A batata não é apenas uma fonte de carboidratos dietéticos para humanos, mas também uma fonte de amido para inúmeros usos industriais. Os cientistas da A&M AgriLife Texas estão estudando como alterar a proporção de duas moléculas de amido nas batatas - amilose e amilopectina - para aumentar os usos culinários e industriais da cultura.
Por exemplo, batatas cerosas com alto teor de amilopectina são usadas na produção de bioplásticos, aditivos alimentares, adesivos e álcool.
Dois artigos publicados recentemente no International Journal of Molecular Sciences e Plant Cell, Tissue and Organ Culture exploram como a tecnologia CRISPR pode melhorar a utilização da batata.
Ambos os artigos incluem o trabalho feito por Stephanie Toinga, Ph.D., que foi uma estudante de pós-graduação no laboratório de Kirti Rathor, Ph.D., Biotecnologista de Plantas AgriLife no Texas A&M Plant Genomics and Biotechnology Institute e no Departamento de Solos. Também co-autora de ambos os artigos foi Isabelle Weils, Ph.D., criadora de batata na AgriLife Research no Texas A&M Department of Horticultural Science.
“As informações e o conhecimento que obtivemos com esses dois estudos nos ajudarão a introduzir outras características desejáveis nessa cultura muito importante”, disse Rathor.
Fatos da batata
A batata é cultivada em mais de 160 países em 40,8 milhões de acres e é o alimento básico para mais de um bilhão de pessoas.
Uma batata de tamanho médio contém cerca de 160 calorias, principalmente derivadas de amido, diz Rathor, e é por isso que os tubérculos são uma importante fonte de energia para muitas pessoas ao redor do mundo. As batatas também contêm outros nutrientes essenciais, incluindo vitaminas e minerais.
O amido é de fundamental importância para usos alimentares e industriais.
A quantidade de amido nos tubérculos de batata é o principal fator na determinação do uso de batatas.
Batatas com alto teor de amido são frequentemente usadas para fazer alimentos processados, como batatas fritas, batatas fritas e batatas secas, diz Wales.
Batatas com baixo e médio amido são frequentemente usadas frescas ou como batatas de mesa, diz ela. Para o consumo fresco de tubérculos, fatores adicionais importantes são a aparência do tubérculo, incluindo textura da casca, cor da casca, cor da polpa e formato do tubérculo. Recentemente, surgiram variedades especiais de batatas de várias formas, como baby; com pele e carne vermelha, roxa ou amarela estão se tornando populares devido à sua facilidade de preparo e maior valor nutricional.
Além disso, o etanol pode ser produzido a partir de fécula de batata para combustível ou bebidas alcoólicas; substituto de plástico biodegradável; ou adesivos, ligantes, texturizadores e cargas para as indústrias farmacêutica, têxtil, de madeira e papel e outros setores da economia.
Para aplicações industriais, é importante considerar a quantidade e o tipo de amido nas batatas.
Toinga acredita que amidos ricos em amilopectina são desejáveis para alimentos e outros usos industriais devido às suas propriedades funcionais únicas. Por exemplo, tais amidos são a forma preferida para uso como estabilizante e espessante em alimentos e como emulsificante em molhos para saladas. Devido à sua estabilidade congelamento-descongelamento, o amido de amilopectina é usado em alimentos congelados. Além disso, batatas ricas em amido de amilopectina produzem níveis mais elevados de etanol em comparação com batatas com outros amidos.
Benefícios do melhoramento de batata com amido selecionado
Toinga diz que o desenvolvimento de variedades de batata modificadas com amido pode abrir novas possibilidades. Batatas com alto teor de amilopectina e baixo teor de amilose, como o Yukon Gold editado por genes que ela descreveu no International Journal of Molecular Sciences, têm usos industriais além de seus usos tradicionais.
Em contraste, batatas com altos níveis de amilose e baixa amilopectina seriam desejáveis para consumo humano, disse Wales. A amilose age como fibra e não libera glicose tão facilmente quanto a amilopectina, resultando em um índice glicêmico mais baixo e tornando as batatas mais palatáveis para pessoas com diabetes.
CRISPR/Cas9 cria novas oportunidades
A tecnologia CRISPR/Cas9 expandiu a caixa de ferramentas disponível para os criadores e fornece um meio mais direto e rápido de incorporar características desejáveis em variedades de culturas comerciais populares, observa Weils. A reprodução tradicional é um processo longo que pode levar de 10 a 15 anos.
Além disso, devido à natureza complexa do genoma da batata, criar novas variedades com o conjunto certo de características desejáveis é um desafio para o melhoramento convencional, disse ela. As tecnologias moleculares aumentaram a eficiência da seleção e a edição de genes usando a tecnologia CRISPR/Cas9 adiciona outra camada de complexidade.
Variedade melhorada Yukon Gold
Entre as várias variedades de batata avaliadas no primeiro estudo, a Yukon Gold regenerou melhor, por isso foi usada no segundo estudo. O resultado foi uma batata com alto teor de amilopectina e baixo teor de amilose no amido.
“Uma das plantas eliminadas, T2-7, mostrou características normais de crescimento e rendimento, mas era completamente desprovida de amilose”, disse Toinga.
O amido de tubérculos, T2-7, tem aplicações industriais nas indústrias de papel e têxtil como adesivo/ligante, bioplástico e produção de etanol. O amido de tubérculo desta amostra experimental, devido à sua resistência ao congelamento e descongelamento sem a necessidade de modificações químicas, também deve ser útil na produção de alimentos congelados. Batatas com amilopectina como única forma de amido também devem produzir mais etanol para uso industrial ou para criar bebidas alcoólicas.
Como próximo passo nestes estudos, o acesso T2-7 foi autopolinizado e cruzado com uma cepa doadora de Yukon Gold e outros clones de batata para eliminar elementos transgênicos.