Onderzoek toont potentieel voor biopesticiden in afvalwater van olijfmolens

Samenvatting

Onderzoekers hebben in het afvalwater van olijfmolens oligogalacturoniden gevonden die afkomstig zijn van pectine en die het immuunsysteem van een plant kunnen activeren en gebruikt kunnen worden bij de ontwikkeling van biopesticiden. De studie benadrukt de potentiële commerciële toepassing van deze verbindingen, die een nieuwe inkomstenbron kunnen vormen voor olijfolieproducenten en kunnen bijdragen aan een duurzame landbouw.

A recent studie gepubliceerd in Plant Stress suggereert dat een bioactieve verbinding in afvalwater van olijfmolens commerciële toepassing kan hebben bij de ontwikkeling van biopesticiden. 

Onderzoekers van de Sapienza-universiteit in Rome en het Italiaanse Nationale Agentschap voor nieuwe technologieën, energie en duurzame economische ontwikkeling identificeerden oligogalacturoniden afkomstig van pectine met een polymerisatiegraad tussen de tien en de zeventien in het afvalwater van de olijfoliemolen.

Oligogalacturoniden activeren het immuunsysteem van een plant via de celwand en activeren zo afweerreacties en resistentie tegen bepaalde ziekteverwekkers. Deze moleculen waren nog niet eerder uit het afvalwater van olijfmolens gescheiden.

Met behulp van transgene Arabidopsis-zaailingen bevestigden de onderzoekers dat de geëxtraheerde oligogalacturoniden de verwachte afweerreacties opwekten, waaronder een toename van calciumionen. Calciumionen zijn intracellulaire boodschappers die van cruciaal belang zijn voor de afweersignaalroutes van planten. 

Het onderzoek maakt deel uit van de voortdurende inspanningen van onderzoekers om waarde toe te voegen aan bijproducten van de olijfolieproductie, met name het afvalwater van olijfmolens. Naar schatting produceren olijfmolens in het Middellandse Zeegebied jaarlijks 30 miljard liter afvalwater.

Hoewel de bijproducten van olijfpulp als gemakkelijk recyclebaar worden beschouwd, ze worden veel gebruikt in de voedingsindustrie, produceren olie uit perskoeken van olijven en  hernieuwbare energieHet afvalwater van olijfoliefabrieken brengt meer uitdagingen met zich mee.

Het afvalwater is zeer zuur en bevat hoge concentraties moeilijk afbreekbare chemische stoffen, zoals lignines en tannines. Deze stoffen hebben grote hoeveelheden zuurstof nodig om biologisch afgebroken te worden.

Daarom wordt afvalwater van olijfmolens gezien als een belangrijke verontreinigende stof voor het milieu. In de meeste landen is het dan ook verboden om dit water onbehandeld te lozen.

"Aan de andere kant bevat het afvalwater van de olijfmolen een breed scala aan waardevolle fenolische verbindingen met bewezen antimicrobiële eigenschappen (bijv. flavonoïden, hydroxytryrosol, oleuropein) en bijproducten van het afvalwater van olijfmolens zijn effectief als biopesticiden tegen verschillende microbiële pathogenen", schreven de onderzoekers.

""Het effect van dit vloeibare afval als een plant die afweerreacties oproept, is echter nog niet onderzocht", voegen ze toe.

Met behulp van tangentiële stromingsmembraanfiltratie scheidden de onderzoekers de oligogalacturoniden uit het afvalwater van de olijfmolen.

"Tangentiële stromingsmembraanfiltratie is een krachtig hulpmiddel in de bioprocessing, waarmee actieve biomoleculen kunnen worden gescheiden en geconcentreerd in specifieke moleculaire pools, zoals eiwitten, suikers en secundaire metabolieten", schreven de onderzoekers. 

""Door complexe mengsels te gebruiken voor filtratie, verwijdert tangentiële-flow membraanfiltratie effectief onzuiverheden, terwijl de gewenste moleculen behouden blijven", voegden ze toe.

De onderzoekers benadrukten dat de methode geen chemisch oplosmiddel nodig heeft en schaalbaar is vanuit een laboratoriumomgeving, waardoor grootschalige olijfmolens deze kunnen gebruiken. Ze voegden eraan toe dat de bevindingen een nieuwe bron van inkomsten zouden kunnen opleveren voor olijfolieproducenten. 

Oligogalacturoniden zijn goedgekeurd in commerciële gewasbeschermingsmiddelen die erkend zijn door de Europese Unie, die zich ten doel heeft gesteld om verminderen van synthetische pesticiden tegen 50 met 2030 procent verminderen.

Volgens marktonderzoek van Industry Research Reports werd de wereldwijde markt voor biopesticiden in 6.1 gewaardeerd op $ 5.6 (€ 2023) miljard en zal deze naar verwachting in 11.5 $ 10.1 (€ 2030) miljard bedragen. 

"De oligogalacturonide-verrijkte fractie, beschreven in het huidige werk, is geschikt om te worden gebruikt als een nieuw biopesticide en draagt ​​bij aan het verbeteren van zowel de ecologische als economische duurzaamheid van de olijfolie-industrie", schreven de onderzoekers. 

""We maken de weg vrij voor veldexperimenten met planten van agronomisch belang voor de exploitatie van deze bijproducten als duurzame, natuurlijke fytobeschermers bij de bestrijding van pathogenen die verwoestende ziekten veroorzaken bij economisch belangrijke gewassen, vanuit het perspectief van een circulaire economie in de landbouw", voegden ze toe.