Ученые обнаружили механизм предотвращения потемнения и риска для здоровья картофеля, хранящегося при низких температурах. Это прорыв, который обещает стать здоровой и вкусной закуской и решает проблему многомиллиардного рынка. Их исследование, в ходе которого был обнаружен ген, ответственный за холодное подслащение (CIS), может привести к созданию новых сортов картофеля, которые избегают образования акриламида, что принесет пользу индустрии снеков и потенциально сократит пищевые отходы и затраты.
Исследователи из Мичиганского государственного университета нашли способ снизить уровень канцерогенов, образующихся при жарке клубней, хранящихся в холодных условиях.
Совершив прорыв в индустрии закусок, группа ученых во главе с профессорами Мичиганского государственного университета Цзимином Цзяном и Дэвидом Дошсом обнаружила ключевой механизм потемнения и потенциальных проблем со здоровьем, связанных с хранением картофеля при низких температурах.
Их выводы были опубликованы в журнале Растительные клеткизнаменует собой разработку сортов картофеля, которые можно хранить при низких температурах, что приводит к производству более полезных и вкусных картофельных чипсов и картофеля фри.
Рынок этой закуски в США оценивается в миллиард долларов. В Мичигане – крупном производителе картофеля, используемого в картофельных чипсах – картофельная промышленность приносит 240 миллионов долларов в год.
Исследователи из Университета штата Мичиган Дэвид Датчесс (слева) и Цзимин Цзян (справа) выращивают картофель в теплице Университета штата Мичиган. Фото: Пол Хендерсон/Мичиганский государственный университет.
Но фермеры не могут выращивать урожай круглый год, и производителям закусок необходим запас свежего картофеля для удовлетворения своих потребностей. Хранение картофеля в холодильнике гарантирует, что производители чипсов и картофеля фри получат все, что им нужно, но низкие температуры также запускают процесс, называемый холодными искусственными подсластителями, или CIS, который превращает крахмал в сахар.
При переработке клубней, содержащих сахар, получаются картофель фри и картофельные чипсы темного цвета. Он также производит акриламид, канцерогенное соединение, образующееся при высокотемпературной обработке, которое связано с проблемами со здоровьем, включая повышенный риск развития рака.
Хотя существуют методы снижения содержания сахара в клубнях, хранящихся при холоде, они увеличивают затраты и могут повлиять на вкус конечного продукта. Итак, Цзян и его коллеги с самого начала сосредоточились на корне проблемы и попытались производить картофель, на который не влияет СНГ.
«Мы идентифицировали конкретный ген, ответственный за CIS, и, что более важно, обнаружили регуляторные элементы, которые активируют его при низких температурах», — пояснил Цзян, профессор НИФ МГУ на кафедре биологии растений и садоводства.
«Изучая, как эти гены включаются и выключаются, мы открываем возможность создания картофеля, который естественным образом устойчив к CIS и, следовательно, не будет производить токсичные соединения».
Отключив ген картофельной вакуолярной инвертазы, или VInv, исследователи из Университета штата Мичиган показали, что при жарке картофеля, хранящегося при низких температурах, можно получить более полезные и привлекательные чипсы. Источник: Адаптировано из Bhaskar, PB и др. Физиология растений, 2010, 154(2), 939-948, https://doi.org/10.1104/pp.110.162545.
Из лаборатории, в теплицу, в пакет чипсов.
Цзян, изучающий картофель более двадцати лет, посвятил свою карьеру разгадке этой загадки.
Чтобы решить одну из наиболее насущных проблем картофельной промышленности, Цзян начал свои усилия по снижению содержания акриламида в картофельных чипсах и картофеле фри в Университете Висконсин-Мэдисон. Там Цзян и его команда в 2010 году опубликовали исследование, в котором определили ключевой ген, ответственный за CIS картофеля. Переехав в Университет штата Мичиган в 2017 году, Цзян и его команда работали над выявлением элементов этого гена, которые можно было бы модифицировать, чтобы остановить опреснение воды, вызванное холодом.
Исследовательская группа Цзяна, в которую входят сотрудники из кампуса МГУ, а также из других исследовательских университетов, использовала комбинацию анализа экспрессии генов, идентификации белков и картирования энхансеров, чтобы идентифицировать регуляторные элементы, которые контролируют ген CIS.
«Совместная исследовательская среда и оборудование МГУ, в том числе программа мирового класса по селекции картофеля под руководством Дэйва Дошса, сыграли решающую роль в этом исследовании», — сказал Цзян. «Наши следующие шаги включают использование этих знаний для создания линий картофеля, устойчивых к CIS, посредством редактирования генов или других методов селекции у доктора Дакса».
Исследователи выращивают более полезный и вкусный картофель для закусок на агрономической ферме Мичиганского государственного университета. Фото: Пол Хендерсон/Мичиганский государственный университет.
Датч, будучи руководителем программы селекции и генетики картофеля в Университете штата Мичиган, применил методы, разработанные Цзяном, чтобы остановить CIS посредством редактирования генов.
«Все наши объекты расположены на территории кампуса, поэтому исследовательская работа может проводиться эффективно», — сказала герцогиня. «Благодаря нашему сотрудничеству мы смогли сделать открытия, которые открывают путь к целенаправленным подходам к генетической модификации для производства холодоустойчивых сортов картофеля».
Потенциальные преимущества этого исследования выходят за рамки простого улучшения качества закусок. Снижение образования акриламида в картофеле может повлиять на другие обработанные крахмалистые продукты. Кроме того, морозоустойчивый картофель обеспечивает большую гибкость при хранении и транспортировке, тем самым сокращая пищевые отходы и затраты.
Цзян считает, что новый цис-устойчивый картофель появится на рынке в ближайшем будущем.
«Это открытие представляет собой значительный прогресс в нашем понимании эволюции картофеля и ее влияния на качество продуктов питания и здоровье», — сказал Цзян. «Это потенциально может повлиять на каждый пакетик картофельных чипсов во всем мире».
Ссылка: «Молекулярное рассечение эндогенного энхансера, который регулирует индуцируемую холодом экспрессию гена вакуолярной инвертазы в картофеле», авторы Сяобяо Чжу, Айру Чен, Натаниэль М. Батлер, Цзысянь Цзэн, Хаоян Синь, Лися Ван, Чжаоян Лв, Дэни Эшель, Дэвид С. Аль-Душ и Цзимин Цзян, 20 февраля 2024 г., Растительные клетки.
doi: 10.1093/plcell/koae050
2024-02-22 10:41:44
1708602436
#Ученые #открыли #секрет #вкусных #полезных #картофельных #чипсов
