Wetenschappers identificeren gen dat verantwoordelijk is voor het aroma van olijfolie

Een team van Spaanse onderzoekers heeft onderzocht een belangrijke genetische eigenschap van de olijfboom en bedacht een manier om de expressie van het geassocieerde gen te manipuleren met relevante gevolgen voor het aroma van olijfolie.

De ontdekking kan telers in staat stellen cultivars te selecteren om olijfolie met specifieke aroma's te produceren of onderzoekers om nieuwe cultivars met vooraf bepaalde aroma's te kweken. Genetisch gemodificeerde olijven kunnen een fruitiger of scherper aroma hebben.

"Planten produceren en stoten een enorme diversiteit aan vluchtige organische stoffen uit, die vrijkomen uit verschillende weefsels zoals bladeren, fruit, bloemen en wortels”, schreven de onderzoekers. ​"Vanuit chemisch oogpunt zijn deze vluchtige plantaardige stoffen organische lipofiele moleculen die worden gekenmerkt door lage kookpunten en hoge dampdrukken bij omgevingstemperaturen."

Vluchtige verbindingen zijn moleculen die, zodra ze door hun bron worden vrijgegeven, de reukreceptoren bereiken en het aroma creëren.

Het 13-HPL-gen wordt al tientallen jaren onderzocht omdat het een cruciale rol speelt bij de synthese van de belangrijkste vluchtige verbindingen die het aroma van olijfolie van eerste persing vormen.

"Pas ongeveer tien jaar geleden waren we in staat om het 13-HPL-gen uit de olijfboom te isoleren en te karakteriseren, en ook om de vermeende [algemeen veronderstelde] functionaliteit van het eiwit waarvoor het codeert, het 13-HPL-enzym, aan te tonen. ” Carlos Sanz, de leider van de onderzoeksgroep biochemie en plantaardige voedseltechnologie bij het Fat Institute van de Spaanse Nationale Onderzoeksraad, vertelde Olive Oil Times.

De 13-HPL is een enzym dat de zes-koolstof C6 alifatische aldehyden hexanal of hexenalen produceert uit meervoudig onverzadigde vetzuren met een hydroperoxidegroep op koolstof 13.

Deze vluchtige aldehyden, en hun alcohol- en esterderivaten, zijn componenten van het aroma van de vruchten van verschillende plantensoorten. In olijven zijn ze ook verantwoordelijk voor de geur van gemaaid gras die wordt geproduceerd wanneer de bladeren van de plant worden geplet.

"De 13-HPL is een enzym dat deel uitmaakt van de lipoxygenase-route, een sterk geconserveerde biochemische route in planten die in verschillende plantenorganen functioneert, "zei Sanz. ​"We hebben in eerdere studies geverifieerd dat het profiel van vluchtige verbindingen die worden verkregen na het pletten van het olijfblad in wezen hetzelfde is als dat verkregen na het pletten van de olijfvrucht, aangezien in beide organen de schade aan het weefsel de werking van de lipoxygenase-route in gang zet en bijgevolg de synthese van vluchtige verbindingen.”

"Dit is in wezen de oorsprong van het aroma van olijfolie van eerste persing”, voegde hij eraan toe. ​"Dit aroma wordt alleen geproduceerd wanneer de integriteit van het olijffruit wordt vernietigd tijdens het maalstadium van het extractieproces van olijfolie van eerste persing."

De studie toonde ook aan dat er slechts één enkel 13-HPL-gen in de olijf zit, in tegenstelling tot andere metabolische stappen bij het synthetiseren van deze vluchtige verbindingen, waarbij een aanzienlijk aantal genen met dezelfde functie betrokken kunnen zijn.

"Nou, toen het gen eenmaal was geïdentificeerd en gekarakteriseerd, was de volgende stap het bepalen van de functionaliteit ervan in vivo, dat wil zeggen, om te verifiëren dat dit gen tot expressie wordt gebracht in de olijf om 13-HPL te produceren en dat dit enzym werkt zoals het doet in vitro', zei Sanz.

Om dit te verifiëren, kweekten onderzoekers twee sets olijfbomen, één waarin het gen tot zwijgen werd gebracht en de andere waarin het tot het hoogst mogelijke niveau werd versterkt. Van daaruit analyseerden de wetenschappers van het Fat Institute en de Universiteit van Malaga de resulterende vluchtige verbindingen.

De onderzoekers ontdekten dat het tot zwijgen brengen van het gen ongewenste gevolgen met zich meebrengt.

"De wijziging van de expressie van het 13-HPL-gen in olijfbomen zorgt niet alleen voor een grote afname van C6-vluchtige stoffen... het veroorzaakt ook minder plantengroei, "zei Sanz. ​"Dit toont aan dat de 13-HPL-activiteit essentieel is voor de normale groei en ontwikkeling van de olijfplant.”

Een van de redenen hiervoor kan de rol zijn die het 13-HPL-gen speelt bij het elimineren van meervoudig onverzadigde vetzuurhydroperoxiden die giftig zijn voor de plant. Een overmaat van de hydroperoxidederivaten in de weefsels van de plant beïnvloedt waarschijnlijk de groei.

"Aan de andere kant mogen we niet vergeten dat de lipoxygenase-route de oorsprong is van verschillende fysiologische regulatoren, dus een toename van het gehalte van deze hydroperoxiden kan leiden tot een toename van de concentratie en activiteit van sommige van deze regulatoren met het waargenomen fenotypische effect ', zei Sanz.

Volgens de onderzoekers zouden de resultaten van het onderzoek het mogelijk maken om planten te produceren met een aangepaste genexpressie. ​"Maar het zou alleen de kenmerken van het groene kenmerk van het aroma van de olie beïnvloeden,' zei Sanz.

Een toename van de expressie van het gen zou de groene fruitige eigenschappen van het aroma versterken. ​"Integendeel, een controle van de expressie van dit gen zou ervoor zorgen dat... de oliën groene aroma's hebben, maar met een minder fruitig en scherper karakter, die door sommige sectoren van de consumenten worden gewaardeerd," zei hij.

"De informatie die we kregen bevestigt de vermoedens die we hadden over het functioneren van het 13-HPL-gen en enzym en hun betrokkenheid bij de synthese van de belangrijkste verbindingen die verantwoordelijk zijn voor het aroma van olijfolie van eerste persing,” voegde Sanz eraan toe.

"Hoewel het haalbaar zou zijn om transgene lijnen te verkrijgen die een gewijzigde expressie van dit gen dragen, zou het belangrijkste gebruik van deze kennis in olijfveredelingsprogramma's zijn om moleculaire markers te ontwikkelen voor de marker-ondersteunde selectie van nieuwe olijfcultivars die produceren oliën met een verbeterd aroma”, besloot hij.

• Plantkunde
• Spaanse Nationale Onderzoeksraad