Cette saveur de cerise que vous appréciez dans les bonbons et les sodas est probablement une combinaison de composés aromatiques et aromatiques découverts grâce à l'étude de plantes dans des laboratoires éloignés des cerisiers. Cela et le doux parfum de votre extrait d'amande peuvent en fait être une gracieuseté d'une fleur de pétunia.
Certaines saveurs et arômes sont plus insaisissables que d'autres, et une équipe de chercheurs de l'Université Purdue a récemment découvert la recette moléculaire de l'un des composés les plus convoités par l'industrie des arômes :le benzaldéhyde. Cela peut ne pas sembler savoureux, mais c'est la clé de certaines des saveurs les plus populaires, notamment la cerise, l'amande et la framboise. C'est juste derrière la vanilline en termes de valeur économique pour l'industrie alimentaire.
Natalia Dudareva, professeur émérite de biochimie au Purdue's College of Agriculture, et le chercheur postdoctoral Xing-Qi Huang utilisent des pétunias pour découvrir la recette moléculaire du précieux composé aromatique benzaldéhyde. Le composé se retrouve dans l'arôme de nombreux fruits, ainsi que le pétunia. Crédit :Photo de l'Université Purdue/Xing-Qi Huang
"Le benzaldéhyde est ce qui donne cet agréable parfum d'amande et fait partie de l'arôme de nombreux fruits", a déclaré Natalia Dudareva, professeur émérite de biochimie au Purdue's College of Agriculture, qui dirigeait l'équipe. "Ce parfum attire les pollinisateurs et, en plus de ces fruits, on le trouve dans d'autres plantes, y compris les pétunias."
Les biochimistes recherchent les recettes moléculaires, appelées voies de biosynthèse, qui fabriquent ces composés et leur permettent d'être mis en bouteille dans différentes saveurs pour les produits que nous apprécions. Lorsque des étapes de la recette moléculaire manquent, des produits chimiques extérieurs aux processus naturels sont utilisés dans la production commerciale, a-t-elle expliqué.
"Lorsque des réactions chimiques sont ajoutées pour combler les lacunes, cela peut être un problème", a déclaré Dudareva, qui est également directrice du Purdue's Center for Plant Biology. "Il est bien meilleur et plus sûr d'utiliser une voie entièrement naturelle vers un composé aromatique, mais il est difficile de découvrir toutes les étapes. Le benzaldéhyde a une voie de biosynthèse particulièrement déroutante, et elle n'a pas été complètement révélée jusqu'à présent."
Natalia Dudareva, éminente professeure de biochimie au Purdue's College of Agriculture, se tient dans son laboratoire. Dudareva a dirigé une équipe de chercheurs qui a cartographié la voie de biosynthèse du benzaldéhyde, l'un des composés aromatiques les plus précieux pour l'industrie alimentaire. Crédit :Purdue Agricultural Communications photo/Tom Campbell
Dudareva et son équipe ont étudié le parfum des fleurs de pétunia pour découvrir la recette moléculaire du benzaldéhyde. Les travaux sont détaillés dans un article publié dans la revue Nature Communications , et un brevet sur le procédé est en instance.
"L'objectif est d'avoir le processus naturel trouvé dans les plantes, et cette découverte rend cela possible pour un composé aromatique très important", a déclaré Dudareva. "L'alternative à la synthèse est véritablement l'extraction d'un composé à partir de plantes, mais seulement 1,5 % du benzaldéhyde produit dans le monde est obtenu de cette manière."
La voie de biosynthèse sera probablement génétiquement transférée à la levure ou à d'autres microbes pour l'incorporer dans le processus de fermentation largement utilisé dans la production d'aliments et de boissons, a-t-elle déclaré.
L'équipe a découvert que la synthèse du benzaldéhyde dans les pétales de pétunia implique une enzyme composée de deux sous-unités qui doivent se combiner en quantités égales pour s'activer, a déclaré Xing-Qi Huang, auteur de l'article et chercheur postdoctoral au laboratoire de Dudareva.
Xing-Qi Huang, recherche postdoctorale au département de biochimie de Purdue au Collège d'agriculture. Huang se tient parmi les fleurs de pétunia qu'il a utilisées dans son travail sur les voies de biosynthèse des composés de saveur et d'arôme. Crédit :photo de l'Université Purdue/Ya Wei
"Le gène directement responsable et l'enzyme nécessaire à la synthèse du benzaldéhyde étaient un mystère", a-t-il déclaré. "Nous avons essayé de nouvelles techniques, mais il a fallu une approche classique pour le révéler."
Cela était dû au besoin peu commun de l'enzyme de deux sous-unités pour fonctionner, ou à une structure hétérodimérique, a-t-il déclaré.
Pour cette raison, les méthodes d'analyse antérieures recherchant un seul composant semblaient échouer.
"Nous estimons la taille de la protéine que nous chassons en plus d'autres choses que nous avons apprises sur la voie", a-t-il déclaré. "Nous ne trouvions pas une bonne indication d'une seule protéine dans cette estimation. Cependant, nous avons remarqué la présence de deux composants de la moitié de la taille de notre estimation, et nous avons pensé qu'il y avait peut-être deux sous-unités."
D'autres tests protéomiques et génétiques ont confirmé leur idée et révélé les gènes impliqués. Leur travail a révélé que les sous-unités protéiques ont également une structure intéressante. Ils forment ce qu'on appelle le pli de Rossmann, du nom du regretté professeur Purdue et biologiste structural renommé Michael Rossmann.
"Purdue est partout dans le pétunia", a déclaré Dudareva. « Cette découverte est la plus récente. Nous avons maintenant cartographié presque tous les gènes et voies responsables des composés odorants du pétunia. Voir également en son sein des protéines qui incarnent une structure découverte et nommée d'après un collègue membre du corps professoral ajoute une connexion spéciale. C'est beau."
Référence :"Une enzyme hétérodimérique peroxysomale est impliquée dans la synthèse de benzaldéhyde dans les plantes" par Xing-Qi Huang, Renqiuguo Li, Jianxin Fu et Natalia Dudareva, 15 mars 2022, Nature Communications .
DOI :10.1038/s41467-022-28978-2
Outre Dudareva et Huang, Renqiuguo Li et Jianxin Fu ont participé à la recherche et sont co-auteurs de l'article.
La National Science Foundation (IOS-1655438) et l'USDA National Institute of Food and Agriculture (Hatch Project number 17784) ont financé cette recherche.
