Mičigano valstijos universiteto mokslininkai atrado būdą, kaip sumažinti kancerogeno kiekį, susidarantį kepant stiebagumbius, kurie buvo laikomi šaltomis sąlygomis.

Mičigano valstijos universiteto profesorių Jimingo Jiango ir Davido Doschso vadovaujama mokslininkų komanda atrado pagrindinį tamsėjimo ir galimų sveikatos problemų, susijusių su šaltai laikomomis bulvėmis, mechanizmą.

Jų išvados buvo paskelbtos žurnale Augalinė ląstelėskelbia bulvių veislių, kurios gali būti laikomos šaltoje temperatūroje, vystymąsi, todėl galima gaminti sveikesnius ir skanesnius bulvių traškučius ir gruzdintas bulvytes.

Šių užkandžių rinka JAV kainuoja milijardus dolerių. Mičigano valstijoje – pirmaujančioje bulvių traškučiuose naudojamų bulvių gamintojoje – bulvių pramonės vertė kasmet siekia 240 mln.

Mičigano valstijos universiteto mokslininkai Davidas Dutchessas (kairėje) ir Jimingas Jiangas (dešinėje) augina bulvių augalus Mičigano valstijos universiteto šiltnamyje. Kreditas: Paulas Hendersonas / Mičigano valstijos universitetas

Tačiau ūkininkai negali auginti derliaus ištisus metus, o užkandžių gamintojams reikia nuolatinio šviežių bulvių tiekimo, kad patenkintų jų poreikius. Laikant bulves šaldytuve, traškučių ir gruzdintų bulvyčių gamintojai gaus tai, ko jiems reikia, tačiau žema temperatūra taip pat sukelia procesą, vadinamą šalčio sukeltu saldinimu arba CIS, kuris paverčia krakmolą cukrumi.

Apdorojant cukrumi pripildytus gumbus gaunamos tamsios gruzdintos bulvytės ir bulvių traškučiai. Taip pat susidaro akrilamidas – kancerogeninis junginys, susidarantis apdorojimo aukštoje temperatūroje metu, o tai siejama su sveikatos problemomis, įskaitant padidėjusią vėžio riziką.

Nors yra būdų, kaip sumažinti cukrų šaltai laikomuose gumbuose, jie padidina išlaidas ir gali turėti įtakos galutinio produkto skoniui. Taigi, Jiangas ir jo kolegos sutelkė dėmesį į problemos esmę ir nuo pat pradžių dirbo augindami bulves, kurios nebuvo paveiktos NVS.

„Mes nustatėme specifinį geną, atsakingą už NVS, ir, dar svarbiau, atradome reguliavimo elementą, kuris jį įjungia esant šaltai temperatūrai”, – paaiškino Jiangas, MSU tyrimų fondo Augalų biologijos ir sodininkystės katedrų profesorius.

„Ištyrę, kaip šis genas įjungiamas ir išjungiamas, atveriame galimybę sukurti bulves, kurios natūraliai yra atsparios NVS ir todėl nesudarys toksiškų junginių.

Išjungę bulvių vakuolinės invertazės geną arba VInv, Mičigano valstijos universiteto mokslininkai parodė, kad kepant bulves, laikomas šaltoje temperatūroje, galima gauti sveikesnį ir patrauklesnį traškutį. Kreditas: pritaikyta iš Bhaskar, PB ir kt. Augalų fiziologija, 2010, 154(2), 939-948, https://doi.org/10.1104/pp.110.162545

Iš laboratorijos, į šiltnamį, į traškučių maišą

Daugiau nei dvidešimt metų bulvių tyrinėtojas Jiangas paskyrė savo karjerą šiai paslapčiai išspręsti.

Siekdamas išspręsti vieną iš aktualiausių problemų bulvių pramonėje, Jiangas Viskonsino-Madisono universitete pradėjo mažinti akrilamido kiekį bulvių traškučiuose ir bulvytėse. Ten Jiangas ir jo komanda 2010 m. paskelbė tyrimą, nustatantį pagrindinį geną, atsakingą už bulvių NVS. 2017 m. persikėlęs į Mičigano valstijos universitetą, Jiangas ir jo komanda stengėsi nustatyti šio geno elementus, kuriuos būtų galima modifikuoti, kad būtų sustabdytas šalčio sukeltas gėlinimas.

Jiang tyrimų grupė, kurią sudaro bendradarbiai MSU miestelyje ir kituose mokslinių tyrimų universitetuose, naudojo genų ekspresijos analizės, baltymų identifikavimo ir stipriklio kartografavimo derinį, kad nustatytų reguliavimo elementą, kuris kontroliuoja CIS geną.

„MSU bendradarbiaujanti tyrimų aplinka ir įrenginiai, įskaitant pasaulinio lygio bulvių auginimo programą, vadovaujamą Dave'o Doschso, prisidėjo prie šio tyrimo“, – sakė Jiangas. „Kiti mūsų žingsniai apima šių žinių naudojimą kuriant NVS atsparias bulvių linijas taikant genų redagavimo ar kitus veisimo metodus Dr. Duchso šiltnamiuose.

Mičigano valstijos universiteto agronomijos ūkyje mokslininkai augina sveikesnes ir skanesnes bulves. Kreditas: Paulas Hendersonas / Mičigano valstijos universitetas

Dutchzas, Mičigano valstijos universiteto bulvių auginimo ir genetikos programos vadovas, taikė Jiang sukurtą metodą, kad sustabdytų NVS per genų redagavimą.

„Visi mūsų įrenginiai yra miestelyje, todėl moksliniai tyrimai gali būti atliekami efektyviai“, – sakė hercogienė. „Bendradarbiaujant mums pavyko padaryti atradimą, kuris atveria kelią tiksliniams genetinės modifikacijos metodams, siekiant išauginti šalčiui atsparias bulvių veisles.

Galima šio tyrimo nauda neapsiriboja užkandžių kokybės gerinimu. Akrilamido susidarymo bulvėse mažinimas gali turėti įtakos kitiems perdirbtiems krakmolingiems maisto produktams. Be to, šalčiui atsparios bulvės gali būti lankstesnės sandėliuojant ir transportuojant, o tai gali sumažinti maisto švaistymą ir išlaidas.

Jiang mano, kad naujos cis atsparios bulvės gali būti parduodamos artimiausiu metu.

„Šis atradimas yra didelis pažanga mūsų supratimu apie bulvių evoliuciją ir jos poveikį maisto kokybei ir sveikatai”, – sakė Jiangas. „Tai gali paveikti kiekvieną bulvių traškučių maišelį visame pasaulyje.

Nuoroda: Xiaobiao Zhu, Airu Chen, Nathaniel M Butler, Zixian Zeng, Haoyang Xin, Lixia Wang, Zhaoyan Lv, Dani Eshel, David S. . Al-Dush ir Jiming Jiang, 2024 m. vasario 20 d. Augalinė ląstelė.
doi: 10.1093/plcell/koae050