La patata no només és una font d'hidrats de carboni dietètics per als humans, sinó també una font de midó per a nombroses aplicacions industrials. Els científics d'A&M AgriLife Texas estan estudiant com canviar la proporció de dues molècules de midó a les patates, amilosa i amilopectina, per augmentar els usos culinaris i industrials del cultiu.
Per exemple, les patates ceroses amb un alt contingut d'amilopectina s'utilitzen en la producció de bioplàstics, additius alimentaris, adhesius i alcohol.
Dos articles publicats recentment a l'International Journal of Molecular Sciences and Plant Cell, Tissue and Organ Culture exploren com la tecnologia CRISPR pot millorar la utilització de la patata.
Tots dos treballs inclouen el treball realitzat per Stephanie Toinga, Ph.D., que era estudiant de postgrau al laboratori de Kirti Rathor, Ph.D., Biotecnòleg de plantes AgriLife a l'Institut de Genòmica i Biotecnologia de Plantes de Texas A&M i al Departament de Sòls. També va ser coautora d'ambdós articles, Isabelle Weils, PhD, criadora de patates AgriLife Research al Departament de Ciència Hortícola de Texas A&M.
"La informació i el coneixement que hem obtingut d'aquests dos estudis ens ajudaran a introduir altres trets desitjables en aquest cultiu tan important", va dir Rathor.
Fets de la patata
La patata es conrea a més de 160 països en 40,8 milions d'acres i és l'aliment bàsic per a més de mil milions de persones.
Una patata de mida mitjana conté unes 160 calories, la majoria derivades del midó, diu Rathor, i és per això que els tubercles són una font important d'energia per a moltes persones a tot el món. Les patates també contenen altres nutrients essencials, incloses vitamines i minerals.
El midó és d'importància clau tant per a usos dietètics com industrials.
La quantitat de midó en tubercles de patata és el principal factor per determinar l'ús de patates.
Les patates rics en midó s'utilitzen sovint per fer aliments processats com patates fregides, patates fregides i patates seques, diu Wales.
Les patates de midó baix i mitjà s'utilitzen sovint fresques o com a patates de taula, diu. Per al consum fresc de tubercles, altres factors importants són l'aspecte del tubercle, com ara la textura de la pell, el color de la pell, el color de la carn i la forma del tubercle. Recentment, han aparegut varietats especials de patates de diverses formes, com ara nadó; amb pell i carn vermelles, morades o grogues s'estan popularitzant per la seva facilitat de preparació i l'augment del valor nutricional.
A més, es pot produir etanol a partir de midó de patata per a combustible o begudes alcohòliques; substitut de plàstic biodegradable; o adhesius, aglutinants, texturitzants i farcits per a les indústries farmacèutica, tèxtil, de la fusta i paperera i altres sectors de l'economia.
Per a aplicacions industrials, és important tenir en compte la quantitat i el tipus de midó de les patates.
Toinga creu que els midons alts en amilopectina són desitjables per a usos alimentaris i altres usos industrials a causa de les seves propietats funcionals úniques. Per exemple, aquests midons són la forma preferida per utilitzar-se com a estabilitzador i espessidor en aliments i com a emulsionant en amaniments d'amanides. A causa de la seva estabilitat de congelació-descongelació, el midó d'amilopectina s'utilitza en aliments congelats. A més, les patates riques en midó d'amilopectina produeixen nivells més alts d'etanol en comparació amb les patates amb altres midons.
Beneficis de la cria de patates amb midó seleccionat
Toinga diu que el desenvolupament de varietats de patata amb midó modificat podria obrir noves possibilitats. Les patates riques en amilopectina i baixes en amilosa, com el Yukon Gold editat per gens que va descriure a l'International Journal of Molecular Sciences, tenen usos industrials més enllà dels seus usos tradicionals.
En canvi, les patates amb nivells alts d'amilosa i amilopectina baixes serien desitjables per al consum humà, va dir Wales. L'amilosa actua com la fibra i no allibera glucosa tan fàcilment com l'amilopectina, el que resulta en un índex glucèmic més baix i fa que les patates siguin més agradables per a les persones amb diabetis.
CRISPR/Cas9 crea noves oportunitats
La tecnologia CRISPR/Cas9 ha ampliat la caixa d'eines disponible per als criadors i proporciona un mitjà més directe i ràpid d'incorporar els trets desitjats a les varietats de cultius comercials populars, assenyala Weils. La cria tradicional és un procés llarg que pot trigar entre 10 i 15 anys.
A més, a causa de la naturalesa complexa del genoma de la patata, crear noves varietats amb el conjunt adequat de trets desitjables és un repte per a la cria convencional, va dir. Les tecnologies moleculars han augmentat l'eficiència de la selecció i l'edició de gens mitjançant la tecnologia CRISPR/Cas9 afegeix una altra capa de complexitat.
Varietat millorada Yukon Gold
Entre les diferents varietats de patata avaluades en el primer estudi, Yukon Gold va regenerar la millor, per la qual cosa es va utilitzar en el segon estudi. El resultat va ser una patata amb un alt contingut d'amilopectina i un baix contingut d'amilosa en midó.
"Una de les plantes eliminades, T2-7, va mostrar característiques de creixement i rendiment normals, però estava completament desproveïda d'amilosa", va dir Toinga.
El midó de tubercles, T2-7, té aplicacions industrials a les indústries paperera i tèxtil com a adhesiu/aglutinant, bioplàstic i producció d'etanol. El midó de tubercles d'aquesta mostra experimental, per la seva resistència a la congelació i descongelació sense necessitat de modificacions químiques, també hauria de ser útil en l'elaboració d'aliments congelats. Les patates amb amilopectina com a única forma de midó també haurien de produir més etanol per a ús industrial o per crear begudes alcohòliques.
Com a següent pas en aquests estudis, l'adhesió T2-7 es va autopol·linitzar i es va creuar amb una soca donant de Yukon Gold i altres clons de patata per eliminar elements transgènics.