破解更健康薯片的密码

在休闲食品行业的一项突破中，由密歇根州立大学教授JimingJiang和DavidDouches领导的科学家团队发现了与冷藏土豆相关的变黑和潜在健康问题背后的关键机制。

他们的研究结果发表在2月20日的《植物细胞》杂志上，有望开发出可以在低温下储存的马铃薯品种，从而生产出更健康、更美味的薯条和薯条。

这些零食在美国拥有价值数十亿美元的市场。在美国领先的薯片土豆生产国密歇根州，马铃薯产业的年产值为2.4亿美元。

但农民无法全年种植农作物，零食制造商需要持续供应新鲜马铃薯来满足他们的需求。在冷藏中保存土豆可以确保薯片和油炸食品生产商获得所需的东西，但低温也会引发一种称为冷诱导甜味(CIS)的过程，该过程将淀粉转化为糖。

加工富含糖分的块茎会导致薯条和薯条颜色变深。它还会产生丙烯酰胺，这是一种在高温加工过程中形成的致癌化合物，它与健康问题有关，包括增加癌症风险。

尽管有一些技术可以减少冷藏块茎中的糖分，但这些技术会增加成本并且会影响最终产品的风味。因此，Jiang和他的同事们把注意力集中在问题的根源上，从一开始就致力于培育不受CIS影响的马铃薯。

“我们已经确定了导致CI​​S的特定基因，更重要的是，我们发现了在寒冷温度下启动它的调控元件，”密歇根州立大学植物生物学和园艺系研究基金会教授Jiang解释道。

“通过研究这个基因如何开启和关闭，我们开辟了开发对CIS具有天然抗性的马铃薯的可能性，因此不会产生有毒化合物。”

从事马铃薯研究20多年的Jiang一直致力于解决这个难题。

为了解决马铃薯行业最紧迫的问题之一，Jiang在威斯康星大学麦迪逊分校开始了减少薯片和薯条中丙烯酰胺的工作。在那里，Jiang和他的团队于2010年发表了一篇论文，确定了负责马铃薯CIS的关键基因。2017年搬到密歇根州立大学，Jiang和他的团队致力于查明该基因的哪些元素可以被修改以阻止寒冷引起的甜味过程。

Jiang的研究团队包括密歇根州立大学校园以及其他研究型大学的合作者，他们结合使用基因表达分析、蛋白质鉴定和增强子图谱来查明控制CIS基因的调控元件。

“密歇根州立大学的合作研究环境和设施，包括戴夫·杜奇斯领导的世界一流的马铃薯育种计划，对这项研究发挥了重要作用，”姜说。“我们下一步的工作是利用这些知识，通过基因编辑或其他育种技术在Douches博士的温室中培育出抗CIS的马铃薯品系。”

作为密歇根州立大学马铃薯育种和遗传学项目的负责人，Douches将Jiang开发的一项通过基因编辑阻止CIS的技术付诸实践。

“我们所有的设施都在校园内，因此研究工作可以高效地完成，”杜奇斯说。“通过我们的合作，我们能够得出一项发现，为有针对性的基因改造方法创造抗寒马铃薯品种铺平了道路。”

这项研究的潜在好处不仅仅限于提高休闲食品的质量。减少土豆中丙烯酰胺的形成可能会对其他加工淀粉类食品产生影响。此外，耐寒马铃薯可以在储存和运输方面提供更大的灵活性，从而有可能减少食物浪费和成本。

Jiang相信，新型抗CIS马铃薯可能在不久的将来投入商业销售。

“这一发现代表了我们对马铃薯发育及其对食品质量和健康影响的理解的重大进步，”姜说。“它有可能影响世界各地的每一袋薯片。”