skin. ‘During cacao seed development, large amounts of fatty acids are synthesised that are rich in saturated and monounsaturated lipids,’ Professor Guiltinan said. ‘An important part of this process is the activity of an enzyme produced by the SAD1 gene that creates a special double bond critical in determining the melting point of chocolate that is very close to the human body temperature and makes cocoa butter quite unique.’ 'The "snap" and "melt" of chocolate are very important textural features that determine the appeal of chocolate to consumers (stock image), and having new varieties of the cocoa plant that produce butter with different melting points would be a valuable resource to control those characteristics,’ Prof Guiltinan said .
Plant geneticists at Pennsylvania State University discovered that a single gene called TcSAD1 is responsible for the melting point of cocoa butter .
Discovery could lead to chocolate with unique textures and new drugs too .
Research could also be used to create new varieties of cocoa plants .
Experts hope find could profit the farmers who grow cocoa .
גן שמשפיע על נקודת ההיתוך של חמאת קקאו עלול להוביל ליצירת סוגים חדשים של שוקולד - כמו גם מוצרי קוסמטיקה ותרופות. חוקרים אמריקאים גילו שגן בודד בשם TcSAD1 אחראי לנקודת ההיתוך של חמאת קקאו. גנטיקאים צמחיים אומרים שהממצא שלהם יכול להוביל גם לזנים חדשים של צמחי קקאו עמידים לשינויי אקלים, שיכולים להגביר את התשואות של הצמחים ואת הכנסתם של החקלאים. גן המעורב בקביעת נקודת ההיתוך של חמאת קקאו יכול להוביל ליצירת סוגים חדשים של שוקולד כמו גם מוצרי קוסמטיקה ותרופות, טוענים מדענים. מוצגת תמונת מלאי של שוקולדים. יותר מחמישה מיליון חקלאי קקאו ומשפחותיהם תלויים בקקאו לפרנסתם ברחבי העולם, שם מגדלים קקאו, קקאו תאוברומה L במערב אפריקה, מרכז ודרום אמריקה. קרן הקקאו העולמית מציבה את ייצור הקקאו השנתי ברחבי העולם ב-3.8 מיליון טון, שמוערך ב-11.8 מיליארד דולר (7.9 מיליארד ליש"ט). בכל תרמיל קקאו יש 40 זרעים, המורכבים מחמאת קקאו ומשמשים לייצור שוקולד - וכמה סמים. החוקר הראשי מארק גילטינן, פרופסור לביולוגיה מולקולרית צמחית במכללה למדעי החקלאות של פן סטייט אמר שחמאת קקאו עם נקודות התכה משתנות עשויה למצוא שימושים חדשים בשוקולדים מיוחדים, קוסמטיקה ותרופות. חוקרים אמריקאים גילו שגן בודד בשם TcSAD1 אחראי לנקודת ההיתוך של חמאת קקאו. גנטיקאים צמחיים אומרים שהממצא שלהם יכול להוביל גם לזנים חדשים של צמחי קקאו עמידים לשינויי אקלים. עצי קקאו הגדלים במתקן מחקר באקוודור נראים בתמונה. יצרנית הממתקים הגדולה בעולם, הצטרפה למאדים בנובמבר והזהירה מפני מחסור עצום בשוקולד, שעלול להגיע למיליון טון בשנה עד 2020. קבוצת בארי קאלבאוט משוויץ אמרה שהביקוש הגואה סייע למחירי השוקולד להגיע ליותר מכפול ממה שהם היו רק שמונה. לפני שנים. מומחי תעשייה אומרים שהעולם נמצא במחסור הייצור הארוך ביותר מזה חמישה עשורים. מחירי הקקאו עלו ברבע בשנה לשיא באוגוסט של 2,000 פאונד לטון, לקראת שיא בפברואר 2011, אמר בארי קאלבו. לפני סוף 2007 הם בקושי עלו מעל 1,300 פאונד, לפי נתונים של ארגון הקקאו הבינלאומי (ICCO). מנכ"ל בארי קאלבו, יורגן סטיינמן, אמר שהעלייה ניזונה בחלקו מ"מחסור פוטנציאלי בקקאו" עד 2020 - מהדהוד אזהרות קודמות של שוקולד מארס כי הביקוש יעלה על ההיצע. "מגזר הקקאו העולמי עלול לסבול ממחסור של מיליון מטרי עד שנת 2020 בגלל הלחצים הכלכליים והסביבתיים המתגברים על חוות הקקאו ברחבי העולם", אמרו בחברה. "העסק שלנו לטווח ארוך תלוי באספקה ​​בת קיימא של קקאו באיכות גבוהה, ואנו מאמינים שהבטחת עתידו של הקקאו מתחילה בהגדלת התשואה לחקלאים הקטנים". מחלות ובצורת אשמים בחלקה, אבל גם מדינות אוכלות יותר ממתקים, במיוחד מדינות מתפתחות כמו סין. לדוגמה, שוקולד עם נקודת התכה גבוהה או נמוכה יותר יהיה שימושי לייצור שוקולד עם מרקמים ספציפיים ויישומים מיוחדים. ה"הצמדה" וה"נמס" של שוקולד הן שתי תכונות מרקם חשובות מאוד שקובעות את המשיכה של השוקולד לצרכנים, והזנים החדשים של צמח הקקאו המייצרים חמאה עם נקודות התכה שונות יהיו משאב רב ערך לשלוט במאפיינים אלה ", הסביר פרופסור גילטינן. "יישומים רפואיים יכולים לכלול ייצור של מוצרים למתן תרופות עם שחרור איטי יותר של תרופות ממה שמתאפשר במערכות הנוכחיות המבוססות על חמאת קקאו." פרופסור גילטינן היה מעורב בעבר במחקר שתיאר לראשונה את הגן סטיארויל-אציל נשא חלבון desaturase (SAD) משפחה בעץ הקקאו. משתפי פעולה מהקונסורציום הבינלאומי לגנום קקאו רצפו את הגנום של הצמח. כעת גילו פרופסור גילטינן וצוותו שגן יחיד - TcSAD1 - במשפחת SAD, אחראי לנקודת ההיתוך של חמאת הקקאו. "השתמשנו בטכניקות מדעיות מתקדמות של צמחים כדי להשיג ראיות לתפקיד של הגן SAD1 בביו-סינתזה של חמאת קקאו", הסביר. נראה כי הגנים האחרים של SAD ממלאים תפקידים אחרים בצמיחת עץ השוקולד, כגון התפתחות פרחים ועלים, כאשר חומצות השומן הללו ממלאות תפקידים חשובים כמרכיבי מפתח של מערכות ממברנות שונות. "ניתן להשתמש במידע זה כדי לפתח סמנים ביולוגיים להקרנה וגידול של זני קקאו חדשים עם הרכב חומצות שומן חדשניות של חמאת קקאו." תמונה זו מציגה זרעי קקאו לאחר הקציר. תערובת של שומנים הנקראת חמאת קקאו מהווה כמחצית מכל זרע. נקודת ההיתוך הטבעית של חמאת קקאו קרובה לטמפרטורת גוף האדם. תכונה זו מעניקה לשוקולד את מרקם הנמס בפה ומספקת מרקם קרמי לתחליבים הנמרחים על העור. פרופסור גילטינן וצוותו גילו שגן יחיד - TcSAD1 - במשפחת SAD, אחראי לנקודת ההיתוך של חמאת הקקאו. לדבריו, התגלית עשויה להוביל לסוגים חדשים של שוקולד, קוסמטיקה ותרופות. שמאלה מוצגת פילינג גוף של חמאת קקאו ותמונת מניות של סמים, מימין. חמאת קקאו מורכבת מכמויות כמעט שוות של חומצה פלמיטית, חומצה סטארית וחומצה אולאית. ההרכב המדויק שלו קובע את טמפרטורת ההיתוך שלו, הקרובה מאוד לטמפרטורת גוף האדם. זו הסיבה ששוקולד מרגיש חלק בפה ולקוסמטיקה המכילה חמאת קקאו יש מרקם קרמי כאשר מורחים אותו על העור. "במהלך פיתוח זרעי קקאו, מסונתזות כמויות גדולות של חומצות שומן העשירות בשומנים רוויים וחד בלתי רוויים", אמר פרופסור גילטינן. "חלק חשוב בתהליך זה הוא פעילותו של אנזים המיוצר על ידי הגן SAD1 שיוצר קשר כפול מיוחד קריטי בקביעת נקודת ההיתוך של שוקולד שקרובה מאוד לטמפרטורת גוף האדם והופכת את חמאת הקקאו לייחודית למדי." ה"הצמדה" וה"נמס" של שוקולד הם מאפיינים מרקם חשובים מאוד שקובעים את המשיכה של השוקולד לצרכנים (תמונה במלאי), וקיום זנים חדשים של צמח הקקאו המייצרים חמאה עם נקודות התכה שונות יהיו משאב חשוב לשליטה את המאפיינים האלה,' אמר פרופ' גילטינן.
גנטיקאים צמחיים מאוניברסיטת פנסילבניה גילו שגן בודד בשם TcSAD1 אחראי לנקודת ההיתוך של חמאת קקאו.
גילוי יכול להוביל לשוקולד עם מרקמים ייחודיים וגם לתרופות חדשות.
מחקר יכול לשמש גם ליצירת זנים חדשים של צמחי קקאו.
מומחים מקווים שהממצא יוכל להועיל לחקלאים שמגדלים קקאו.