Wissenschaftler identifizieren Gen, das für das Aroma von Olivenöl verantwortlich ist

Ein Team spanischer Forscher hat ein wichtiges genetisches Merkmal des Olivenbaums untersucht und eine Methode entwickelt, um die Expression des entsprechenden Gens zu beeinflussen, was sich deutlich auf das Aroma des Olivenöls auswirkt.

Die Entdeckung könnte es Olivenbauern ermöglichen, Sorten auszuwählen, um Olivenöle mit bestimmten Aromen herzustellen, oder Forschern, neue Sorten mit vorbestimmten Aromen zu züchten. Genetisch veränderte Oliven könnten ein fruchtigeres oder schärferes Aroma aufweisen.

„Pflanzen produzieren und verströmen eine enorme Vielfalt an flüchtigen organischen Verbindungen, die aus verschiedenen Geweben wie Blättern, Früchten, Blüten und Wurzeln freigesetzt werden“, schrieben die Forscher. „Aus chemischer Sicht handelt es sich bei diesen pflanzlichen Duftstoffen um organische lipophile Moleküle, die sich durch niedrige Siedepunkte und hohe Dampfdrücke bei Umgebungstemperatur auszeichnen.“

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Flüchtige Verbindungen sind Moleküle, die, sobald sie von ihrer Quelle freigesetzt werden, die Geruchsrezeptoren erreichen und das Aroma erzeugen.

Das 13-HPL-Gen wird seit Jahrzehnten untersucht, da es eine zentrale Rolle bei der Synthese der wichtigsten flüchtigen Verbindungen spielt, aus denen sich das Aroma von nativem Olivenöl zusammensetzt.

„Erst vor etwa einem Jahrzehnt gelang es uns, das 13-HPL-Gen aus dem Olivenbaum zu isolieren und zu charakterisieren sowie die mutmaßliche [allgemein angenommene] Funktion des von ihm kodierten Proteins, des 13-HPL-Enzyms, nachzuweisen“, erklärte Carlos Sanz, Leiter der Forschungsgruppe für Biochemie und pflanzliche Lebensmitteltechnologie am Fettinstitut des spanischen Nationalen Forschungsrats, gegenüber Olive Oil Times.

Das 13-HPL ist ein Enzym, das aus mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit einer Hydroperoxidgruppe an Kohlenstoff 13 die aliphatischen C6-Aldehyde Hexanal oder Hexenale bildet.

Diese flüchtigen Aldehyde sowie ihre Alkohol- und Esterderivate sind Bestandteile des Aromas der Früchte verschiedener Pflanzenarten. Bei Oliven sind sie auch für den Geruch von frisch gemähtem Gras verantwortlich, der entsteht, wenn die Blätter der Pflanze zerkleinert werden.

„Das 13-HPL ist ein Enzym, das Teil des Lipoxygenase-Stoffwechselwegs ist, einem in Pflanzen hochkonservierten biochemischen Stoffwechselweg, der in verschiedenen Pflanzenorganen funktioniert“, sagte Sanz. „Wir haben in früheren Studien nachgewiesen, dass das Profil der flüchtigen Verbindungen, die nach dem Zerkleinern des Olivenblatts gewonnen werden, im Wesentlichen demjenigen entspricht, das nach dem Zerkleinern der Olivenfrucht gewonnen wird, da in beiden Organen die Gewebeverletzung die Aktivierung des Lipoxygenase-Stoffwechselwegs und folglich die Synthese flüchtiger Verbindungen auslöst.“

„Dies ist im Wesentlichen der Ursprung des Aromas von nativem Olivenöl“, fügte er hinzu. „Dieses Aroma entsteht nur, wenn die Unversehrtheit der Olivenfrucht in der Mahlphase des Gewinnungsprozesses von nativem Olivenöl zerstört wird.“

Die Studie ergab zudem, dass es in der Olive nur ein einziges 13-HPL-Gen gibt, im Gegensatz zu anderen Stoffwechselschritten bei der Synthese dieser flüchtigen Verbindungen, an denen eine beträchtliche Anzahl von Genen mit derselben Funktion beteiligt sein kann.

„Nun, nachdem das Gen identifiziert und charakterisiert worden war, bestand der nächste Schritt darin, seine Funktionalität in vivo zu bestimmen, das heißt zu überprüfen, ob dieses Gen in der Olive exprimiert wird, um 13-HPL zu produzieren, und ob dieses Enzym so funktioniert wie in vitro“, sagte Sanz.

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Um dies zu überprüfen, züchteten die Forscher zwei Gruppen von Olivenbäumen: eine, bei der das Gen ausgeschaltet wurde, und eine andere, bei der es auf das höchstmögliche Niveau amplifiziert wurde. Anschließend analysierten die Wissenschaftler des Fat Institute und der Universität Málaga die dabei entstehenden flüchtigen Verbindungen.

Die Forscher stellten fest, dass die Stilllegung des Gens unerwünschte Folgen hat.

„Die Veränderung der Expression des 13-HPL-Gens in Olivenbäumen führt nicht nur zu einem starken Rückgang der C6-Flüchtstoffe … sie bewirkt auch ein geringeres Pflanzenwachstum“, sagte Sanz. „Dies zeigt, dass die 13-HPL-Aktivität für das normale Wachstum und die Entwicklung der Olivenpflanze unerlässlich ist.“

Einer der Gründe dafür könnte die Rolle sein, die das 13-HPL-Gen bei der Beseitigung von für die Pflanze toxischen Hydroperoxiden mehrfach ungesättigter Fettsäuren spielt. Ein Überschuss an diesen Hydroperoxid-Derivaten im Pflanzengewebe beeinträchtigt wahrscheinlich das Wachstum.

„Andererseits dürfen wir nicht vergessen, dass der Lipoxygenase-Stoffwechselweg die Quelle verschiedener physiologischer Regulatoren ist, sodass ein Anstieg des Gehalts dieser Hydroperoxide zu einer Erhöhung der Konzentration und Aktivität einiger dieser Regulatoren mit dem beobachteten phänotypischen Effekt führen kann“, sagte Sanz.

Den Forschern zufolge würden die Ergebnisse der Studie die Züchtung von Pflanzen mit veränderter Genexpression ermöglichen. „Dies würde jedoch nur die Eigenschaften des grünen Attributs des Ölaromas beeinflussen“, so Sanz.

Eine Erhöhung der Genexpression würde die grün-fruchtigen Attribute des Aromas verstärken. „Im Gegensatz dazu würde eine Herabsetzung der Expression dieses Gens dazu führen, dass die Öle zwar grüne Aromen aufweisen, diese jedoch weniger fruchtig und dafür schärfer sind – Eigenschaften, die von bestimmten Verbrauchergruppen geschätzt werden“, sagte er.

„Die gewonnenen Informationen bestätigen unsere Vermutungen hinsichtlich der Funktionsweise des 13-HPL-Gens und -Enzyms sowie deren Beteiligung an der Synthese der Hauptverbindungen, die für das Aroma von nativem Olivenöl verantwortlich sind“, fügte Sanz hinzu.

„Obwohl es möglich wäre, transgene Linien zu erhalten, die eine veränderte Expression dieses Gens aufweisen, würde dieses Wissen meiner Meinung nach vor allem in Olivenzüchtungsprogrammen genutzt werden, um molekulare Marker für die markergestützte Selektion neuer Olivensorten zu entwickeln, die Öle mit einem verbesserten Aroma produzieren“, schloss er.

• Pflanzenwissenschaften
• Spanischer Nationaler Forschungsrat

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