The Plant Cell: Открыт секрет формирования гранул крахмала в пшенице и ржи

Исследования позволили прояснить давний вопрос о том, как образуются гранулы крахмала в семенах культур семейства Triticeae — пшеницы, ячменя и ржи, что открывает широкие потенциальные возможности для многочисленных отраслей промышленности и для здоровья человека.

Крахмал, содержащийся в пшенице, кукурузе, рисе и картофеле, является важнейшим источником энергии в нашем рационе и ключевым ингредиентом во многих отраслях промышленности — от пивоварения и хлебопечения до производства бумаги, клея, текстиля и строительных материалов.

Гранулы крахмала различных культур сильно различаются по размеру и форме. Пшеничный крахмал (как и крахмал других культур семейства Triticeae) имеет два уникальных типа гранул: крупные гранулы А-типа и более мелкие гранулы В-типа.

Соотношение гранул типа А и В может влиять на качество продуктов питания на основе пшеницы, таких как хлеб и макаронные изделия. Эти два типа гранул также представляют проблему для крахмалопаточной промышленности, поскольку многие из более мелких гранул типа В теряются и, следовательно, расходуются в процессе размола. Кроме того, слишком большое количество гранул крахмала типа В в ячмене может привести к помутнению или мутности пива, поскольку они не усваиваются и не отфильтровываются в процессе пивоварения.

Новые исследования, которые опубликовала в журнале The Plant Cell группа доктора Дэвида Сена из Центра Джона Иннеса, позволили совершить прорыв в решении этой проблемы.

Группа использовала геномные и экспериментальные методы, чтобы показать, что гранулы А- и В-типа формируются по двум различным механизмам.

Выявив фермент, участвующий в формировании гранул типа В, и удалив этот белок с помощью традиционных методов селекции растений, они смогли получить пшеницу с низким содержанием гранул типа В или вообще без них — без ущерба для развития растений и без снижения общего содержания крахмала.

В дополнение к предыдущим исследованиям этой группы, проливающим свет на форму и формирование гранул типа А, данное открытие имеет большое значение, считает первый автор исследования доктор Нитин Уттам Камбле:

Мы обнаружили, что вездесущий фермент (PHS1) имеет решающее значение для формирования гранул типа В в пшенице. Это научный прорыв, поскольку за десятилетия исследований этого фермента так и не удалось найти четкой роли PHS1 в растениях, и он показывает, что гранулы А- и В-типа в пшенице формируются по разным биохимическим механизмам. Теперь мы можем использовать эти знания для создания вариаций крахмала для различных пищевых и промышленных целей.

Доктор Дэвид Сеунг, руководитель группы из Центра Джона Иннеса, добавил:

Промышленность обычно не любит неоднородности; она хочет получить что-то красивое и ровное, чтобы обработка шла гладко, а наличие различных типов крахмальных гранул в пшенице всегда представляло собой проблему.

Поэтому открытие фермента, отвечающего за образование меньшего количества гранул, и возможность использовать нашу селекционную платформу для уменьшения количества гранул типа B, надеюсь, вызовет большой интерес у многих промышленных потребителей.

В сочетании с предыдущими работами мы получили набор разнообразных новых пшеничных крахмалов, различающихся по морфологии гранул и обладающих различными физико-химическими свойствами. Теперь мы приглашаем компании к сотрудничеству для изучения потенциальных преимуществ этих крахмалов, например, в мукомольной, макаронной и хлебопекарной промышленности.

Крахмал является основным пищевым углеводом в продуктах питания, употребляемых во всем мире, и представляет собой мельчайшие полукристаллические гранулы, состоящие из цепочек простых сахаров. В зерновых культурах крахмальные гранулы образуются в эндосперме семени.

В качестве сырья крахмал используется в производстве обоев, текстиля, строительных материалов, фармацевтических препаратов, клеев и загустителей.

На долю пшеницы и ее родственников приходится более трети крахмала, используемого для нужд европейской промышленности. Картофельный и кукурузный крахмал по составу и морфологии гранул отличается от крахмала из семейства Triticeae.

На протяжении многих лет для решения проблемы смешения крупных гранул типа А и мелких гранул типа В промышленность прибегала к методам спасения, включая многократное фильтрование для улавливания гранул, потерянных при переработке. Отказ от этих технологических операций позволит снизить затраты и улучшить характеристики продукта.

В будущем планируется выяснить, как размер гранул влияет на усвояемость крахмала, качество приготовления, пищевую ценность и влияние пищевых крахмалов на здоровье человека.

Крахмал, используемый в промышленности, часто модифицируется с помощью физических и химических методов для достижения специфических свойств, необходимых для каждого конечного применения. Наличие способов модификации крахмала в растениях позволяет избежать этих дорогостоящих и зачастую экологически небезопасных процессов модификации.

Помимо промышленных преимуществ, ясность в вопросе о том, как происходит дифференцированное инициирование крахмальных гранул, открывает путь к более глубокому пониманию роли крахмала в питании и здоровье человека.

25.08.2023


Подписаться в Telegram



Биосфера

Scientific Reports: Экологичное лечение спасает яйца кальмаров от паразита
Scientific Reports: Экологичное лечение спасает яйца кальмаров от паразита

Выращивать кальмаров в аквакультуре пытаю...

Animal Behaviour: Собаки лучше свиней реагируют на звуки человека
Animal Behaviour: Собаки лучше свиней реагируют на звуки человека

Способность собак чувствовать боль человека мо...

Ученые СПбГУ: Бактериальные споры способны пережить падение из космоса
Ученые СПбГУ: Бактериальные споры способны пережить падение из космоса

Математики Санкт-Петербургского государственно...

Animal Biotelemetry: Меховые метки улучшат технологию слежения за медведями
Animal Biotelemetry: Меховые метки улучшат технологию слежения за медведями

Благодаря новым приборам для отслеживания...

Nature Ecology & Evolution: Всеобщий предок LUCA оказался старше, чем считалось
Nature Ecology & Evolution: Всеобщий предок LUCA оказался старше, чем считалось

Международная группа исследователей под р...

Frontiers in Veterinary Science: Открыт способ отучить кошек царапать мебель
Frontiers in Veterinary Science: Открыт способ отучить кошек царапать мебель

Многие владельцы кошек сталкиваются с тем...

Ученый объяснил, как планктон выживает в турбулентных потоках
Ученый объяснил, как планктон выживает в турбулентных потоках

Как движутся частицы в турбулентных жидко...

EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь
EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь

Группа ученых из Университета Нагоя, Япон...

Frontiers in Bee Science: Жара мешает шмелям полноценно размножаться
Frontiers in Bee Science: Жара мешает шмелям полноценно размножаться

В результате климатического кризиса глобальное...

Journal of the AChemSociety: Синтетика вызывает хаос в первичном бульоне
Journal of the AChemSociety: Синтетика вызывает хаос в первичном бульоне

Наше тело состоит из триллионов различных...

Evolution: Островные летучие мыши одного вида эволюционируют по-разному
Evolution: Островные летучие мыши одного вида эволюционируют по-разному

Исследователь из Мельбурнского университе...

New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад

По мнению исследовательской группы под ру...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Transportation Research: Выбросы абразива от поездов вызывают беспокойство
Transportation Research: Выбросы абразива от поездов вызывают беспокойство
Горные деревья спасаются от потепления, сползая и поднимаясь по склонам
Горные деревья спасаются от потепления, сползая и поднимаясь по склонам
Казанские ученые заявили, что адаптивность молочного скота важнее генетики
Казанские ученые заявили, что адаптивность молочного скота важнее генетики
Звездный магнетизм может указывать на потенциальную обитаемость экзопланеты
Звездный магнетизм может указывать на потенциальную обитаемость экзопланеты
IEEE Access: Актуатор в реабилитационных перчатках восстановит движение пальцев
IEEE Access: Актуатор в реабилитационных перчатках восстановит движение пальцев
Учёные предлагают контролировать москитов с помощью генетической селекции
Учёные предлагают контролировать москитов с помощью генетической селекции
Учёные МИСИС и ИФХЭ РАН разработали быстрый и дешёвый метод получения вольфрама
Учёные МИСИС и ИФХЭ РАН разработали быстрый и дешёвый метод получения вольфрама
Казанский студент намерен разработать умные очки в 3 раза дешевле аналогов
Казанский студент намерен разработать умные очки в 3 раза дешевле аналогов
На российском рынке труда — дефицит инженеров и конструкторов на производстве
На российском рынке труда — дефицит инженеров и конструкторов на производстве
Scientific Reports: Экологичное лечение спасает яйца кальмаров от паразита
Scientific Reports: Экологичное лечение спасает яйца кальмаров от паразита
ANZJ of Public Health: Пары сварки подвергают сварщиков риску развития рака
ANZJ of Public Health: Пары сварки подвергают сварщиков риску развития рака
Казанские ученые выяснили, что русский язык позитивнее английского
Казанские ученые выяснили, что русский язык позитивнее английского
AIChE Journal: Инженеры исследуют расширение интеллекта для большей безопасности
AIChE Journal: Инженеры исследуют расширение интеллекта для большей безопасности
Оценка мозга при деменции и инсульте также предсказывает депрессию в конце жизни
Оценка мозга при деменции и инсульте также предсказывает депрессию в конце жизни
Science Advances: Ученые научились предсказывать водородное охрупчивание
Science Advances: Ученые научились предсказывать водородное охрупчивание

Новости компаний, релизы

U-NOVUS 2024: технологическое развитие России немыслимо без университетов и инвестиций бизнеса в техпред
Новая "Кантиана" поможет студентам быстрее адаптироваться к калининградскому климату
Российские ученые предложили тушить пожары с помощью газогидратного огнетушителя
Биохимики СПбГУ выяснили, что гипоксия плода в сочетании со стрессом матери может приводить к никотиновой зависимости
В России начинает работу фонд для нуждающихся в сложном высокотехнологичном лечении