Stärke-Entdeckung bringt Vorteile für die Brau-, Back- und Müllereiindustrie mit sich
Die Forschung hat Klarheit in die seit langem bestehende Frage gebracht, wie sich die Stärkekörner in den Samen von Triticeae-Pflanzen - Weizen, Gerste und Roggen - bilden, und damit vielfältige potenzielle Vorteile für zahlreiche Industriezweige und die menschliche Gesundheit erschlossen.
Weizenstärkekörner unter dem Rasterelektronenmikroskop. Es sind große Körnchen vom Typ A und kleine Körnchen vom Typ B zu sehen.
Brendan Fahy/Nitin Uttam Kamble
Die in Weizen, Mais, Reis und Kartoffeln enthaltene Stärke ist ein lebenswichtiger energieliefernder Bestandteil unserer Ernährung und eine Schlüsselzutat für viele industrielle Anwendungen, vom Brauen und Backen bis hin zur Herstellung von Papier, Klebstoff, Textilien und Baumaterialien.
Die Stärkekörner der verschiedenen Getreidearten unterscheiden sich stark in Größe und Form. Weizenstärke (und die Stärke anderer Triticeae) weist zwei verschiedene Körnchenarten auf: große Körnchen vom Typ A und kleinere Körnchen vom Typ B.
Das Verhältnis von A- und B-Körnern kann die Qualität von Lebensmitteln auf Weizenbasis, wie Brot und Nudeln, beeinflussen. Die beiden Körnchenarten stellen auch ein Problem für die Stärke verarbeitende Industrie dar, da viele der kleineren Körnchen vom Typ B beim Mahlen verloren gehen und daher verschwendet werden. Außerdem können zu viele B-Stärkekörnchen in der Gerste zu einem trüben Aussehen des Bieres führen, da sie während des Brauprozesses nicht verdaut und herausgefiltert werden.
Neue, in der Zeitschrift The Plant Cell veröffentlichte Forschungsergebnisse der Gruppe von Dr. David Seung am John Innes Centre haben einen Durchbruch bei der Lösung dieses Problems gebracht.
Das Team wandte genomische und experimentelle Techniken an, um zu zeigen, dass Körnchen des Typs A und B durch zwei unterschiedliche Mechanismen gebildet werden.
Durch die Identifizierung eines Enzyms, das an der Bildung von Körnern des B-Typs beteiligt ist, und die anschließende Entfernung dieses Proteins durch konventionelle Pflanzenzüchtungstechniken konnten sie Weizen mit wenig oder gar keinen B-Körnern erzeugen - ohne Nachteile für die Pflanzenentwicklung und ohne Verringerung des Gesamtstärkegehalts.
Zusammen mit früheren Studien dieser Gruppe, die die Form und Bildung von Körnern des Typs A beleuchtet haben, hat diese Entdeckung große Auswirkungen, so der Erstautor der Studie, Dr. Nitin Uttam Kamble:
"Wir haben entdeckt, dass das allgegenwärtige Enzym (PHS1) für die Bildung von Körnchen des Typs B in Weizen entscheidend ist. Dies ist ein wissenschaftlicher Durchbruch, da jahrzehntelange Forschung zu diesem Enzym keine eindeutige Rolle für PHS1 in Pflanzen gefunden hat, und es zeigt, dass die A- und B-Typ-Granula von Weizen über unterschiedliche biochemische Mechanismen entstehen. Dieses Wissen können wir nun nutzen, um Stärkevariationen für verschiedene Lebensmittel- und Industrieanwendungen zu erzeugen".
Dr. David Seung, Gruppenleiter am John Innes Centre, fügte hinzu: "Die Industrie mag im Allgemeinen keine Heterogenität; sie will etwas Schönes und Gleichmäßiges, das sich reibungslos verarbeiten lässt, und diese verschiedenen Arten von Stärkekörnern in Weizen waren schon immer eine Herausforderung.
"Die Entdeckung des Enzyms, das für die Bildung der kleineren Körnchenpopulation verantwortlich ist, und die Möglichkeit, unsere Züchtungsplattform zu nutzen, um die Anzahl der Körnchen des Typs B zu reduzieren, wird hoffentlich für viele industrielle Anwender von großem Interesse sein.
"Zusammen mit unseren früheren Arbeiten verfügen wir nun über eine Reihe verschiedener, neuartiger Weizenstärken, die sich in der Kornmorphologie unterscheiden und unterschiedliche physikalische und chemische Eigenschaften aufweisen. Wir laden nun Unternehmen ein, mit uns zusammenzuarbeiten, um die potenziellen Vorteile dieser Stärken zu erforschen, z. B. beim Mahlen, bei der Teigwaren- und Brotherstellung.
Stärke ist das wichtigste Kohlenhydrat in den weltweit verzehrten Lebensmitteln und besteht aus winzigen halbkristallinen Körnchen, die aus einfachen Zuckerketten gebildet werden. Bei Getreide bilden sich die Stärkekörnchen im Endosperm des Samens.
Als Rohstoff wird Stärke in Tapeten, Textilien, Baumaterialien, Arzneimitteln, Klebstoffen und Verdickungsmitteln verwendet.
Weizen und seine Verwandten liefern mehr als ein Drittel der für die europäische Industrie verwendeten Stärke. Kartoffel- und Maisstärke haben eine andere Zusammensetzung und Kornmorphologie als die der Triticeae.
Im Laufe der Jahre hat die Industrie aufwendige Bergungsmethoden angewandt, um das Problem der Vermischung von großen Körnern des Typs A und kleinen Körnern des Typs B zu lösen, einschließlich der Verwendung mehrerer Filtrationen, um die bei der Verarbeitung verlorenen Körner aufzufangen. Der Wegfall dieser Verarbeitungsschritte wird die Kosten senken und die Produktleistung verbessern.
Künftig soll untersucht werden, wie sich die Größe der Körner auf die Verdaulichkeit der Stärke, die Kochqualität, den Nährwert und die Auswirkungen der Stärke auf die menschliche Gesundheit auswirkt.
Die in der Industrie verwendete Stärke wird häufig mit physikalischen und chemischen Methoden modifiziert, um die für die jeweilige Endanwendung erforderlichen spezifischen Eigenschaften zu erzielen. Wenn es Möglichkeiten gibt, Stärke in Pflanzen zu modifizieren, können diese kostspieligen und oft umweltschädlichen Modifizierungsverfahren vermieden werden.
Neben den Vorteilen für die Industrie eröffnet die Klarheit darüber, wie Stärkekörner unterschiedlich initiiert werden, auch ein besseres Verständnis der Rolle, die Stärke in der menschlichen Ernährung und Gesundheit spielt.
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
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