سیب زمینی نه تنها منبع کربوهیدرات غذایی برای انسان است، بلکه منبعی از نشاسته برای مصارف صنعتی متعدد است. دانشمندان A&M AgriLife تگزاس در حال مطالعه چگونگی تغییر نسبت دو مولکول نشاسته در سیب زمینی - آمیلوز و آمیلوپکتین - برای افزایش مصارف آشپزی و صنعتی این محصول هستند.
به عنوان مثال، سیب زمینی مومی با محتوای آمیلوپکتین بالا در تولید پلاستیک های زیستی، افزودنی های غذایی، چسب ها و الکل استفاده می شود.
دو مقاله اخیراً در مجله بینالمللی علوم مولکولی و کشت سلولهای گیاهی، بافت و اندام منتشر شده است که نشان میدهد چگونه فناوری CRISPR میتواند استفاده از سیبزمینی را بهبود بخشد.
هر دو مقاله شامل کارهای انجام شده توسط استفانی توینگا، Ph.D.، که دانشجوی کارشناسی ارشد در آزمایشگاه Kirti Rathor، Ph.D.، بیوتکنولوژیست گیاهی AgriLife در موسسه ژنومیک و بیوتکنولوژی گیاهی تگزاس A&M و دپارتمان خاک بود. همچنین ایزابل ویلز، دکترا، پرورش دهنده سیب زمینی در تحقیقات AgriLife در بخش علوم باغبانی A&M تگزاس، یکی از نویسندگان هر دو مقاله بود.
راتور گفت: "اطلاعات و دانشی که از این دو مطالعه به دست آورده ایم به ما کمک می کند تا سایر صفات مطلوب را در این محصول بسیار مهم معرفی کنیم."
حقایق سیب زمینی
سیب زمینی در بیش از 160 کشور در 40,8 میلیون هکتار کشت می شود و غذای اصلی بیش از یک میلیارد نفر است.
راتور می گوید یک سیب زمینی متوسط حاوی حدود 160 کالری است که بیشتر از نشاسته به دست می آید، به همین دلیل است که غده ها منبع مهم انرژی برای بسیاری از مردم در سراسر جهان هستند. سیب زمینی همچنین حاوی سایر مواد مغذی ضروری از جمله ویتامین ها و مواد معدنی است.
نشاسته هم برای مصارف غذایی و هم برای مصارف صنعتی اهمیت کلیدی دارد.
مقدار نشاسته در غده های سیب زمینی عامل اصلی در تعیین میزان مصرف سیب زمینی است.
ولز می گوید، سیب زمینی با نشاسته بالا اغلب برای تهیه غذاهای فرآوری شده مانند سیب زمینی سرخ شده، چیپس و سیب زمینی خشک استفاده می شود.
او می گوید که سیب زمینی با نشاسته کم و متوسط اغلب به صورت تازه یا به عنوان سیب زمینی سفره استفاده می شود. برای مصرف تازه غده، فاکتورهای مهم دیگر ظاهر غده از جمله بافت پوست، رنگ پوست، رنگ گوشت و شکل غده است. اخیراً انواع خاصی از سیب زمینی با اشکال مختلف ظاهر شده است، مانند بچه؛ با پوست و گوشت قرمز، بنفش یا زرد به دلیل سهولت در تهیه و افزایش ارزش غذایی آنها محبوبیت زیادی پیدا می کنند.
علاوه بر این، اتانول را می توان از نشاسته سیب زمینی برای سوخت یا نوشیدنی های الکلی تولید کرد. جایگزین پلاستیک زیست تخریب پذیر؛ یا چسبها، چسبها، عوامل بافتدهنده و پرکنندهها برای صنایع داروسازی، نساجی، چوب و کاغذ و سایر بخشهای اقتصاد.
برای کاربردهای صنعتی، در نظر گرفتن مقدار و نوع نشاسته در سیب زمینی مهم است.
Toinga معتقد است که نشاسته آمیلوپکتین بالا به دلیل خواص عملکردی منحصربهفردشان برای مصارف غذایی و سایر مصارف صنعتی مطلوب هستند. به عنوان مثال، این گونه نشاسته ها برای استفاده به عنوان تثبیت کننده و غلیظ کننده در غذاها و به عنوان امولسیفایر در سس های سالاد، ترجیح داده می شوند. نشاسته آمیلوپکتین به دلیل پایداری در انجماد و ذوب در غذاهای منجمد استفاده می شود. علاوه بر این، سیب زمینی های غنی از نشاسته آمیلوپکتین در مقایسه با سیب زمینی با سایر نشاسته ها، سطوح بالاتری اتانول تولید می کنند.
فواید پرورش سیب زمینی با نشاسته انتخابی
Toinga می گوید توسعه انواع سیب زمینی اصلاح شده با نشاسته می تواند فرصت های جدیدی را ایجاد کند. سیب زمینی هایی که آمیلوپکتین زیاد و آمیلوز کمی دارند، مانند یوکان گلد ویرایش شده ژنی که او در مجله بین المللی علوم مولکولی توضیح داد، کاربردهای صنعتی فراتر از مصارف سنتی خود دارند.
ولز گفت، در مقابل، سیب زمینی با سطوح آمیلوز بالا و آمیلوپکتین کم برای مصرف انسان مطلوب است. آمیلوز مانند فیبر عمل می کند و گلوکز را به راحتی آمیلوپکتین آزاد نمی کند، در نتیجه شاخص گلیسمی پایین تری دارد و سیب زمینی را برای افراد دیابتی خوش طعم تر می کند.
CRISPR/Cas9 فرصت های جدیدی ایجاد می کند
ویلز خاطرنشان میکند که فناوری CRISPR/Cas9 جعبه ابزار موجود برای پرورشدهندگان را گسترش داده است و ابزار مستقیمتر و سریعتری برای ترکیب صفات مورد نظر در انواع محصولات تجاری محبوب فراهم میکند. پرورش سنتی یک فرآیند طولانی است که می تواند 10-15 سال طول بکشد.
وی گفت: علاوه بر این، به دلیل ماهیت پیچیده ژنوم سیب زمینی، ایجاد انواع جدید با مجموعه مناسبی از صفات مطلوب، چالشی برای اصلاح سنتی است. فناوریهای مولکولی کارایی انتخاب را افزایش دادهاند و ویرایش ژن با استفاده از فناوری CRISPR/Cas9 لایه دیگری از پیچیدگی را اضافه میکند.
تنوع بهبود یافته یوکان گلد
در میان انواع مختلف سیب زمینی که در مطالعه اول مورد ارزیابی قرار گرفتند، Yukon Gold بهترین را احیا کرد، بنابراین در مطالعه دوم مورد استفاده قرار گرفت. نتیجه سیب زمینی با محتوای آمیلوپکتین بالا و مقدار کمی آمیلوز در نشاسته بود.
Toinga گفت: "یکی از گیاهان حذف شده، T2-7، ویژگی های رشد و عملکرد طبیعی را نشان داد اما کاملاً فاقد آمیلوز بود."
نشاسته غده، T2-7، کاربردهای صنعتی در صنایع کاغذ و نساجی به عنوان چسب / چسب، پلاستیک زیستی و تولید اتانول دارد. نشاسته غده این نمونه آزمایشی به دلیل مقاومت در برابر انجماد و ذوب بدون نیاز به اصلاحات شیمیایی باید در تولید غذاهای منجمد نیز مفید باشد. سیب زمینی با آمیلوپکتین به عنوان تنها شکل نشاسته نیز باید اتانول بیشتری برای مصارف صنعتی یا تولید نوشیدنی های الکلی تولید کند.
به عنوان گام بعدی در این مطالعات، T2-7 خود گرده افشانی شد و با سویه اهداکننده یوکان گلد و سایر کلون های سیب زمینی برای از بین بردن عناصر تراریخته تلاقی داده شد.