Un team KAUST ha ideato un metodo per produrre il principio attivo dello zafferano dal frutto di una pianta ornamentale popolare in Cina, Gardenia jasminoides, mostrata qui a sinistra. Sulla destra c'è lo zafferano, la spezia più costosa del mondo. Credito:2022 KAUST.
Lo zafferano è la spezia più costosa del mondo. Solitamente ottenuto dallo stigma dei fiori di Crocus sativa, occorrono 150.000–200.000 fiori per produrre un chilogrammo di zafferano. Ora, i ricercatori KAUST hanno trovato un modo per utilizzare una comune pianta da giardino per produrre il principio attivo dello zafferano, un composto con importanti applicazioni terapeutiche e nell'industria alimentare.
Il colore dello zafferano deriva dalle crocine:pigmenti idrosolubili derivati dai carotenoidi mediante un processo catalizzato da enzimi noti come carotenoidi diossigenasi di scissione (CCD). Le crocine si trovano anche, seppur in quantità molto inferiori, nei frutti della Gardenia jasminoides, una pianta ornamentale utilizzata nella medicina tradizionale cinese.
Le crocine hanno un alto potenziale terapeutico, compreso il loro ruolo nella protezione delle cellule neurali dalla degradazione, così come le loro proprietà antidepressive, sedative e antiossidanti. Hanno anche un ruolo importante come coloranti alimentari naturali.
La raccolta e la lavorazione degli stimmi di zafferano raccolti a mano è molto laboriosa. Inoltre, lo zafferano viene coltivato solo in aree limitate del Mediterraneo e dell'Asia. Quindi, sono molto richiesti nuovi approcci biotecnologici per produrre questi composti in grandi quantità.
I ricercatori KAUST hanno identificato un enzima diossigenasi di scissione carotenoide altamente efficiente da Gardenia jasminoides che produce il precursore della crocina crocetina dialdeide. Ora hanno stabilito un sistema per studiare l'attività enzimatica CCD nelle piante e sviluppato un approccio ingegneristico multigene per la produzione biotecnologica sostenibile di crocine nei tessuti vegetali.
"L'enzima che abbiamo identificato e la strategia di ingegneria multigenica potrebbero essere utilizzati per creare una fabbrica sostenibile di cellule vegetali per la produzione di crocina nella coltura di tessuti di diverse specie vegetali", afferma l'autore principale dello studio Xiongie Zheng.
"Il nostro approccio biotecnologico può essere utilizzato anche su colture, come il riso, per sviluppare alimenti funzionali ricchi di crocina."
Il leader del team Salim Al-Babili afferma che lo studio apre la strada a un'efficiente produzione biotecnologica di crocine e altri composti di alto valore derivati dai carotenoidi (apocarotenoidi) come prodotti farmaceutici nei tessuti verdi e in altri organi vegetali ricchi di amido. Evidenzia inoltre il contributo della diversificazione funzionale tra i geni CCD all'evoluzione indipendente di percorsi alternativi di biosintesi degli apocarotenoidi in piante diverse.
"La maggior parte delle nostre conoscenze sull'attività enzimatica del CCD e sulla specificità del substrato deriva da esperimenti che utilizzano E.coli ingegnerizzati per produrre diversi carotenoidi", afferma.
"La caratterizzazione funzionale nelle piante, ad esempio utilizzando un approccio transgenico come quello che abbiamo qui, è importante per dedurre il ruolo dei CCD nel metabolismo dei carotenoidi e svelare il loro reale contributo al pattern carotenoide/apocarotenoide".
La tecnologia della piattaforma potrebbe essere utilizzata per produrre altri importanti composti derivati dai carotenoidi, inclusi profumi e coloranti ampiamente utilizzati.
"Potrebbe essere utilizzato per produrre safranale e picrocrocina, ad esempio, che danno origine al gusto e all'aroma caratteristico dello zafferano. Questi potrebbero essere usati come additivi aromatici e hanno anche un potenziale bioattivo in attesa di esplorazione", aggiunge Zheng.
La ricerca è stata pubblicata su Plant Biotechnology Journal . + Esplora ulteriormente
