Erkenntnisse aus der Botanikforschung könnten die Produktion von Annatto-Pulver optimieren

Forscher am Luiz de Queiroz College of Agriculture (ESALQ-USP) der Universität São Paulo und der Federal University of Viçosa (UFV) in Brasilien haben zum ersten Mal gezeigt, dass Bixin oder Annatto-Pulver, ein Carotinoidpigment, das aus den Samen des gewonnen wird Achiote- oder Annatto-Baum (Bixa orellana) nicht nur in den Samen, sondern auch in anderen Organen produziert wird und dass sich dieser Prozess in der erwachsenen Phase der Pflanze intensiviert.

Die Studie ist veröffentlicht im Zeitschrift für experimentelle Botanikbeschreibt auch genetische Veränderungen bei der Art, die die Produktion des Pigments optimieren können, das in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie als natürlicher Farbstoff sowie in Sonnenschutzmitteln und anderen Medikamenten und Kosmetika weit verbreitet ist.

Die Nachfrage nach dem Pigment ist in den letzten Jahren gestiegen, da immer mehr Verbraucher nach Produkten mit natürlichen Inhaltsstoffen suchen. Laut den in Revista Brasileira de Gestão e Desenvolvimento Regional veröffentlichten Daten ist Brasilien der weltweit größte Produzent des Pigments, wobei der Bundesstaat São Paulo an der Spitze liegt.

„Je mehr wir über die anatomischen und physiologischen Eigenschaften der einheimischen Arten Brasiliens wissen, insbesondere derjenigen mit wirtschaftlicher Bedeutung wie Annatto, und je besser wir die genetischen Wege verstehen, die an ihrer Entwicklung und den von ihnen produzierten Substanzen beteiligt sind, desto effizienter werden wir.“ in der Lage zu sein, sie zu bewältigen, was in Zeiten des Klimawandels von entscheidender Bedeutung ist“, sagte Fábio Tebaldi Silveira Nogueira, letzter Autor des Artikels, gegenüber Agência FAPESP. Er ist Forscher am Plant Development Molecular Genetic Laboratory der ESALQ-USP.

In der Studie analysierten Forscher aus Nogueiras Gruppe und dem Plant Tissue Culture Laboratory der UFV unter der Leitung von Wagner Campos Otoni die Pigmentproduktion während der Entwicklung der Pflanze und konzentrierten sich dabei auf den Übergang von der Jugend- zur Erwachsenenphase, der auch als vegetativer Phasenwechsel bekannt ist.

Dies ist wichtig, da das in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie verwendete Annatto-Pulver aus den Samen des Baumes gewonnen wird und daher seit jeher davon ausgegangen wird, dass die Erträge in der Erwachsenenphase höher sind.

„Wir haben im Labor Tests durchgeführt, um Pflanzen in verschiedenen Entwicklungsstadien zu untersuchen, und dabei festgestellt, dass die Produktion von Annatto-Pulver beim Phasenwechsel und auch in den Blättern zunimmt“, sagte Nogueira.

Genetische Analyse

Anschließend untersuchten die Forscher die genetischen und physiologischen Wege, die an Veränderungen in der Produktion des Pigments während der Blattentwicklung beteiligt sind, und konzentrierten sich dabei auf den Weg, der durch die microRNA 156 reguliert wird, die bekanntermaßen für den Übergang vom Jungtier zum Erwachsenenstadium verantwortlich ist in mehreren anderen Werken.

Die Forscher fanden heraus, dass ein Rückgang der Produktion von microRNA 156 am Ende der Jugendphase mit einem Anstieg der Produktion des Pigments einherging. Der nächste Schritt zur Validierung dieser Informationen im Annatto-Baum bestand darin, Pflanzen genetisch zu verändern, um microRNA 156 zu überexprimieren. Anatomische, proteomische und statistische Analysen bestätigten den Befund: Je mehr microRNA 156 produziert wurde, desto mehr juvenile Merkmale wurden in den Pflanzen beobachtet, die sie nahmen Der Übergang in die Erwachsenenphase dauert länger.

„Blätter, die im Jugendstadium länger verbleiben, haben eine andere Form und weniger Kanäle zur Freisetzung des Pigments“, erklärte Nogueira.

„Unter molekularen Aspekten stellten wir fest, dass mehrere Enzyme, die am Pigmentproduktionsweg beteiligt sind, in der Jugendphase unterdrückt wurden. Besonders aufgefallen ist uns jedoch die erhöhte Präsenz des stressbedingten Hormons Abscisinsäure.“ [ABA]: Da ABA und Annatto-Pulver ähnliche Stoffwechselwege haben, ist es, als ob die Pflanze einen Teil des Kohlenstoffs, den sie zur Herstellung von Annatto-Pulver verwenden würde, auf diese andere Produktionslinie übertragen würde.“

„Wenn ja, kann der Prozess auf den natürlichen Schutz zurückgeführt werden, den das Hormon gegen abiotischen Stress wie Dürre und extreme Temperaturen bietet.“

Die Forscher fanden außerdem heraus, dass die gentechnisch veränderten Pflanzen in der Jugendphase nicht nur weniger Annatto-Pulver produzierten, sondern auch weniger andere Metaboliten wie Terpene, die eine Schlüsselrolle bei der Bestäubung spielen und viele medizinische Anwendungen haben. Der Befund gibt den optimalen Zeitpunkt für die Extraktion an.

An der Studie beteiligten sich auch Forscher der Lorena School of Engineering (EEL-USP), der State University of Norte Fluminense Darcy Ribeiro (UENF), der Federal University of Paraíba (UFPA) und der State University of Santa Cruz (UESC). .