Kentang bukan sahaja merupakan sumber karbohidrat diet untuk manusia, tetapi juga sumber kanji untuk pelbagai aplikasi perindustrian. Para saintis A&M AgriLife Texas sedang mengkaji cara menukar nisbah dua molekul kanji dalam kentang - amilosa dan amilopektin - untuk meningkatkan kegunaan masakan dan industri tanaman.
Sebagai contoh, kentang berlilin dengan kandungan amilopektin yang tinggi digunakan dalam pengeluaran bioplastik, bahan tambahan makanan, pelekat, dan alkohol.
Dua kertas kerja baru-baru ini diterbitkan dalam Jurnal Antarabangsa Sains Molekul dan Sel Tumbuhan, Tisu dan Budaya Organ meneroka bagaimana teknologi CRISPR boleh meningkatkan penggunaan kentang.
Kedua-dua kertas kerja termasuk kerja yang dilakukan oleh Stephanie Toinga, Ph.D., yang merupakan pelajar siswazah di makmal Kirti Rathor, Ph.D., Ahli Bioteknologi Tumbuhan AgriLife di Texas A&M Plant Genomic and Biotechnology Institute dan Jabatan Tanah. Turut mengarang bersama kedua-dua kertas kerja ialah Isabelle Weils, Ph.D., penternak kentang di AgriLife Research di Jabatan Sains Hortikultur Texas A&M.
"Maklumat dan pengetahuan yang kami peroleh daripada kedua-dua kajian ini akan membantu kami memperkenalkan ciri-ciri lain yang diingini ke dalam tanaman yang sangat penting ini," kata Rathor.
Fakta Kentang
Kentang ditanam di lebih 160 negara di atas 40,8 juta ekar dan merupakan makanan ruji untuk lebih satu bilion orang.
Sebiji kentang bersaiz sederhana mengandungi kira-kira 160 kalori, kebanyakannya berasal daripada kanji, kata Rathor, itulah sebabnya ubi merupakan sumber tenaga yang penting bagi ramai orang di seluruh dunia. Kentang juga mengandungi nutrien penting lain, termasuk vitamin dan mineral.
Kanji adalah penting untuk kegunaan pemakanan dan industri.
Jumlah kanji dalam ubi kentang adalah faktor utama dalam menentukan penggunaan kentang.
Kentang berkanji tinggi sering digunakan untuk membuat makanan yang diproses seperti kentang goreng, kerepek dan kentang kering, kata Wales.
Kentang berkanji rendah dan sederhana sering digunakan segar atau sebagai kentang meja, katanya. Untuk penggunaan ubi segar, faktor penting tambahan ialah penampilan ubi, termasuk tekstur kulit, warna kulit, warna daging, dan bentuk ubi. Baru-baru ini, varieti khas kentang pelbagai bentuk telah muncul, seperti bayi; dengan kulit dan daging merah, ungu atau kuning menjadi popular kerana kemudahan penyediaan dan peningkatan nilai pemakanan.
Di samping itu, etanol boleh dihasilkan daripada kanji kentang untuk bahan api atau minuman beralkohol; pengganti plastik biodegradasi; atau pelekat, pengikat, agen pentekstur dan pengisi untuk industri farmaseutikal, tekstil, kayu dan kertas serta sektor ekonomi yang lain.
Untuk aplikasi perindustrian, adalah penting untuk mempertimbangkan jumlah dan jenis kanji dalam kentang.
Toinga percaya bahawa kanji amilopektin tinggi adalah wajar untuk makanan dan kegunaan industri lain kerana sifat fungsinya yang unik. Sebagai contoh, kanji tersebut adalah bentuk pilihan untuk digunakan sebagai penstabil dan pemekat dalam makanan dan sebagai pengemulsi dalam balutan salad. Kerana kestabilan beku-cair, kanji amilopektin digunakan dalam makanan beku. Selain itu, kentang yang kaya dengan kanji amilopektin menghasilkan tahap etanol yang lebih tinggi berbanding kentang dengan kanji lain.
Faedah Pembiakan Kentang dengan Pati Terpilih
Toinga berkata membangunkan varieti kentang yang diubah suai kanji boleh membuka kemungkinan baharu. Kentang yang tinggi amilopektin dan rendah amilosa, seperti Yukon Gold yang disunting gen yang diterangkannya dalam Jurnal Antarabangsa Sains Molekul, mempunyai kegunaan industri di luar kegunaan tradisionalnya.
Sebaliknya, kentang dengan paras amilosa yang tinggi dan amilopektin rendah adalah wajar untuk dimakan manusia, kata Wales. Amilosa bertindak seperti serat dan tidak membebaskan glukosa semudah amilopektin, mengakibatkan indeks glisemik yang lebih rendah dan menjadikan kentang lebih enak untuk penghidap diabetes.
CRISPR/Cas9 mencipta peluang baharu
Teknologi CRISPR/Cas9 telah mengembangkan kotak peralatan yang tersedia untuk penternak dan menyediakan cara yang lebih langsung dan lebih pantas untuk memasukkan ciri-ciri yang dikehendaki ke dalam varieti tanaman komersial yang popular, kata Weils. Pembiakan secara tradisional adalah proses yang panjang yang boleh mengambil masa 10-15 tahun.
Di samping itu, disebabkan sifat kompleks genom kentang, mencipta varieti baharu dengan set ciri yang diingini yang betul merupakan satu cabaran untuk pembiakan konvensional, katanya. Teknologi molekul telah meningkatkan kecekapan pemilihan, dan penyuntingan gen menggunakan teknologi CRISPR/Cas9 menambah satu lagi lapisan kerumitan.
Pelbagai Yukon Gold yang dipertingkatkan
Di antara pelbagai jenis kentang yang dinilai dalam kajian pertama, Yukon Gold menghasilkan semula yang terbaik, jadi ia digunakan dalam kajian kedua. Hasilnya ialah kentang yang mempunyai kandungan amilopektin yang tinggi dan kandungan amilosa yang rendah dalam kanji.
"Salah satu tumbuhan yang terputus, T2-7, menunjukkan pertumbuhan normal dan ciri-ciri hasil tetapi tidak mempunyai amilosa sepenuhnya," kata Toinga.
Pati ubi, T2-7, mempunyai aplikasi industri dalam industri kertas dan tekstil sebagai pelekat/pengikat, bioplastik, dan pengeluaran etanol. Pati ubi sampel eksperimen ini, kerana ketahanannya terhadap pembekuan dan pencairan tanpa memerlukan pengubahsuaian kimia, juga harus berguna dalam pengeluaran makanan sejuk beku. Kentang dengan amilopektin sebagai satu-satunya bentuk kanji juga harus menghasilkan lebih banyak etanol untuk kegunaan industri atau untuk mencipta minuman beralkohol.
Sebagai langkah seterusnya dalam kajian ini, kesertaan T2-7 telah didebungakan sendiri dan disilangkan dengan strain penderma Yukon Gold dan klon kentang lain untuk menghapuskan unsur transgenik.