Geheimnis des Safranaromas entschlüsselt

Auf den Spuren der Safranwürze: Prof. Dr. Peter Beyer vom Institut für Biologie II der Universität Freiburg hat gemeinsam mit Prof. Dr. Giovanni Giuliano des Casaccia Research Centre in Rom/Italien und Forscherinnen und Forschern aus Saudi Arabien und Spanien ein Schlüsselenzym für die Synthese von Crocetin/Crocin, Pinocrocin und Safranal entdeckt.

Diese Inhaltstoffe sind für Farbe und Aroma des Safrans verantwortlich. Das Enzym namens „Carotenoid Cleavage Dioxygenase 2” (CCD2) bewirkt die Synthese des Geschmacks des teuersten Gewürzes der Welt anhand der Spaltung eines Vorläufermoleküls.

„Das bessere Verständnis der Biosynthese eröffnet uns Wege, die Inhaltsstoffe des Safrans mit biotechnologischen Methoden herzustellen“, erklärt Beyer, Mitglied des Exzellenzcluster BIOSS Centre for Biological Signalling Studies der Universität Freiburg. Die Ergebnisse der Studie sind in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ erschienen.

Safran besteht aus getrockneten Blütenstempeln des Krokus Crocus sativus. Die Pflanze wächst in gemäßigten Klimazonen von Spanien bis Kaschmir. Ein Kilogramm Safranfäden kostet zwischen 2.000 und 7.000 Euro. Dafür müssen 100.000 Blüten von Hand geerntet werden.

Bisher ist es Chemikerinnen und Chemikern nicht gelungen, die Inhaltsstoffe der Krokusse zu synthetisieren. Forscher gingen lange davon aus, dass ein anderes Enzym namens ZCD das Vorläufermolekül von Crocetin/Crocin abspaltet. Die Wirkung in der Biosynthese konnten sie nicht beweisen.

Beyer und das Team untersuchten die Stempel des Krokus in einer Entwicklungsphase, in der die Stoffe Crocetin/Crocins entstehen. „Wir fanden heraus, dass das Gen CCD2 in diesem Stadium besonders aktiv ist“, sagt Beyer. Im Anschluss wiesen die Forscher die Wirkung des Enzyms CCD2 in Bakterien und Maispflanzen nach, indem sie das Gen in diese Modellorganismen einschleusten. Auch dort bewirkt das Enzym die Spaltung des Vorläufer-Carotinoids.

Ziel des Teams ist es nicht, Safran biotechnologisch zu reproduzieren; dafür sei das natürliche Gewürz zu komplex. Allerdings nutzen Menschen die Inhaltsstoffe auch als Farbstoff und in der Medizin. „Mit Biotechnologie ließen sich große Mengen von Crocetin/Crocins, Picrocrocin, and Safranal kostengünstig herstellen“, erklärt Beyer. Die Europäische Kommission förderte die Forschung als Teil der Projekte „From DISCOvery to product“ (DISCO) und „METAPRO“.

Original Publikation:
S. Frusciante, G. Diretto, M. Bruno, P. Ferrante, M. Pietrella, A. Prado-Cabrero, A. Rubio-Moraga, P. Beyer, L. Gomez-Gomez, S. Al-Babili and G. Giuliano (2014) Novel carotenoid cleavage dioxygenase catalyzes the first dedicated step in saffron crocin biosynthesis. PNAS: http://www.pnas.org/content/early/2014/08/05/1404629111

Kontakt:
Prof. Dr. Peter Beyer
Institut für Biologie II
BIOSS Centre for Biological Signalling Studies
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203- 2529
E-Mail: peter.beyer@biologie.uni-freiburg.de