Jednym z możliwych rozwiązań jest syntetyzowanie substancji zapachowych, lecz jest to rozwiązanie niedoskonałe, pozbawiające olejek waloru naturalności. A co jeśli udałoby się zmusić rośliny do większej produkcji, ale bez sięgania po „opcję nuklearną”, jaką jest modyfikacja genetyczna?

Nad tym problemem postanowiły pochylić się doktorantka mgr inż. Dominika Andrys oraz jej promotorka dr hab. Danuta Kulpa z Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego. – Skład olejków eterycznych może ulegać zmianom ze względu na czynniki środowiskowe, m.in. pochodzenie rośliny, nasłonecznienie czy warunki wzrostu. Inną kompozycję mają również olejki pozyskane z lawendy namnażanej metodą in vitro. Dodatkowo można wpłynąć zarówno na ich skład, jak i ilość, podając roślinie substancje wytwarzane naturalnie w reakcji na stres, tj. podczas zranienia czy infekcji – mówi badaczka.

Kultury in vitro są metodą pozwalającą w szybki sposób na uzyskanie dużej ilości roślin. Nie trzeba do tego nawet nasion – wystarczą kawałki żywych roślin (tzw. eksplantaty), które w odpowiednich warunkach można pobudzić do wzrostu. Takim fragmentom trzeba tylko zapewnić odpowiednią pożywkę, a następnie umieścić w fitotronie – pomieszczeniu zapewniającym stałe warunki hodowli, w tym temperaturę, wilgoć i naświetlenie. Cieplarniane warunki służą do tego, aby lawenda nie musiała się niczym przejmować, tylko mogła nieskrępowanie rosnąć. – W ten sposób można rozmnożyć praktycznie każdą roślinę – tłumaczy mgr inż. Andrys.

Rutynowo do hodowli roślin in vitro wykorzystuje się tzw. pożywkę MS, nazwaną tak na cześć Toshio Murashigego oraz Folke Skooga, którzy opracowali jej skład w 1962 r. Receptura jest powszechnie znana, więc laboratoria biotechnologiczne wytwarzają ją sobie na miejscu, gdy zajdzie potrzeba.

Pytanie „w jaki sposób zestresować lawendę” znaczy zatem w rzeczywistości: w jaki sposób zmodyfikować pożywkę MS, czyli co do niej dodać i w jakim stężeniu, aby potraktowane nią rośliny zaczęły produkować więcej olejków eterycznych (oraz żeby miały one lepsze właściwości antyoksydacyjne oraz antymikrobiologiczne). Takimi domieszkami są substancje stresogenne. W warunkach naturalnych rośliny wydzielają je w reakcji np. na infekcje. Należą do nich m.in. kwas jasmonowy, który w naturalnych warunkach gromadzi się w zranionych tkankach roślinnych. Kluczowym elementem badań było nie tylko to, czy rośliny zaczną się pod wpływem stresu zachowywać w odpowiedni sposób, ale też ile tego stresu im zaaplikować. Jak wiadomo, nadmiar stresu może być szkodliwy.

W trakcie badań potwierdzono, że poddana stresowi lawenda produkuje więcej olejku eterycznego. – To nie są duże ilości, bo potrzeba naprawdę dużo lawendowego suszu, aby uzyskać komercyjne ilości olejku. W takiej skali ten efekt zaczyna mieć znaczenie – mówi mgr inż. Andrys. Co więcej, badania składu olejku pozyskanego z zestresowanych roślin wykazały zmianę składu chemicznego, a konkretnie proporcji kilkudziesięciu związków składających się na olejek lawendowy. Co ciekawe, nie wpływa to znacząco na zapach olejku – przynajmniej nie w sposób wyczuwalny dla człowieka.

Skąd wiadomo, że pozyskany z takich roślin olejek ma lepsze właściwości antymikrobiologiczne? Oczywiście z testów na bakteriach – zaprojektowanych w taki sposób, aby sprawić mikrobom nieprzyjemności. Hodowla bakterii jest bardzo łatwa – wszystko, czego potrzeba, to szalka (zwana szalką Petriego) z pożywką (by miały co jeść) i ciepłe miejsce na noc. Jeśli zapewnimy im odpowiednie warunki do rozwoju, chowając szalkę na noc w cieplarce, rano będzie pokryta „piegami” – to kolonie powstałe z pojedynczych bakterii, które namnożyły się w nocy.

Jeżeli do takiej hodowli dodamy substancję o działaniu antymikrobiologicznym, to w jej pobliżu kolonie nie powinny powstać: im większa strefa zahamowania wzrostu, tym skuteczniejsza substancja. Dlatego mgr inż. Andrys na posianych bakteriami pożywkach umieszczała 6-milimetrowe krążki bibułowe nasączane olejkami eterycznymi wyizolowanymi zarówno z lawendy rosnącej w warunkach naturalnych, jak i zestresowanej w kulturach in vitro. Po 24 godzinach porównywała, jak duża jest bezbakteryjna strefa wokół krążków. W przypadku olejku pozyskanego z roślin hodowanych na zmodyfikowanej pożywce była znacznie większa.

Opracowana przez szczecińskie badaczki technologia pozyskiwania olejku eterycznego może mieć zastosowanie w branży farmaceutycznej i kosmetycznej. Jak mówi badaczka, wraz z rosnącą popularnością kosmetyków naturalnych i zazwyczaj braku w nich konserwantów coraz silniejszy będzie trend poszukiwania sposobów na wydłużenie ich przydatności do użycia. Ekologiczne kosmetyki charakteryzują się krótszym terminem ważności, a konsumentom nie zawsze udaje się wykorzystać całość produktu i są zmuszeni wyrzucić część kosztownego kosmetyku, co zmniejsza ich rynkową atrakcyjność. W związku z tym każda metoda, która pozwoli w sposób naturalny przedłużyć ich żywotność – a przy okazji polepszy właściwości – może być atrakcyjna.

Eureka! DGP

Trwa czwarta edycja konkursu „Eureka! DGP – odkrywamy polskie wynalazki”, do którego zaprosiliśmy polskie uczelnie, instytuty badawcze i jednostki naukowe PAN. Do 16 czerwca w Magazynie DGP będziemy opisywać wynalazki nominowane przez naszą redakcję do nagrody głównej, wybrane spośród 68 nadesłanych przez uczelnie i instytuty.

Rozstrzygnięcie konkursu nastąpi pod koniec czerwca. Nagrodą jest 30 tys. zł dla zespołu, który pracował nad zwycięskim wynalazkiem, ufundowane przez Mecenasa Polskiej Nauki – firmę Polpharma – oraz kampania promocyjna dla uczelni lub instytutu o wartości 50 tys. zł w mediach INFOR Biznes (wydawcy Dziennika Gazety Prawnej) ufundowana przez organizatora.