Ett KAUST-team har tagit fram en metod för att producera saffrans aktiva ingrediens från frukten av en prydnadsväxt som är populär i Kina, Gardenia jasminoides, som visas här till vänster. Till höger finns saffran, världens dyraste krydda. Kredit:2022 KAUST.
Saffran är världens dyraste krydda. Vanligtvis erhålls från stigmatiseringen av Crocus sativa-blommor, det krävs 150 000–200 000 blommor för att producera ett kilo saffran. Nu har KAUST-forskare hittat ett sätt att använda en vanlig trädgårdsväxt för att producera saffrans aktiva ingrediens, en förening med viktiga terapeutiska tillämpningar och livsmedelsindustritillämpningar.
Färgen på saffran kommer från krociner:vattenlösliga pigment som härrör från karotenoider genom en process som katalyseras av enzymer som kallas karotenoidklyvningsdioxygenaser (CCDs). Crociner förekommer också, om än i mycket lägre mängder, i frukterna av Gardenia jasminoides, en prydnadsväxt som används i traditionell kinesisk medicin.
Crociner har hög terapeutisk potential, inklusive deras roll i att skydda neurala celler från nedbrytning, såväl som deras antidepressiva, lugnande och antioxiderande egenskaper. De har också en viktig roll som naturliga livsmedelsfärgämnen.
Att skörda och bearbeta handplockade stigmas av saffran är mycket arbetskrävande. Dessutom odlas saffran endast i begränsade områden i Medelhavet och Asien. Så nya biotekniska metoder för att producera dessa föreningar i stora mängder är mycket efterfrågade.
KAUST-forskare identifierade ett mycket effektivt karotenoidklyvningsdioxygenasenzym från Gardenia jasminoides som producerar crocinprekursorn crocetin-dialdehyd. De har nu etablerat ett system för att undersöka CCD-enzymatisk aktivitet i växter och utvecklat en multigenteknik för hållbar bioteknisk produktion av crociner i växtvävnader.
"Enzymet vi har identifierat och multigenteknikstrategin skulle kunna användas för att etablera en hållbar växtcellfabrik för crocinproduktion i vävnadskulturer av olika växtarter", säger huvudförfattaren till studien Xiongie Zheng.
"Vår biotekniska tillvägagångssätt kan också användas på grödor, som ris, för att utveckla crocinrik funktionell mat."
Teamledare Salim Al-Babili säger att studien banar väg för effektiv bioteknologisk produktion av crociner och andra högvärdiga föreningar som härrör från karotenoider (apokarotenoider) som läkemedel i gröna vävnader såväl som andra stärkelserika växtorgan. Den belyser också bidraget av funktionell diversifiering bland CCD-gener till den oberoende utvecklingen av alternativa apokarotenoidbiosyntesvägar i olika växter.
"Det mesta av vår kunskap om CCD-enzymatisk aktivitet och substratspecificitet kommer från experiment med E.coli konstruerad för att producera olika karotenoider", säger han.
"Funktionell karakterisering i växter, till exempel genom att använda en transgen metod som vi har här, är viktig för att härleda CCDs roll i karotenoidmetabolism och reda ut deras verkliga bidrag till karotenoid/apokarotenoidmönstret."
Plattformstekniken skulle kunna användas för att producera andra viktiga karotenoidhärledda föreningar, inklusive ofta använda dofter och färgämnen.
"Det skulle kunna användas för att producera till exempel safranal och picrocrocin, som ger upphov till smaken och den karakteristiska aromen av saffran. Dessa kan användas som smaktillsatser och de har också en bioaktiv potential som väntar på utforskning", tillägger Zheng.
Forskningen publicerades i Plant Biotechnology Journal . + Utforska vidare
