Kentang tidak hanya sumber karbohidrat makanan bagi manusia, tetapi juga sumber pati untuk berbagai aplikasi industri. Ilmuwan A&M AgriLife Texas sedang mempelajari bagaimana mengubah rasio dua molekul pati dalam kentang - amilosa dan amilopektin - untuk meningkatkan kegunaan kuliner dan industri tanaman.
Misalnya, kentang lilin dengan kandungan amilopektin tinggi digunakan dalam produksi bioplastik, bahan tambahan makanan, perekat, dan alkohol.
Dua makalah yang baru-baru ini diterbitkan dalam International Journal of Molecular Sciences and Plant Cell, Tissue and Organ Culture mengeksplorasi bagaimana teknologi CRISPR dapat meningkatkan pemanfaatan kentang.
Kedua makalah tersebut mencakup pekerjaan yang dilakukan oleh Stephanie Toinga, Ph.D., yang merupakan mahasiswa pascasarjana di laboratorium Kirti Rathor, Ph.D., AgriLife Plant Biotechnologist di Texas A&M Plant Genomics and Biotechnology Institute dan Departemen Tanah. Juga ikut menulis kedua makalah itu adalah Isabelle Weils, PhD, pemulia kentang AgriLife Research di Departemen Ilmu Hortikultura A&M Texas.
“Informasi dan pengetahuan yang kami peroleh dari dua studi ini akan membantu kami memperkenalkan sifat-sifat lain yang diinginkan ke dalam tanaman yang sangat penting ini,” kata Rathor.
Fakta Kentang
Kentang ditanam di lebih dari 160 negara di lahan seluas 40,8 juta hektar dan merupakan makanan pokok bagi lebih dari satu miliar orang.
Sebuah kentang berukuran sedang mengandung sekitar 160 kalori, sebagian besar berasal dari pati, kata Rathor, itulah sebabnya umbi merupakan sumber energi yang penting bagi banyak orang di seluruh dunia. Kentang juga mengandung nutrisi penting lainnya, termasuk vitamin dan mineral.
Pati adalah kunci penting untuk keperluan diet dan industri.
Jumlah pati pada umbi kentang merupakan faktor utama dalam menentukan penggunaan kentang.
Kentang berpati tinggi sering digunakan untuk membuat makanan olahan seperti kentang goreng, keripik dan kentang kering, kata Wales.
Kentang pati rendah dan menengah sering digunakan segar atau sebagai kentang meja, katanya. Untuk konsumsi umbi segar, faktor tambahan yang penting adalah penampilan umbi, antara lain tekstur kulit, warna kulit, warna daging, dan bentuk umbi. Baru-baru ini, varietas khusus kentang dengan berbagai bentuk telah muncul, seperti bayi; dengan kulit dan daging merah, ungu atau kuning menjadi populer karena kemudahan persiapan dan peningkatan nilai gizi.
Selain itu, etanol dapat diproduksi dari tepung kentang untuk bahan bakar atau minuman beralkohol; pengganti plastik biodegradable; atau perekat, pengikat, bahan pemberi tekstur dan bahan pengisi untuk industri farmasi, tekstil, kayu dan kertas dan sektor ekonomi lainnya.
Untuk aplikasi industri, penting untuk mempertimbangkan jumlah dan jenis pati dalam kentang.
Toinga percaya bahwa pati amilopektin tinggi diinginkan untuk makanan dan aplikasi industri lainnya karena sifat fungsionalnya yang unik. Misalnya, pati seperti itu adalah bentuk yang disukai untuk digunakan sebagai penstabil dan pengental dalam makanan dan sebagai pengemulsi dalam saus salad. Karena stabilitas beku-cairnya, pati amilopektin digunakan dalam makanan beku. Selain itu, kentang yang kaya akan pati amilopektin menghasilkan kadar etanol yang lebih tinggi dibandingkan kentang dengan pati lainnya.
Manfaat Budidaya Kentang dengan Pati Pilihan
Toinga mengatakan mengembangkan varietas kentang yang dimodifikasi pati dapat membuka kemungkinan baru. Kentang yang tinggi amilopektin dan rendah amilosa, seperti Yukon Gold yang diedit gen yang dia jelaskan dalam International Journal of Molecular Sciences, memiliki kegunaan industri di luar kegunaan tradisionalnya.
Sebaliknya, kentang dengan kadar amilosa tinggi dan amilopektin rendah akan diinginkan untuk dikonsumsi manusia, kata Wales. Amilosa bertindak seperti serat dan tidak melepaskan glukosa semudah amilopektin, menghasilkan indeks glikemik yang lebih rendah dan membuat kentang lebih enak untuk penderita diabetes.
CRISPR/Cas9 menciptakan peluang baru
Teknologi CRISPR/Cas9 telah memperluas kotak peralatan yang tersedia untuk pemulia dan menyediakan cara yang lebih langsung dan lebih cepat untuk memasukkan sifat-sifat yang diinginkan ke dalam varietas tanaman komersial yang populer, catat Weils. Pemuliaan tradisional adalah proses panjang yang bisa memakan waktu 10-15 tahun.
Selain itu, karena sifat genom kentang yang kompleks, menciptakan varietas baru dengan serangkaian sifat yang diinginkan merupakan tantangan bagi pemuliaan konvensional, katanya. Teknologi molekuler telah meningkatkan efisiensi seleksi, dan pengeditan gen menggunakan teknologi CRISPR/Cas9 menambah lapisan kerumitan lainnya.
Variasi yang ditingkatkan Yukon Gold
Di antara berbagai varietas kentang yang dievaluasi dalam studi pertama, Yukon Gold meregenerasi yang terbaik, sehingga digunakan dalam studi kedua. Hasilnya adalah kentang dengan kandungan amilopektin yang tinggi dan kandungan amilosa dalam pati yang rendah.
“Salah satu tanaman yang gugur, T2-7, menunjukkan karakteristik pertumbuhan dan hasil yang normal tetapi sama sekali tidak memiliki amilosa,” kata Toinga.
Pati umbi, T2-7, memiliki aplikasi industri di industri kertas dan tekstil sebagai perekat/pengikat, bioplastik, dan produksi etanol. Pati umbi dari sampel percobaan ini, karena ketahanannya terhadap pembekuan dan pencairan tanpa memerlukan modifikasi kimia, juga harus berguna dalam produksi makanan beku. Kentang dengan amilopektin sebagai satu-satunya bentuk pati juga harus menghasilkan lebih banyak etanol untuk keperluan industri atau untuk membuat minuman beralkohol.
Sebagai langkah selanjutnya dalam studi ini, aksesi T2-7 diserbuki sendiri dan disilangkan dengan galur donor Yukon Gold dan klon kentang lainnya untuk menghilangkan unsur transgenik.