Safran ist das teuerste Gewürz der Welt. Gewöhnlich wird er aus den Narben der Blüten von Crocus sativa gewonnen und man benötigt 150.000 bis 200.000 Blüten, um ein Kilogramm Safran herzustellen. Jetzt haben Forscher der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) einen Weg gefunden, den Wirkstoff des Safrans, eine Verbindung mit wichtigen therapeutischen und lebensmitteltechnischen Anwendungen, aus einer Zierpflanze zu gewinnen.

Krokine
Das Team der KAUST hat eine Methode entwickelt, um den Wirkstoff des Safrans aus den Früchten einer in China beliebten Zierpflanze, Gardenia jasminoides, zu gewinnen (links im Bild). Rechts ist Safran, das teuerste Gewürz der Welt. © 2022 KAUST

Die Farbe des Safrans stammt von Krokinen: wasserlösliche Pigmente, die aus Carotinoiden durch einen Prozess gewonnen werden, der von Enzymen katalysiert wird, die als Carotinoid-Spaltungsdioxygenasen (CCDs) bekannt sind. Auch in den Früchten von Gardenia jasminoides, einer Zierpflanze, die in der Traditionellen Chinesischen Medizin verwendet wird, kommen Krokine vor, wenn auch in viel geringeren Mengen.

Krokine besitzen hohes therapeutisches Potenzial

Krokine haben ein hohes therapeutisches Potenzial, unter anderem durch ihre Rolle beim Schutz von Nervenzellen vor dem Abbau sowie durch ihre antidepressiven, sedierenden und antioxidativen Eigenschaften. Sie spielen auch eine wichtige Rolle als natürliche Lebensmittelfarbstoffe.

Die Ernte und Verarbeitung der handgepflückten Safran-Narben ist sehr arbeitsintensiv. Außerdem wird Safran nur in begrenzten Gebieten des Mittelmeerraums und Asiens angebaut. Daher sind neue biotechnologische Ansätze zur Herstellung dieser Verbindungen in großen Mengen sehr gefragt.

Neuer Ansatz für die nachhaltige biotechnologische Produktion entwickelt

Forscher der KAUST identifizierten ein hocheffizientes Carotinoidspaltungs-Dioxygenase-Enzym aus Gardenia jasminoides, das den Krokin-Vorläufer Crocetindialdehyd produziert. Sie haben nun ein System zur Untersuchung der CCD-Enzymaktivität in Pflanzen etabliert und einen Multigen-Engine-Engineering-Ansatz für die nachhaltige biotechnologische Produktion von Krokinen in Pflanzengeweben entwickelt.

„Das Enzym, das wir identifiziert haben, und die Strategie des Multigen-Engine-Engineerings könnten dazu verwendet werden, eine nachhaltige pflanzliche Zellfabrik für die Krokin-Produktion in Gewebekulturen verschiedener Pflanzenarten zu etablieren“, sagt Xiongie Zheng, Hauptautor der Studie.

„Unser biotechnologischer Ansatz kann auch bei Nutzpflanzen wie Reis eingesetzt werden, um Krokin-reiche funktionelle Lebensmittel zu entwickeln.“

Originalpublikation: Zheng X et al. Gardenia carotenoid cleavage dioxygenase 4a is an efficient tool for biotechnological production of crocins in green and non-green plant tissues. Plant Biotechnol J 2022. DOI: 10.1111/pbi.13901.

Quelle: King Abdullah University of Science and Technology (KAUST)