Совершив прорыв в индустрии закусок, группа ученых под руководством профессоров Мичиганского государственного университета Цзимин Цзян и Дэвида Доучса обнаружили ключевой механизм потемнения картофеля и потенциальных проблем для здоровья, связанных с хранением его в холодильнике.
Их выводы, опубликованные 20 февраля в журнале The Plant Cell, обещают создание сортов картофеля, которые можно хранить при низких температурах и которые позволят получать более полезные и вкусные чипсы и картошку фри.
Рынок этих снеков в США оценивается в миллиарды долларов. В Мичигане — ведущем в стране производителе картофеля для чипсов — картофельная промышленность ежегодно оценивается в 240 миллионов долларов.
Но фермеры не могут выращивать урожай круглый год, и производителям закусок нужны постоянные поставки свежей картошки, чтобы удовлетворять свои потребности. Хранение картофеля в холодильнике гарантирует производителям чипсов и жаркого то, что им нужно, но низкие температуры также запускают процесс, называемый подслащиванием, вызванным холодом, или CIS, который превращает крахмалы в сахара.
Обработка клубней с добавлением сахара приводит к потемнению картофеля фри и чипсов. При этом также образуется 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 в холодильнике, они увеличивают стоимость и могут повлиять на вкус конечного продукта. Поэтому Цзян и его коллеги сосредоточились на корне проблемы и начали работать над картофелем, на который CIS не влияет.
“Мы идентифицировали специфический ген, ответственный за CIS, и, что более важно, мы обнаружили регулирующий элемент, который включает его при низких температурах”, – объяснил Цзян, профессор Фонда МГУ на кафедрах биологии растений и садоводства.
“Изучая, как включается и выключается этот ген, мы открываем возможность получения картофеля, который от природы устойчив к CIS и, следовательно, не будет производить токсичных соединений”.
От лаборатории до теплицы и пакета для чипсов
Цзян, исследователь картофеля более 20 лет, посвятил свою карьеру решению этой головоломки.
В качестве одной из наиболее актуальных проблем в картофельной промышленности Цзян начал свою работу по минимизации содержания акриламида в картофельных чипсах и картошке фри в Университете Висконсин-Мэдисон. В 2010 году Цзян и его команда опубликовали статью, в которой определили ключевой ген, ответственный за ЦИС картофеля. Переехав в МГУ в 2017 году, Цзян и его команда работали над тем, чтобы точно определить, какие элементы этого гена можно модифицировать, чтобы остановить процесс подслащивания, вызванный холодом.
Исследовательская группа Цзяна, в которую входят сотрудники из кампуса МГУ, а также из других исследовательских университетов, использовала комбинацию анализа экспрессии генов, идентификации белка и картирования энхансера, чтобы точно определить регуляторный элемент, контролирующий ген CIS.
“Исследовательская среда и оборудование для совместных исследований МГУ, включая программу разведения картофеля мирового класса, возглавляемую доктором Дэйвом Доучсом, сыграли важную роль в этом исследовании”, – сказал Цзян. “Наши следующие шаги включают использование этих знаний для создания ЦИС-устойчивых линий картофеля с помощью редактирования генов или других методов селекции в теплицах доктора Доуча”.
Руководитель Программы селекции и генетики картофеля МГУ, Доучес применил на практике метод, разработанный Цзяном, чтобы остановить ЦИС путем редактирования генов.
“Все наше оборудование находится на территории кампуса, поэтому исследовательская работа может проводиться эффективно”, – сказал Доучс. “Благодаря нашему сотрудничеству мы смогли сделать открытие, которое открывает путь к целенаправленным подходам генетической модификации для создания холодостойких сортов картофеля”.
Потенциальные преимущества этого исследования выходят за рамки улучшения качества закусок. Снижение образования акриламида в картофеле может иметь последствия для других обработанных крахмалистых продуктов. Кроме того, морозостойкий картофель может обеспечить большую гибкость при хранении и транспортировке, потенциально сокращая количество пищевых отходов и затрат.
Цзян считает, что новый картофель с ЦИС-устойчивостью может появиться в продаже в ближайшем будущем.
“Это открытие представляет собой значительный прогресс в нашем понимании развития картофеля и его последствий для качества продуктов питания и здоровья, – сказал Цзян. – Оно потенциально может повлиять на каждый пакет картофельных чипсов по всему миру”.
Добавить комментарий