A pataca non só é unha fonte de carbohidratos alimentarios para os humanos, senón tamén unha fonte de amidón para numerosos usos industriais. Científicos de A&M AgriLife Texas estudan como cambiar a proporción de dúas moléculas de amidón nas patacas - amilosa e amilopectina - para aumentar os usos culinarios e industriais do cultivo.
Por exemplo, as patacas cerosas cun alto contido de amilopectina utilízanse na produción de bioplásticos, aditivos alimentarios, adhesivos e alcohol.
Dous artigos publicados recentemente no International Journal of Molecular Sciences and Plant Cell, Tissue and Organ Culture exploran como a tecnoloxía CRISPR pode mellorar a utilización da pataca.
Ambos os traballos inclúen traballos realizados por Stephanie Toinga, Ph.D., que era estudante de posgrao no laboratorio de Kirti Rathor, Ph.D., Biotecnóloga Vexetal AgriLife no Instituto de Xenomía e Biotecnoloxía Vexetal A&M de Texas e no Departamento de Solos. Tamén foi coautora de ambos os traballos Isabelle Weils, doutora, criadora de patacas AgriLife Research no Departamento de Ciencia Hortícola de Texas A&M.
"A información e o coñecemento que obtivemos destes dous estudos axudaranos a introducir outros trazos desexables neste cultivo tan importante", dixo Rathor.
Feitos da pataca
A pataca cultívase en máis de 160 países en 40,8 millóns de hectáreas e é o alimento básico para máis de mil millóns de persoas.
Unha pataca de tamaño mediano contén unhas 160 calorías, na súa maioría derivadas do amidón, di Rathor, polo que os tubérculos son unha importante fonte de enerxía para moitas persoas en todo o mundo. As patacas tamén conteñen outros nutrientes esenciais, incluíndo vitaminas e minerais.
O amidón é de importancia fundamental tanto para usos dietéticos como industriais.
A cantidade de amidón nos tubérculos de pataca é o principal factor para determinar o uso das patacas.
As patacas ricas en amidón adoitan usarse para facer alimentos procesados como patacas fritas, patacas fritas e patacas secas, di Wales.
As patacas de amidón baixo e medio adoitan usarse frescas ou como patacas de mesa, di ela. Para o consumo fresco de tubérculos, outros factores importantes son o aspecto do tubérculo, incluíndo a textura da pel, a cor da pel, a cor da carne e a forma do tubérculo. Recentemente, apareceron variedades especiais de patacas de varias formas, como o bebé; con pel e carne vermellas, moradas ou amarelas están a ser populares pola súa facilidade de preparación e o seu maior valor nutricional.
Ademais, pódese producir etanol a partir de fécula de pataca para combustible ou bebidas alcohólicas; substituto plástico biodegradable; ou adhesivos, aglutinantes, texturizantes e recheos para as industrias farmacéutica, téxtil, da madeira e papel e outros sectores da economía.
Para aplicacións industriais, é importante ter en conta a cantidade e o tipo de amidón nas patacas.
Toinga cre que os amidóns ricos en amilopectina son desexables para alimentos e outros usos industriais debido ás súas propiedades funcionais únicas. Por exemplo, estes amidóns son a forma preferida para o seu uso como estabilizador e espesante en alimentos e como emulsionante en aderezos para ensaladas. Debido á súa estabilidade á conxelación e ao descongelamento, o amidón de amilopectina úsase en alimentos conxelados. Ademais, as patacas ricas en amidón de amilopectina producen niveis máis altos de etanol en comparación coas patacas con outros amidóns.
Beneficios do cultivo de patacas con almidón seleccionado
Toinga di que o desenvolvemento de variedades de pataca con amidón modificado podería abrir novas posibilidades. As patacas que son ricas en amilopectina e baixas en amilosa, como o Yukon Gold editado por xenes que describiu no International Journal of Molecular Sciences, teñen usos industriais máis aló dos seus usos tradicionais.
Pola contra, as patacas con altos niveis de amilosa e baixa amilopectina serían desexables para o consumo humano, dixo Wales. A amilosa actúa como a fibra e non libera a glicosa con tanta facilidade como a amilopectina, o que resulta nun índice glicémico máis baixo e fai que as patacas sexan máis agradables para as persoas con diabetes.
CRISPR/Cas9 crea novas oportunidades
A tecnoloxía CRISPR/Cas9 ampliou a caixa de ferramentas dispoñible para os criadores e ofrece un medio máis directo e rápido para incorporar os trazos desexables nas variedades de cultivos comerciais populares, sinala Weils. A cría tradicional é un proceso longo que pode levar de 10 a 15 anos.
Ademais, debido á natureza complexa do xenoma da pataca, a creación de novas variedades co conxunto axeitado de trazos desexables é un desafío para a reprodución convencional, dixo. As tecnoloxías moleculares aumentaron a eficiencia da selección e a edición de xenes mediante a tecnoloxía CRISPR/Cas9 engade outra capa de complexidade.
Variedade mellorada Yukon Gold
Entre as diversas variedades de pataca avaliadas no primeiro estudo, Yukon Gold rexenerou mellor, polo que se utilizou no segundo estudo. O resultado foi unha pataca cun alto contido de amilopectina e un baixo contido de amilosa no amidón.
"Unha das plantas eliminadas, T2-7, mostrou un crecemento normal e características de rendemento, pero estaba completamente desprovista de amilosa", dixo Toinga.
O amidón de tubérculo, T2-7, ten aplicacións industriais nas industrias do papel e téxtiles como adhesivo/aglutinante, bioplástico e produción de etanol. O amidón de tubérculo desta mostra experimental, pola súa resistencia á conxelación e desconxelación sen necesidade de modificacións químicas, tamén debería ser útil na elaboración de alimentos conxelados. As patacas con amilopectina como única forma de amidón tamén deberían producir máis etanol para uso industrial ou para crear bebidas alcohólicas.
Como seguinte paso nestes estudos, a adhesión T2-7 foi autopolinizada e cruzada cunha cepa doadora de Yukon Gold e outros clons de pataca para eliminar elementos transxénicos.