Krompir nije samo izvor dijetalnih ugljikohidrata za ljude, već i izvor škroba za brojne industrijske namjene. Naučnici A&M AgriLife Texas proučavaju kako promijeniti omjer dva molekula škroba u krompiru - amiloze i amilopektina - kako bi se povećala upotreba usjeva u kulinarstvu i industriji.
Na primjer, voštani krumpir s visokim sadržajem amilopektina koristi se u proizvodnji bioplastike, aditiva za hranu, ljepila i alkohola.
Dva rada nedavno objavljena u Međunarodnom časopisu za molekularne nauke i kulturu biljnih ćelija, tkiva i organa istražuju kako CRISPR tehnologija može poboljšati korištenje krompira.
Oba rada uključuju rad Stephanie Toinga, dr., koja je bila diplomirani student u laboratoriji Kirti Rathor, Ph.D., AgriLife Plant Biotehnolog na Texas A&M Plant Genomics and Biotechnology Institute i Department of Soils. Koautor oba rada bila je i Isabelle Weils, dr., uzgajivačka krompira u AgriLife Research-u na Texas A&M Department of Horticultural Science.
“Informacije i znanje koje smo stekli iz ove dvije studije pomoći će nam da unesemo druge poželjne osobine u ovaj vrlo važan usjev”, rekao je Rathor.
Potato Facts
Krompir se uzgaja u preko 160 zemalja na 40,8 miliona hektara i osnovna je hrana za više od milijardu ljudi.
Krompir srednje veličine sadrži oko 160 kalorija, uglavnom dobivenih iz škroba, kaže Rathor, zbog čega su gomolji važan izvor energije za mnoge ljude širom svijeta. Krompir sadrži i druge esencijalne nutrijente, uključujući vitamine i minerale.
Škrob je od ključnog značaja za dijetetsku i industrijsku upotrebu.
Količina škroba u gomoljima krompira je glavni faktor u određivanju upotrebe krompira.
Krompir s visokim sadržajem škroba se često koristi za pravljenje prerađene hrane poput pomfrita, čipsa i sušenog krompira, kaže Wales.
Krompir sa niskim i srednjim sadržajem škroba se često koristi svjež ili kao konzumni krompir, kaže ona. Za svježu konzumaciju gomolja, dodatni važni faktori su izgled gomolja, uključujući teksturu pokožice, boju pokožice, boju mesa i oblik gomolja. Nedavno su se pojavile posebne sorte krompira raznih oblika, poput baby; sa crvenom, ljubičastom ili žutom kožom i mesom postaju popularni zbog lakoće pripreme i povećane nutritivne vrijednosti.
Osim toga, etanol se može proizvesti iz krumpirovog škroba za gorivo ili alkoholna pića; biorazgradiva plastična zamjena; ili ljepila, veziva, agensi za teksturiranje i punila za farmaceutsku, tekstilnu, drvnu i papirnu industriju i druge sektore privrede.
Za industrijsku primjenu, važno je uzeti u obzir količinu i vrstu škroba u krumpiru.
Toinga vjeruje da su škrobovi s visokim sadržajem amilopektina poželjni za hranu i druge industrijske namjene zbog svojih jedinstvenih funkcionalnih svojstava. Na primjer, takvi škrobovi su poželjni oblik za upotrebu kao stabilizator i zgušnjivač u hrani i kao emulgator u preljevima za salatu. Zbog svoje stabilnosti smrzavanja i odmrzavanja, amilopektinski škrob se koristi u smrznutoj hrani. Osim toga, krompir bogat amilopektinskim škrobom proizvodi više razine etanola u usporedbi s krumpirom s drugim škrobom.
Prednosti uzgoja krompira sa odabranim škrobom
Toinga kaže da bi razvoj sorti krompira modificiranih škrobom mogao otvoriti nove mogućnosti. Krompir koji ima visok sadržaj amilopektina i malo amiloze, kao što je genski uređen Yukon Gold koji je opisala u Međunarodnom časopisu za molekularne nauke, ima industrijsku upotrebu izvan svoje tradicionalne upotrebe.
Nasuprot tome, krompir sa visokim nivoom amiloze i niskim nivoom amilopektina bio bi poželjan za ljudsku ishranu, rekao je Wales. Amiloza djeluje poput vlakana i ne oslobađa glukozu tako lako kao amilopektin, što rezultira nižim glikemijskim indeksom i čini krompir ukusnijim za osobe s dijabetesom.
CRISPR/Cas9 stvara nove mogućnosti
Tehnologija CRISPR/Cas9 proširila je kutiju alata koja je dostupna uzgajivačima i pruža direktnija i brža sredstva za ugrađivanje poželjnih osobina u popularne komercijalne sorte usjeva, primjećuje Weils. Tradicionalni uzgoj je dug proces koji može trajati 10-15 godina.
Osim toga, zbog složene prirode genoma krompira, stvaranje novih sorti sa pravim skupom željenih osobina predstavlja izazov za konvencionalni uzgoj, kaže ona. Molekularne tehnologije su povećale efikasnost selekcije, a uređivanje gena pomoću CRISPR/Cas9 tehnologije dodaje još jedan sloj složenosti.
Poboljšana sorta Yukon Gold
Među različitim sortama krompira ocjenjivanim u prvoj studiji, Yukon Gold se najbolje regenerirao, pa je korišten u drugoj studiji. Rezultat je bio krompir sa visokim sadržajem amilopektina i niskim sadržajem amiloze u škrobu.
"Jedna od nokautiranih biljaka, T2-7, pokazala je normalan rast i karakteristike prinosa, ali je potpuno lišena amiloze", rekao je Toinga.
Gomoljasti škrob, T2-7, ima industrijsku primjenu u papirnoj i tekstilnoj industriji kao ljepilo/vezivo, bioplastika i proizvodnja etanola. Skrob gomolja ovog eksperimentalnog uzorka, zbog svoje otpornosti na smrzavanje i odmrzavanje bez potrebe za kemijskim modifikacijama, također bi trebao biti koristan u proizvodnji smrznute hrane. Krompir s amilopektinom kao jedinim oblikom škroba također bi trebao dati više etanola za industrijsku upotrebu ili za proizvodnju alkoholnih pića.
Kao sljedeći korak u ovim studijama, pristup T2-7 je samooprašivan i ukršten sa donorskim sojem Yukon Gold i drugim klonovima krompira kako bi se eliminirali transgeni elementi.