La ricerca ha fatto chiarezza sull’annosa questione di come si formano i granuli di amido nei semi delle colture Triticeae – grano, orzo e segale – sbloccando diversi potenziali benefici per numerose industrie e per la salute umana.
L’amido di grano, mais, riso e patate è una parte vitale della nostra dieta che fornisce energia e un ingrediente chiave in molte applicazioni industriali, dalla produzione di birra e panificazione alla produzione di carta, colla, tessuti e materiali da costruzione.
I granuli di amido di diverse colture variano notevolmente in dimensioni e forma. L’amido di frumento (e quelli di altre Triticeae) hanno unicamente due tipi distinti di granuli: granuli grandi di tipo A e granuli più piccoli di tipo B.
Il rapporto tra granuli di tipo A e B può influenzare la qualità degli alimenti a base di grano, come pane e pasta. I due tipi di granuli rappresentano un problema anche per l’industria manifatturiera dell’amido perché molti dei granuli più piccoli di tipo B vengono persi e quindi sprecati durante il processo di macinazione. Inoltre, troppi granuli di amido di tipo B nell’orzo possono causare un aspetto torbido o torbido nella birra perché non vengono digeriti e filtrati durante il processo di produzione della birra.
Nuova ricerca pubblicata sulla rivista La cellula vegetale dal gruppo del Dr. David Seung del John Innes Center hanno fatto un passo avanti nella risoluzione di questo problema.
Il team ha utilizzato tecniche genomiche e sperimentali per dimostrare che i granuli di tipo A e B sono formati da due meccanismi distinti.
Identificando un enzima coinvolto nell’iniziazione dei granuli di tipo B e utilizzando poi tecniche convenzionali di selezione vegetale per rimuovere questa proteina, sono stati in grado di produrre grano con granuli B bassi o assenti, senza penalizzare lo sviluppo della pianta e senza ridurre la produzione complessiva di granuli di tipo B. contenuto di amido.
In aggiunta agli studi precedenti di questo gruppo che hanno fatto luce sulla forma e sulla formazione dei granuli di tipo A, la scoperta ha importanti implicazioni, afferma il primo autore dello studio, il dottor Nitin Uttam Kamble:
“Abbiamo scoperto che l’enzima ubiquitario (PHS1) è fondamentale per la formazione dei granuli di tipo B nel grano. Si tratta di una svolta scientifica perché decenni di ricerca su questo enzima non sono riusciti a trovare un ruolo chiaro per PHS1 nelle piante, e mostra che i granuli di grano di tipo A e B si formano attraverso diversi meccanismi biochimici. Ora possiamo usare questa conoscenza per creare variazioni nell’amido per diverse applicazioni alimentari e industriali.”
Il dottor David Seung, leader del gruppo presso il John Innes Center, ha aggiunto: “L’industria generalmente non ama l’eterogeneità; vuole qualcosa di bello e persino che possa essere lavorato senza intoppi e avere questi diversi tipi di granuli di amido nel grano ha sempre rappresentato una sfida.
“Quindi, si spera che scoprire l’enzima responsabile della produzione della popolazione di granuli più piccoli e poter utilizzare la nostra piattaforma di allevamento per ridurre il numero di granuli di tipo B sarà di grande interesse per molti utenti del settore.
“In combinazione con il nostro lavoro precedente, ora disponiamo di un gruppo di diversi e nuovi amidi di frumento che variano nella morfologia dei granuli e che hanno proprietà fisiche e chimiche diverse. Invitiamo ora le aziende a collaborare con noi per studiare i potenziali benefici di questi amidi , come nella molitura, nella pasta e nella panificazione.”
L’amido è il principale carboidrato alimentare presente negli alimenti consumati in tutto il mondo ed è costituito da minuscoli granuli semicristallini formati da semplici catene di zuccheri. Nei cereali i granuli di amido si formano nella parte endosperma del seme.
Come materia prima, l’amido viene utilizzato nella carta da parati, nei tessuti, nei materiali da costruzione, nei prodotti farmaceutici, nelle colle e negli addensanti.
Il grano e i suoi parenti contribuiscono per più di un terzo all’amido utilizzato per scopi industriali europei. L’amido di patate e quello di mais hanno composizione e morfologia dei granuli diversi da quelli delle Triticeae.
Nel corso degli anni l’industria è andata a scapito dei metodi di recupero per risolvere il problema delle miscele di granuli grandi di tipo A e piccoli di tipo B, incluso l’utilizzo di filtrazioni multiple per catturare i granuli persi durante la lavorazione. L’eliminazione dei requisiti per queste fasi di elaborazione ridurrà i costi e migliorerà le prestazioni del prodotto.
Le future linee di indagine riguarderanno il modo in cui le dimensioni dei granuli influenzano la digeribilità dell’amido, la qualità della cottura, il valore nutrizionale e l’impatto degli amidi alimentari sulla salute umana.
L’amido utilizzato nell’industria viene spesso modificato utilizzando metodi fisici e chimici per ottenere le proprietà specifiche richieste per ciascun utilizzo finale. Disporre di metodi per modificare l’amido nelle piante può evitare questi processi di modifica costosi e spesso dannosi per l’ambiente.
Oltre ai vantaggi industriali, la chiarezza su come i granuli di amido vengono iniziati in modo differenziale apre le porte a una maggiore comprensione del ruolo che l’amido ha nella dieta e nella salute umana.
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