Τα φυτά συνθέτουν και εκπέμπουν μεγάλη ποσότητα «πτητικές» οργανικές ενώσεις , οι οποίες απελευθερώνονται από πολλούς ιστούς όπως φύλλα, καρπούς, άνθη και ρίζες.

Αυτά τα μόρια συντίθενται από πρωτογενείς μεταβολίτες όπως υδατάνθρακες, αμινοξέα και, ειδικότερα, ακόρεστα λιπαρά οξέα , χαρακτηρίζονται επίσης, σε θερμοκρασία δωματίου, από χαμηλά σημεία βρασμού και υψηλές πιέσεις ατμών (άρα πολύ πτητικά).

Μεταξύ αυτών των ουσιών, ορισμένες προέρχονται από λιπαρά οξέα, ιδίως από το λινολεϊκό και το λινολενικό οξύ . αυτά που προέρχονται από πράσινα φύλλα (ακρωνύμιο GLV , green leaf volatiles ), αποτελούνται από ενώσεις, με γραμμική αλυσίδα, με έξι άτομα άνθρακα ( C6 ) και με αλδεΰδη, αλκοολικές και εστερικές λειτουργικές ομάδες.

Τα φυτά, όταν δεν στρεσάρονται, απελευθερώνουν μόνο απειροελάχιστες ποσότητες GLV, ενώ τις συνθέτουν γρήγορα, μάλιστα, μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα, μετά από στρες από μηχανικές βλάβες , από βακτηριακή ή μυκητιακή μόλυνση ή από αβιοτικό στρες όπως ζέστη, έντονο φως, ξηρασία ή επαφή με βαρέα μέταλλα [1].

Αυτά τα πτητικά μόρια παράγονται από την οξείδωση λιπαρών οξέων, μέσω της ενζυμικής οδού της λιποξυγενάσης (αρκτικόλεξο LOX , το ακρωνύμιο του ενζυματικού καταρράκτη: Lox Pathway ) και του κλάδου του ενζύμου 13-υδροϋπεροξείδιο-λυάση (13-HPL), που Με επακόλουθες επεμβάσεις άλλων ενζύμων, οδηγούν στο σχηματισμό αλδεϋδών (κορεσμένων και ακόρεστων), αλκοολών και τέλος εστέρων .

Αυτός ο μηχανισμός σχηματισμού αρώματος είναι κοινός σε αυτό που συμβαίνει, σε λίγες στιγμές, κατά τη φάση της έκθλιψης της ελιάς , αρώματα που στη συνέχεια καθορίζουν το άρωμα του λαδιού [2].

Το πτητικό κλάσμα του έξτρα παρθένου ελαιολάδου (EVOO) αποτελείται από ένα σύνθετο μείγμα περισσότερων από 200 ενώσεων , οι οποίες μαζί συμβάλλουν στον καθορισμό του οσφρητικού προφίλ τους [3, 4], μεταξύ αυτών τα GLV είναι τα πιο σημαντικά τόσο από ποσοτική όσο και από ποιοτική άποψη. άποψη. Ιδιαίτερα σημαντική είναι η περιεκτικότητα σε αλδεΰδη (Ε)-2-εξενάλη (πικραμύγδαλο, πράσινο μήλο, κομμένο γρασίδι), που αντιπροσωπεύει πάνω από το 50% του πτητικού κλάσματος του EVOO.

Το ένζυμο LOX απελευθερώνεται από τα κύτταρα του πολτού των φρούτων για να παράγει τραυματικό οξύ από το λινολενικό οξύ , μια φυτική ορμόνη που προκαλεί την επούλωση της βλάβης των ιστών [4]. Επομένως, το άρωμα του λαδιού είναι συνέπεια της αντίδρασης στην κυτταρική βλάβη που προκαλείται από τη σύνθλιψη.
Το ένζυμο λιποξυγενάση καταλύει την οξείδωση των λιπαρών οξέων σε μια ακριβή θέση της ανθρακικής αλυσίδας (η λεγόμενη regiospecificity ), δηλαδή είτε στον άνθρακα C9 (9-LOX) είτε στον άνθρακα C13 (13-LOX) του σκελετού άνθρακα του πολυακόρεστου λιπαρού οξέος.

Αυτή η οξειδωτική δράση οδηγεί στον σχηματισμό 13-υδροϋπεροξειδίων , τα οποία στη συνέχεια διασπώνται ετερολυτικά με 13-HPL σε C6 αλδεΰδες (φρουτώδες, ποώδες, πράσινο, κομμένο γρασίδι, αμύγδαλο, πράσινο μήλο, ντομάτα, φύλλο…).

Στη συνέχεια, οι αλδεΰδες C6 μειώνονται από ένζυμα αλκοολικής αφυδρογονάσης (ADH) για να σχηματίσουν αλκοόλες C6 (φρουτώδες ποώδες, ώριμο μήλο, αρωματικό, φύλλο…), οι οποίες μπορούν, τέλος, να εστεροποιηθούν με παράγωγα ακυλ-CoA σε μια αντίδραση που καταλύεται από ένζυμα αλκοόλης-ακυλοτρανσφεράσης (ΑΑΤ) σε εστέρες (φρουτώδες, λουλουδάτο, φράουλα, μήλο, μπανάνα, πράσινο φύλλο…) [2].

Το Olive έχει τέσσερα γονίδια LOX : δύο γονίδια που κωδικοποιούν ισομορφές που εμφανίζουν αυστηρά δραστικότητα 13-LOX (Oe1LOX2 και Oe2LOX2), με εντοπισμό σε χλωροπλάστες και δύο γονίδια LOX που κωδικοποιούν κυτταροπλασματικές ισομορφές που παρουσιάζουν, κυρίως, δραστηριότητα 9-LOX111 και Oe.

Και τα τέσσερα γονίδια LOX υπάρχουν στον μεσόκαρπο και τους ιστούς των φύλλων, με μεγαλύτερη συμμετοχή του γονιδίου Oe2LOX2 (δραστηριότητα 13-LOX) στη σύνθεση πτητικών ενώσεων EVOO [5].

Featured Image

Μέχρι στιγμής, στο ελαιόδεντρο, έχει χαρακτηριστεί μόνο ένα γονίδιο HPL (OeHPL) που κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη με ενζυματική δραστηριότητα (της οποίας η βέλτιστη δραστηριότητα είναι στους 15°C) με υποτιθέμενη εντόπιση στους χλωροπλάστες και ειδικότητα για τα 13-υδροϋπεροξείδια . 13-HPL), αυτό εξηγεί την απουσία πτητικών ενώσεων C9 στο άρωμα του ελαιολάδου [6].

Το γονίδιο HPL εκφράζεται στα φύλλα και στο μεσοκάρπιο της ελιάς, παρουσιάζοντας μια ελαφρά, σημαντική κορυφή στην αρχή της ωρίμανσης του καρπού. Επιπλέον, αυτό το γονίδιο της ελιάς φαίνεται να εμπλέκεται στην απόκριση σε διάφορα αβιοτικά στρες και σε προσβολές από Bactrocera oleae .

Ισπανοί ερευνητές [7] απέδειξαν ότι η δραστηριότητα του γονιδίου και του ενζύμου 13-HPL είναι απαραίτητη για τη φυσιολογική ανάπτυξη και ανάπτυξη του φυτού της ελιάς. Ο λόγος μπορεί να είναι ο ρόλος που παίζει το ένζυμο στην εξάλειψη των υδροϋπεροξειδίων των πολυακόρεστων λιπαρών οξέων που είναι τοξικά για το φυτό . Στην πραγματικότητα, μια περίσσεια παραγώγων υδροϋπεροξειδίου στους ιστούς των φυτών θέτει σε κίνδυνο την ανάπτυξή του .

Ο Cerezoi S. και οι συνεργάτες του έχουν αποδείξει ότι, εάν το γονίδιο HPL «σιωπήσει» , τα αρώματα «πράσινης νότας» ή «φρουτώδους» ή «πράσινης ιδιότητας» του λαδιού δεν σχηματίζονται ούτε στα φύλλα της ελιάς ούτε ακόμη και σε Το λάδι που παράγεται από τις ελιές, τεκμηρίωσαν επίσης ότι χωρίς την παρουσία του γονιδίου, το φυτό επηρεάζεται αρνητικά κατά την ανάπτυξη και ανάπτυξή του .

Επιπλέον, όταν το γονίδιο 13-HPL αποσιωπάται , εμφανίζεται επίσης μια δραστική αλλαγή στη σύνθεση των πτητικών μορίων, με έντονη μείωση της περιεκτικότητας σε πτητικές ενώσεις 6 άνθρακα αλλά και με αύξηση των πτητικών ενώσεων με 5 άνθρακα .

Ελλείψει HPL, τα πεντοδιμερή και τα κορεσμένα και ακόρεστα μόρια 5-άνθρακα σχηματίζονται μέσω ενός πρόσθετου κλάδου της οδού LOX .

Το LOX θα καταλύει επίσης, μετά το σχηματισμό του υδροϋπεροξειδίου , τη διάσπασή του μέσω ριζών 13-αλκυλίου και σταθεροποιημένων ριζών πεντενίου. Αυτές οι ρίζες θα υποστούν επακόλουθη β-διάσπαση, μη ενζυμικά , με ομολυτικό τρόπο για να σχηματίσουν πεντενδιμερή (C10 υδρογονάνθρακες) ή να αντιδράσουν με μια ρίζα υδροξυλίου για να παράγουν πτητικά μόρια C5, αλκοόλες όπως 2-penten-1-ol, 1 -penten- 3-ol, αλδεΰδες όπως 2-pentenal και κετόνες όπως 1-penten-3-one.

Η έρευνα της ομάδας του Cerezo S. αντιπροσωπεύει μια μελέτη «λειτουργικής γονιδιωματικής» , η οποία επιβεβαιώνει τον φυσιολογικό ρόλο των γονιδίων που συνδέονται με την ποιότητα του ελαιολάδου και είχε ως στόχο την αξιολόγηση της επίδρασης της υπερέκφρασης (αυξημένη δραστηριότητα 3 φορές στο φύλλα σε σύγκριση με τον έλεγχο) και της αποσιώπησης του γονιδίου 13-HPL, που εμπλέκεται στη δημιουργία πτητικών ενώσεων, στο προφίλ των φύλλων των διαγονιδιακών φυτών ελιάς. Επιπλέον, αξιολογήθηκε η επίδραση του χειρισμού γονιδίων στην ανάπτυξη και ανάπτυξη των φυτών.

Αυτοί οι γενετικοί χειρισμοί θα μπορούσαν να δημιουργήσουν νέες ποικιλίες ελιάς με τροποποιημένα επίπεδα έκφρασης/δραστικότητας σε σχέση με συγκεκριμένα γονίδια/ένζυμα της οδού LOX που υπάρχουν στον καρπό για τη βελτίωση ορισμένων επιθυμητών πτητικών ενώσεων.

Στην πραγματικότητα, η ενίσχυση του ενζύμου 13-HPL, η μείωση των δράσεων της αλκοολικής αφυδρογονάσης (ADH) και της αλκοολικής ακυλοτρανσφεράσης (ΑΑΤ) θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την αύξηση του «πράσινου» αρώματος ενώ η αύξηση της δραστηριότητας ΑΑΤ για αυξημένα φρουτώδη άρωμα [8].

[1] Ameye M. et al., 2018. Πράσινα φύλλα πτητική παραγωγή από φυτά: μια μετα-ανάλυση. New Phytol., 220; 666-83.
[2] Vujovic A. 2020. Το ελαιόλαδο μεταξύ ιστορίας και επιστήμης. σελ. 318-328; Εκδότης Tozzuolo, Περούτζια.
[3] Angerosa F. et al., 2000. Σημειώσεις οσμής παρθένου ελαιόλαδου: οι σχέσεις τους με τις πτητικές ενώσεις από το μονοπάτι της λιποξυγενάσης και τις σεκοϊριδοειδείς ενώσεις. Food Chem., 68; 283-87.
[4] Laudadio M., Angerosa F. 2020. Divine gift oil. Σελ. 107-112; Εκδόσεις Νέου Κόσμου. Πεσκάρα.
[5] MN Padilla MN et al. 2009. Λειτουργικός χαρακτηρισμός δύο γονιδίων 13-λιποξυγενάσης από καρπό της ελιάς σε σχέση με τη βιοσύνθεση πτητικών ενώσεων παρθένου ελαιολάδου. J. Agric. Food Chem., 57; 9097-107.
[6] Peres F. et al. 2017. Επίδραση ενζύμων και τεχνολογίας στη σύνθεση του παρθένου ελαιολάδου. Κριτικές Κριτικές στην Επιστήμη των Τροφίμων και τη Διατροφή. 57,14; 3104-26.
[7] Cerezo S. et al. 2021. Τροποποίηση της έκφρασης λυάσης 13-υδροϋπεροξειδίου στην ελιά επηρεάζει την ανάπτυξη των φυτών και οδηγεί σε αλλοιωμένο πτητικό προφίλ. Plant Sci. 313:111083. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2021.111083.
[8] JJ Salas JJ 2004. Χαρακτηρισμός της αλκοολικής ακυλοτρανσφεράσης από τον καρπό της ελιάς. J. Agric. Food Chem., 52; 3155-58.

Πηγή: Olivo News