Зад този нарастващ интерес стои тимокинонТова съединение, с антиоксидантна и противовъзпалителна активност, се счита за обещаващо в области като сърдечно-съдови заболявания, диабет и изследвания на рака. Сортовете, култивирани днес, особено в Египет, обаче имат относително ниски нива на тази молекула, което изисква големи земеделски площи за получаване на малки количества качествено масло. Това увеличава разходите за неговото използване и възпрепятства разширяването му като печеливша култура в Европа.
Предизвикателството при измерването на тимохинон в черен кимион
За получаване на растения от черен кимион с повече тимохинон Необходимо е да се идентифицират, в рамките на една и съща колекция от семена, кои семена съдържат най-високи нива на тази активна съставка. Досега този процес разчиташе на високоефективна течна хроматография (HPLC) - много прецизна, но бавна и трудоемка техника, която включва раздробяване на зърната, използване на химически разтворители и работа в специализирани лаборатории.
С традиционния метод, програмите за генетично подобрение едва успяваха да обработят около 30 проби дневноТова е малък брой, като се има предвид, че изборът на най-добрите линии изисква сравняване на стотици или дори хиляди растения. Освен това, унищожаването на семената предотвратява повторната им употреба за сеитба, което е особено проблематично при култура с нисък добив на растение.
Това пречка ограничава както изследванията, така и възможността за адаптиране на отглеждането на черен кимион до нови земеделски райони, включително различни региони на Испания. На практика големи площи с черен кимион остават концентрирани в страни като Египет, предназначени за избран пазар на гурме храни и фармацевтични продукти.
На този фон, екип от Институт за устойчиво земеделие на Кордоба (IAS-CSIC), интегрирана в Групата за генетично подобрение на маслодайните култури, направи методологичен скок: валидира бърз, чист и неразрушителен инструмент за оценка на съдържанието на тимохинон в цели семена за секунди.
Инициативата, финансово подкрепена от Министерство на университетите, изследванията и иновациите на регионалното правителство на Андалусия и европейските фондове FEDER, има за цел да улесни получаването на сортове с профил, по-богат на здравословни съединения, и в средносрочен план да насърчи установяването на черния кимион като селскостопанска алтернатива в Испания.
NIRS спектроскопия: „оптичен пръстов отпечатък“ на черен кимион
Новата техника се основава на близка инфрачервена спектроскопия (NIRS)Тази система анализира как пробата отразява светлината, когато е осветена с близко инфрачервено лъчение. Всяко семе връща различна комбинация от дължини на вълните в зависимост от химичния си състав, подобно на оптичен пръстов отпечатък.
Чрез записване на този сигнал и свързването му с действителните количества тимохинон, получени чрез HPLC, изследователите са изградили калибровъчен модел Той е способен да предскаже с висока надеждност съдържанието на това съединение в новите семена, без да е необходимо да бъдат унищожавани. Процесът минимизира генерирането на отпадъци, като елиминира нуждата от разтворители и химически реактиви.
В проведените тестове екипът от Кордоба анализира повече от 200 проби черен кимион на денТова увеличава работния капацитет шест пъти в сравнение с традиционните методи. Тази разлика в темпото е от решаващо значение за проекти за генетично подобрение, където размерът на изследваната популация определя колко бързо може да се постигне напредък при селекцията на нови линии.
В продължение на три последователни вегетационни периода, специалисти изследвали 780 партиди семена. Първо, те определили действителното им съдържание на тимохинон с помощта на HPLC и след това сравнили тези стойности с показанията, получени чрез NIRS. Моделът показал особено силна производителност, когато били включени данни от множество реколти, което показва, че актуализиране на калибрирането с новите проби го прави по-устойчив на променливостта на културите.
Един от ключовите тестове включваше проверка дали NIRS може бързо да открие кои семена принадлежат към групата с най-високо съдържание на тимохинон. Чрез сравняване на резултатите с референтни анализи, авторите на изследването наблюдаваха, че при правилно калибриране техниката съвпада до [определен процент]. 100% при избора на най-богатите проби, нещо от съществено значение за напредъка в програмите за кръстосване и подобряване.
Сортът „TMQ Vita“: черен кимион с троен тимохинон
Практическото приложение на този подход не е останало в теоретичната сфера. Благодарение на комбинацията от HPLC и NIRS, групата IAS-CSIC е получила първият подобрен сорт черен кимион фокусиран върху тимохинон, наречен „TMQ Vita“.
Според данни, публикувани от регионалното правителство на Андалусия и фондация „Дескубре“, този нов растителен материал представлява съдържание на тимохинон приблизително три пъти в сравнение със сортовете, които се култивират често в момента. Това означава, че за да се получи същото количество активна съставка, ще е необходима много по-малка засадена площ.
Сортът „TMQ Vita“ в момента е в процес на регистрация в Служба на Общността за сортове растения (CPLO) на Европейския съюз, органът, отговорен за защитата на новите сортове растения в ЕС. Тази административна стъпка е от съществено значение за бъдещата им търговска експлоатация и за да се гарантира, че земеделските производители и компаниите за семена могат да работят с правни гаранции.
По думите на изследователя от IAS Леонардо Веласко, водещ автор на изследването, публикувано в научното списание молекулиСъвременните сортове черен кимион имат ниски нива на тимохинон, така че получаването на един литър масло изисква големи площи за отглеждане. Ако новият сорт утрои наличието на това съединение, Производството на петрол става по-ефективно и икономичнокоето прави въвеждането на културата по-привлекателно в райони като Андалусия или други средиземноморски региони.
В допълнение към „TMQ Vita“, екипът работи върху продължаването разширяване на базата данни от анализирани семена, за да се усъвършенства NIRS моделът и да се идентифицират други генетични комбинации от интерес. Колкото по-голямо е разнообразието от включени проби, толкова по-точно е прогнозирането на съдържанието на тимохинон и толкова по-лесно ще бъде постигането на напредък в получаването на нови високостойностни линии.
Към култура от черен кимион, адаптирана към Испания
Една от основните цели на проекта е агрономически адаптирайте черния кимион към условията на отглеждане в Испания. В момента растението се отглежда в малък мащаб, с известно присъствие в Египет и други страни от източното Средиземноморие, където е предназначено за износ за гурме пазари и за производство на фармацевтични препарати и хранителни добавки.
С по-богати на тимохинон сортове и система за бърз анализ като NIRS, възможността за установяване на черния кимион като... нова алтернативна култура в испанските ферми. За фермерите и кооперативите това би могло да представлява начин за диверсифициране, отдалечавайки се от вече широко разпространените култури, с краен продукт, характеризиращ се с употребата му в ароматни масла, подправки за висша кухня и натурални здравословни формули.
Изследването предлага също така, в средносрочен план, разработването на преносими сензори Базирани на близките инфрачервени дължини на вълните, които са най-чувствителни към наличието на тимохинон, тези устройства, по-прости и по-евтини от лабораторното оборудване, биха позволили тестване на качеството на семената директно на полето, в складове или по време на промишлена обработка, без да е необходимо изпращане на проби до централизирани лаборатории.
На практика, имайки мобилни инструменти Този тип система би позволила по-бързото вземане на решения относно селекцията, съхранението или предлагането на пазара на черен кимион, като по този начин се намали времето за чакане и се подобри контролът на качеството по цялата верига на създаване на стойност, от парцела до окончателното опаковане на маслото или семената.
Работата, извършена в Кордоба, е в съответствие с европейските политики на устойчиво земеделиеТези инициативи насърчават диверсификацията на културите, намаляват употребата на химикали в лабораториите и се фокусират върху сортове с по-висока хранителна или функционална стойност. Финансовата подкрепа от регионалното правителство на Андалусия и Европейския фонд за регионално развитие (ЕФРР), предоставяна чрез проекта Qualifica QUAL21_023 IAS, подчертава институционалния интерес към този вид иновации.
По-голяма ефективност, по-малко въздействие върху околната среда и добавена стойност
Преминаването от класически аналитични методи, базирани на разтворители и разрушаване на семената, към технология като NIRS има пряко въздействие върху екологична устойчивост на процеса на генетично усъвършенстване на черния кимион. Той намалява обема на химическите отпадъци, намалява консумацията на реагенти и скъсява времето за подготовка на пробите.
Тази ефективност се изразява и в най-добра употреба от самите семена. Тъй като не е необходимо да се смачкват за изследване, единиците с най-обещаващи резултати могат да бъдат използвани повторно в последващи посеви или в контролирани кръстоски, нещо особено ценно в началните етапи на развитие на нов сорт.
Успоредно с това, имайки линии с високо съдържание на тимохинон Това отваря вратата към продукти с по-висока добавена стойност за хранително-вкусовата промишленост и за малки индустрии, специализирани в специални масла или натурални добавки. Масло от черен кимион с по-висока концентрация на активни съставки би могло да бъде по-привлекателно както за високата кухня, така и за някои фармацевтични приложения, винаги в рамките на действащите разпоредби.
Андалуските власти подчертават, че този напредък допринася за постигането на двойна цел: от една страна, за укрепване на по-устойчиво и диверсифицирано селско стопанство; от друга страна, генериране на нови икономически възможности свързани с култури, които са по-рядко срещани на полуострова, но имат дълга традиция в други региони на Средиземноморието и Близкия изток.
Черният кимион, свързан от векове с традиционната кухня и домашните средства, би могъл да заеме нова роля в андалусийската и испанската провинция. Комбинацията от Аналитични иновации, генетично подобрение и институционална подкрепа Това поставя културата в интересна позиция да еволюира от малцинствена употреба към по-стабилно присъствие в европейските ферми, със специфични сортове, предназначени да увеличат максимално съдържанието на здравословни съединения и да оптимизират икономическото си използване.
