มันฝรั่งไม่ได้เป็นเพียงแหล่งของคาร์โบไฮเดรตในอาหารของมนุษย์เท่านั้น แต่ยังเป็นแหล่งของแป้งสำหรับใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ อีกด้วย นักวิทยาศาสตร์ของ A&M AgriLife Texas กำลังศึกษาวิธีเปลี่ยนอัตราส่วนของโมเลกุลแป้ง XNUMX โมเลกุลในมันฝรั่ง ได้แก่ อะมิโลสและอะไมโลเพกติน เพื่อเพิ่มการใช้อาหารและอุตสาหกรรมของพืชผล
ตัวอย่างเช่น มันฝรั่งข้าวเหนียวที่มีปริมาณอะไมโลเพคตินสูงถูกนำมาใช้ในการผลิตพลาสติกชีวภาพ วัตถุเจือปนอาหาร กาว และแอลกอฮอล์
เอกสารสองฉบับที่ตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ใน International Journal of Molecular Sciences and Plant Cell, Tissue and Organ Culture สำรวจว่าเทคโนโลยี CRISPR สามารถปรับปรุงการใช้มันฝรั่งได้อย่างไร
เอกสารทั้งสองฉบับรวมถึงงานที่ทำโดย Stephanie Toinga, Ph.D. ซึ่งเป็นนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาในห้องปฏิบัติการของ Kirti Rathor, Ph.D., นักเทคโนโลยีชีวภาพ AgriLife Plant ที่ Texas A&M Plant Genomics and Biotechnology Institute และ Department of Soils ผู้ร่วมเขียนบทความทั้งสองฉบับคือ Isabelle Weils, PhD, AgriLife Research ผู้เพาะพันธุ์มันฝรั่งที่ Texas A&M Department of Horticultural Science
"ข้อมูลและความรู้ที่เราได้รับจากการศึกษาทั้งสองนี้จะช่วยให้เราสามารถแนะนำลักษณะที่พึงประสงค์อื่น ๆ ให้กับพืชผลที่สำคัญมากนี้" Rathor กล่าว
ข้อเท็จจริงมันฝรั่ง
มันฝรั่งปลูกในกว่า 160 ประเทศบนพื้นที่ 40,8 ล้านเอเคอร์ และเป็นอาหารหลักสำหรับผู้คนกว่าพันล้านคน
มันฝรั่งขนาดกลางมีแคลอรีประมาณ 160 แคลอรี ซึ่งส่วนใหญ่ได้มาจากแป้ง Rathor กล่าว ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมหัวจึงเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญสำหรับคนจำนวนมากทั่วโลก มันฝรั่งยังมีสารอาหารที่จำเป็นอื่นๆ เช่น วิตามินและแร่ธาตุ
แป้งมีความสำคัญต่อการบริโภคอาหารและอุตสาหกรรม
ปริมาณแป้งในหัวมันฝรั่งเป็นปัจจัยหลักในการพิจารณาการใช้มันฝรั่ง
มันฝรั่งที่มีแป้งสูงมักใช้ทำอาหารแปรรูป เช่น เฟรนช์ฟราย มันฝรั่งทอด และมันฝรั่งแห้ง เวลส์กล่าว
มันฝรั่งที่มีแป้งต่ำและปานกลางมักใช้สดหรือเป็นมันฝรั่งตั้งโต๊ะ สำหรับการบริโภคหัวสด ปัจจัยสำคัญเพิ่มเติม ได้แก่ ลักษณะที่ปรากฏของหัว รวมถึงเนื้อผิว สีผิว สีเนื้อ และรูปร่างของหัว เมื่อเร็ว ๆ นี้มันฝรั่งรูปทรงพิเศษต่าง ๆ ปรากฏขึ้นเช่นทารก ที่มีผิวและเนื้อสีแดง ม่วง หรือเหลือง กำลังเป็นที่นิยมเนื่องจากง่ายต่อการเตรียมและคุณค่าทางโภชนาการที่เพิ่มขึ้น
นอกจากนี้ สามารถผลิตเอทานอลจากแป้งมันฝรั่งเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงหรือเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ สารทดแทนพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ หรือสารยึดติด สารยึดเกาะ สารทำให้เนื้อสัมผัสและสารตัวเติมสำหรับอุตสาหกรรมยา สิ่งทอ ไม้และกระดาษ และภาคส่วนอื่นๆ ของเศรษฐกิจ
สำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรม การพิจารณาปริมาณและชนิดของแป้งในมันฝรั่งเป็นสิ่งสำคัญ
Toinga เชื่อว่าแป้งที่มีอะไมโลเพคตินสูงเป็นที่ต้องการสำหรับอาหารและการใช้งานในอุตสาหกรรมอื่นๆ เนื่องจากมีคุณสมบัติการทำงานที่เป็นเอกลักษณ์ ตัวอย่างเช่น แป้งดังกล่าวเป็นรูปแบบที่พึงประสงค์สำหรับใช้เป็นสารเพิ่มความคงตัวและสารเพิ่มความข้นในอาหารและเป็นอิมัลซิไฟเออร์ในน้ำสลัด เนื่องจากความคงตัวในการละลายของน้ำแข็ง แป้งอะไมโลเพกตินจึงถูกใช้ในอาหารแช่แข็ง นอกจากนี้ มันฝรั่งที่อุดมไปด้วยแป้งอะไมโลเพคตินยังผลิตเอทานอลในระดับที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับมันฝรั่งที่มีแป้งชนิดอื่น
ประโยชน์ของการเพาะพันธุ์มันฝรั่งด้วยแป้งที่คัดสรร
Toinga กล่าวว่าการพัฒนาพันธุ์มันฝรั่งด้วยแป้งดัดแปรสามารถเปิดโอกาสใหม่ ๆ มันฝรั่งที่มีอะไมโลเพคตินสูงและมีอะมิโลสต่ำ เช่น ยูคอนโกลด์ที่ตัดต่อยีนซึ่งเธออธิบายไว้ในวารสารวิทยาศาสตร์โมเลกุลนานาชาติ มีประโยชน์ทางอุตสาหกรรมมากกว่าการใช้แบบเดิมๆ
ในทางตรงกันข้าม มันฝรั่งที่มีระดับอะมิโลสสูงและอะไมโลเพคตินต่ำจะเป็นที่ต้องการสำหรับการบริโภคของมนุษย์ เวลส์กล่าว อะไมโลสทำหน้าที่เหมือนไฟเบอร์และไม่ปล่อยกลูโคสออกมาง่ายเหมือนอะไมโลเพคติน ส่งผลให้ดัชนีน้ำตาลในเลือดต่ำและทำให้มันฝรั่งมีรสชาติมากขึ้นสำหรับผู้ป่วยโรคเบาหวาน
CRISPR/Cas9 สร้างโอกาสใหม่
เทคโนโลยี CRISPR/Cas9 ได้ขยายกล่องเครื่องมือสำหรับพ่อพันธุ์แม่พันธุ์ และให้วิธีการที่ตรงและรวดเร็วยิ่งขึ้นในการผสมผสานลักษณะที่ต้องการเข้ากับพันธุ์พืชเชิงพาณิชย์ที่ได้รับความนิยม Weils กล่าว การผสมพันธุ์แบบดั้งเดิมเป็นกระบวนการที่ยาวนานซึ่งอาจใช้เวลา 10-15 ปี
นอกจากนี้ เนื่องจากลักษณะที่ซับซ้อนของจีโนมมันฝรั่ง การสร้างพันธุ์ใหม่พร้อมชุดลักษณะที่ต้องการจึงเป็นความท้าทายสำหรับการเพาะพันธุ์แบบเดิม เธอกล่าว เทคโนโลยีระดับโมเลกุลช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการคัดเลือก และการตัดต่อยีนโดยใช้เทคโนโลยี CRISPR/Cas9 ได้เพิ่มความซับซ้อนอีกชั้นหนึ่ง
ปรับปรุงความหลากหลาย Yukon Gold
ในบรรดามันฝรั่งพันธุ์ต่างๆ ที่ได้รับการประเมินในการศึกษาครั้งแรก Yukon Gold ได้สร้างผลิตภัณฑ์ใหม่ที่ดีที่สุด ดังนั้นจึงใช้ในการศึกษาครั้งที่สอง ผลที่ได้คือมันฝรั่งที่มีปริมาณอะไมโลเพคตินสูงและปริมาณอะมิโลสในแป้งต่ำ
Toinga กล่าวว่า "หนึ่งในพืชที่ล้มลงคือ T2-7 มีการเจริญเติบโตและให้ผลผลิตตามปกติ แต่ไม่มีอมิโลสอย่างสมบูรณ์
แป้งหัวใต้ดิน T2-7 มีการใช้งานทางอุตสาหกรรมในอุตสาหกรรมกระดาษและสิ่งทอ เช่น การผลิตสารยึดติด/สารยึดเกาะ พลาสติกชีวภาพ และการผลิตเอทานอล แป้งหัวของตัวอย่างทดลองนี้ เนื่องจากมีความทนทานต่อการแช่แข็งและการละลายโดยไม่ต้องดัดแปลงทางเคมี จึงควรมีประโยชน์ในการผลิตอาหารแช่แข็ง มันฝรั่งที่มีอะไมโลเพคตินเป็นแป้งชนิดเดียวควรผลิตเอทานอลมากขึ้นสำหรับใช้ในอุตสาหกรรมหรือเพื่อผลิตเครื่องดื่มแอลกอฮอล์
ในขั้นตอนต่อไปในการศึกษาเหล่านี้ ภาคยานุวัติ T2-7 ได้รับการผสมเกสรด้วยตนเองและผสมกับสายพันธุ์ผู้บริจาคของ Yukon Gold และโคลนมันฝรั่งอื่น ๆ เพื่อกำจัดองค์ประกอบดัดแปรพันธุกรรม