科学者は美味しくて健康的なポテトチップスの鍵を発見しました

ミシガン州立大学の研究者らは、低温条件で保管された塊茎を揚げる際に生成される発がん性物質のレベルを減らす方法を発見した。

スナック食品業界の画期的な進歩として、ミシガン州立大学のジミン・ジャン教授とデビッド・ドシュス教授が率いる科学者チームは、低温で保管されたジャガイモに関連した黒ずみと潜在的な健康問題の背後にある重要なメカニズムを発見した。

彼らの発見は雑誌に掲載されました 植物細胞これは、低温で保存できるジャガイモの品種の開発を示し、その結果、より健康的でおいしいポテトチップスやフライドポテトが生産されます。

このスナックは米国で数十億ドルの市場を持っています。 ポテトチップスに使用されるジャガイモの主要生産地であるミシガン州では、ジャガイモ産業は年間 2 億 4,000 万ドルの価値があります。

ミシガン州立大学の研究者デイビッド・ダッチェス氏（左）とジミン・ジャン氏（右）は、ミシガン州立大学の温室でジャガイモを栽培している。 クレジット: Paul Henderson/ミシガン州立大学

しかし、農家は一年中作物を栽培できるわけではなく、スナックメーカーはニーズを満たすために新鮮なジャガイモの供給を必要としています。 ジャガイモを冷蔵保存することで、ポテトチップスやフライドポテトのメーカーは必要なものを確実に入手できますが、低温はまた、デンプンを砂糖に変換する低温人工甘味料（CIS）と呼ばれるプロセスを引き起こします。

砂糖を含む塊茎を加工すると、濃い色のフライドポテトやポテトチップスが得られます。 また、高温処理中に形成される発がん性化合物であるアクリルアミドも生成され、がんのリスク増加などの健康上の問題と関連しています。

冷蔵保存された塊茎の糖分を減らす技術はありますが、コストがかかり、最終製品の味に影響を与える可能性があります。 そこで、Jiang 氏らは問題の根本に焦点を当て、最初から CIS の影響を受けないジャガイモの生産を試みました。

「私たちはCISの原因となる特定の遺伝子を同定し、さらに重要なことに、低温でCISを活性化する制御要素を発見しました」とMSU研究財団植物生物学・園芸学部教授のJiang氏は説明した。

「これらの遺伝子がどのようにオンになったりオフになったりするのかを研究することで、CISに対して自然に耐性があり、したがって有毒な化合物を生成しないジャガイモを開発する可能性が開かれます。」

ミシガン州立大学の研究者らは、ジャガイモの液胞インベルターゼ遺伝子（VINv）をオフにすることで、低温で保存したジャガイモをフライすると、より健康的で魅力的なポテトチップスを製造できることを示した。 クレジット: Bhaskar、PB、他から引用。 植物生理学、2010、154(2)、939-948、https://doi.org/10.1104/pp.110.162545

研究室から温室、ポテトチップスの袋まで

20 年以上ジャガイモの研究者であるジャン氏は、この謎の解明にそのキャリアを捧げてきました。

ジャガイモ産業における最も差し迫った問題の 1 つに対処するために、江氏はウィスコンシン大学マディソン校でポテトチップスとフライドポテトに含まれるアクリルアミドを削減する取り組みを開始しました。 そこで、Jiang と彼のチームは、ジャガイモ CIS の原因となる重要な遺伝子を特定した研究を 2010 年に発表しました。 2017 年にミシガン州立大学に移ったジャン氏と彼のチームは、寒冷による脱塩を止めるために改変できるこの遺伝子の要素を特定することに取り組んだ。

MSU キャンパスおよび他の研究大学の共同研究者を含む Jiang 氏の研究チームは、遺伝子発現解析、タンパク質の同定、エンハンサー マッピングを組み合わせて、CIS 遺伝子を制御する制御要素を同定しました。

「デイブ・ドシュス氏率いる世界クラスのジャガイモ育種プログラムを含む、MSUの共同研究環境と施設は、この研究において重要な役割を果たしました」とジャン氏は述べた。 「私たちの次のステップには、この知識を利用して、ダックス博士の遺伝子編集または他の育種技術を通じてCISに耐性のあるジャガイモ系統を作成することが含まれます。」

研究者たちは、ミシガン州立大学の農場で、スナック用のより健康的でおいしいジャガイモを栽培しています。 クレジット: Paul Henderson/ミシガン州立大学

ダッチ氏は、ミシガン州立大学のジャガイモ育種および遺伝学プログラムのリーダーとして、江氏が開発した技術を遺伝子編集を通じてCISを阻止するために応用した。

「私たちの施設はすべてキャンパス内にあるので、研究活動を効率的に行うことができます」とキャサリン妃は語った。 「私たちの協力を通じて、耐寒性ジャガイモ品種を生産するための標的遺伝子組み換えアプローチへの道を開く発見をすることができました。」

この研究の潜在的な利点は、単にスナックの品質を向上させるだけではありません。 ジャガイモにおけるアクリルアミドの生成を減らすことは、他のでんぷん質の加工食品に影響を与える可能性があります。 さらに、耐寒性ジャガイモは保管と輸送の柔軟性が高く、食品の無駄とコストを削減できます。

Jiang氏は、新しいシス耐性ジャガイモが近い将来に市販されるだろうと信じている。

「この発見は、ジャガイモの進化とそれが食品の品質と健康に及ぼす影響についての我々の理解における大きな進歩を意味する」とジャン氏は述べた。 「これは世界中のポテトチップスのすべての袋に影響を与える可能性があります。」

参考文献：「ジャガイモにおける寒冷誘発液胞インベルターゼ遺伝子発現を制御する内因性エンハンサーの分子解剖」Xiaobiao Zhu、Airu Chen、Nathaniel M Butler、Zixian Zeng、Haoyang Xin、Lixia Wang、Zhaoyan Lv、Dani Eshel、David S 著アル・ドゥシュとジミン・ジャン、2024 年 2 月 20 日、 植物細胞。
土井: 10.1093/plcell/koae050