Biotecnologie: ENEA inventa metodo per produrre alcuni principi attivi dello zafferano benèfici per la salute umana

Attuali metodi di produzione della spezia

ENEA ha brevettato un metodo biotecnologico per produrre in grandi quantità, a basso costo e con alti livelli di purezza le molecole di colore giallo-rosso dei fiori di zafferano, le cosiddette “crocine”, che vantano proprietà antiossidanti e funzioni protettive nei confronti di malattie degenerative della retina e di alcune forme tumorali.

“Questa invenzione appare come l’unica via per produrre crocine in grandi quantità, in considerazione

Fiore di C. sativus. Gli stimmi rossi, raccolti a mano ed essiccati, costituiscono la spezia zafferano

dell’impossibilità di ottenerle tramite sintesi chimica e della stagionalità della pianta che fiorisce solo una volta l’anno”, spiega la ricercatrice del Laboratorio Biotecnologie dell’ENEA Olivia Costantina Demurtas, una delle autrici del brevetto. “Inoltre, il metodo che abbiamo messo a punto consente di ottenere pigmenti a costi fino a 100 volte inferiori rispetto a quelli di origine naturale e con livelli di purezza tali da consentirne l’utilizzo anche in biomedicina”, conclude Demurtas.

struttura chimica di una delle crocine dello zafferano. La loro struttura chimica complessa ne rende estremamente difficile la sintesi chimic

Oltre a essere pubblicato sulla rivista Plant Physiology, questo metodo biotecnologico ha consentito a Olivia Costantina Demurtas di vincere recentemente uno dei riconoscimenti  del Premio “Hausmann & Co e Patek Philippe – dedicato a chi ha talento”, istituito dai celebri marchi di orologi per premiare le giovani eccellenze italiane. Da sottolineare che tale brevetto non competerà con gli usi culinari della spezia, in quanto le crocine non sono responsabili del sapore e del profumo dello zafferano.

Il sistema brevettato da ENEA ha permesso anche di individuare metodi innovativi di ingegneria genetica per produrre le crocine in batteri, lieviti o piante diverse dallo zafferano. Inoltre, grazie a studi sulle molecole biologiche, ENEA e l’Università di Castilla-La Mancha hanno identificato una serie di geni coinvolti nella produzione delle crocine. I risultati ottenuti nell’ambito delle attività di caratterizzazione di uno zafferano selvatico, che accumula crocine anche nella parte gialla di altri organi oltre che negli stimmi, sono stati pubblicati sulla rivista “Scientific reports"[2] del gruppo Nature.

“Attraverso l’uso di tecnologie ‘omiche' per determinare i meccanismi che controllano la sintesi di crocine, abbiamo ottenuto una serie di geni associati all’accumulo di queste molecole e questi risultati saranno oggetto di studi futuri al fine di aumentarne la produzione”, spiega Gianfranco Diretto del Laboratorio Biotecnologie dell’ENEA.

Zafferano selvatico

La coltivazione dello zafferano è limitata a terreni ad altitudini superiori ai 300 m. e ogni pianta produce al massimo 3 fiori, ognuno dei quali porta al massimo 3 stigmi; tutte le operazioni di raccolta e processamento devono essere svolte manualmente. Inoltre, lo zafferano è una pianta sterile, aspetto che ne aumenta le difficoltà di miglioramento genetico e delle sue caratteristiche produttive. Per la ridotta produzione e l’alto costo della manodopera, il cosiddetto “oro rosso” rappresenta una delle spezie più costose al mondo, con prezzi che possono raggiungere 30mila euro al chilo. Per produrre una bustina di zafferano sono necessari più di 20 fiori dai quali si ricavano 60 stigmi mentre per ottenere 1 chilo di zafferano occorrono 150mila fiori e 500 ore di lavoro.

 

Per maggiori informazioni:

• Brevetto ENEA “Geni e Metodi per la Produzione e Compartimentazione Biotecnologica di Apocarotenoidi ad Elevato Valore Aggiunto” (rif 856 http://industria.enea.it/proprieta-intellettuale-brevetti/brevetti/geni-metodi-produzione-compartimentazione-biotecnologica-di-apocarotenoidi-ad-elevato-valore-aggiunto)
• Candidate enzymes for saffron crocin biosynthesis are localized in multiple cellular compartments. Plant Physiol. 2018 [Epub ahead of print]

• Premio “Hausmann & Co e Patek Philippe – dedicato a chi ha talento” http://www.enea.it/it/Stampa/news/ricerca-quasi-tutto-al-femminile-il-vi-premio-hausmann-co-patek-philippe

Olivia Costantina Demurtas, ENEA - Laboratorio Biotecnologie, olivia.demurtas@enea.it

Giovanni Giuliano, ENEA – Divisione Biotecnologie e agroindustria, giovanni.giuliano@enea.it

• Transcriptome analysis in tissue sectors with contrasting crocins accumulation provides novel insights into apocarotenoid biosynthesis and regulation during chromoplast biogenesis. Sci Rep. 2018 8(1): 2843.

Gianfranco Diretto, ENEA - Laboratorio Biotecnologie, gianfranco.diretto@enea.it

Alessia Fiore, ENEA - Laboratorio Biotecnologie, alessia.fiore@enea.it

[1] http://www.plantphysiol.org/content/early/2018/05/29/pp.17.01815.long

[2] https://bioagro.sostenibilita.enea.it/sites/default/files/allegati/news-eventi/bioag_sspt/ahrazem_et_al._18_c._sieberi.pdf