Viazi sio tu chanzo cha wanga wa lishe kwa wanadamu, lakini pia chanzo cha wanga kwa matumizi mengi ya viwandani. Wanasayansi wa A&M AgriLife Texas wanasoma jinsi ya kubadilisha uwiano wa molekuli mbili za wanga katika viazi - amylose na amylopectin - ili kuongeza matumizi ya mazao ya upishi na viwandani.
Kwa mfano, viazi vya nta na maudhui ya juu ya amylopectini hutumiwa katika uzalishaji wa bioplastics, viongeza vya chakula, adhesives, na pombe.
Majarida mawili yaliyochapishwa hivi majuzi katika Jarida la Kimataifa la Sayansi ya Molekuli na Seli ya Mimea, Tishu na Utamaduni wa Ogani huchunguza jinsi teknolojia ya CRISPR inaweza kuboresha matumizi ya viazi.
Karatasi zote mbili zinajumuisha kazi iliyofanywa na Stephanie Toinga, Ph.D., ambaye alikuwa mwanafunzi aliyehitimu katika maabara ya Kirti Rathor, Ph.D., Mwanateknolojia wa Mimea ya AgriLife katika Taasisi ya Texas A&M Plant Genomics na Bioteknolojia na Idara ya Udongo. Pia mwandishi mwenza wa karatasi zote mbili alikuwa Isabelle Weils, Ph.D., mfugaji wa viazi katika Utafiti wa AgriLife katika Idara ya Texas A&M ya Sayansi ya Kilimo cha Maua.
"Taarifa na ujuzi ambao tumepata kutokana na tafiti hizi mbili zitatusaidia kutambulisha sifa nyingine zinazohitajika katika zao hili muhimu sana," Rathor alisema.
Ukweli wa Viazi
Viazi hupandwa katika nchi zaidi ya 160 kwenye ekari milioni 40,8 na ndio chakula kikuu kwa zaidi ya watu bilioni.
Viazi vya ukubwa wa kati vina takriban kalori 160, nyingi zikitoka kwa wanga, Rathor anasema, ndiyo maana mizizi ni chanzo muhimu cha nishati kwa watu wengi duniani kote. Viazi pia vina virutubisho vingine muhimu, ikiwa ni pamoja na vitamini na madini.
Wanga ni muhimu kwa matumizi ya chakula na viwanda.
Kiasi cha wanga katika mizizi ya viazi ndio sababu kuu ya kuamua matumizi ya viazi.
Viazi zenye wanga nyingi mara nyingi hutumiwa kutengeneza vyakula vilivyochakatwa kama vile french, chipsi na viazi vilivyokaushwa, Wales anasema.
Viazi vya wanga wa chini na wa kati mara nyingi hutumiwa vibichi au kama viazi vya mezani, anasema. Kwa matumizi mapya ya mizizi, mambo muhimu zaidi ni mwonekano wa kiazi, ikiwa ni pamoja na umbile la ngozi, rangi ya ngozi, rangi ya nyama na umbo la kiazi. Hivi karibuni, aina maalum za viazi za maumbo mbalimbali zimeonekana, kama vile mtoto; na ngozi nyekundu, zambarau au njano na nyama ni kuwa maarufu kutokana na urahisi wao wa maandalizi na kuongezeka kwa thamani ya lishe.
Aidha, ethanol inaweza kuzalishwa kutoka wanga ya viazi kwa ajili ya mafuta au vinywaji vya pombe; mbadala ya plastiki inayoweza kuharibika; au adhesives, binders, texturizing mawakala na fillers kwa ajili ya viwanda vya dawa, nguo, mbao na karatasi na sekta nyingine za uchumi.
Kwa maombi ya viwanda, ni muhimu kuzingatia kiasi na aina ya wanga katika viazi.
Toinga anaamini kwamba wanga wa juu wa amylopectini huhitajika kwa chakula na matumizi mengine ya viwandani kutokana na sifa zao za kipekee za utendaji. Kwa mfano, wanga kama huo ndio aina inayopendekezwa ya matumizi kama kiimarishaji na unene katika vyakula na kama emulsifier katika mavazi ya saladi. Kwa sababu ya utulivu wake wa kufungia, wanga ya amylopectin hutumiwa katika vyakula vilivyogandishwa. Aidha, viazi vyenye wanga wa amylopectin hutoa viwango vya juu vya ethanol ikilinganishwa na viazi na wanga nyingine.
Faida za Ufugaji wa Viazi na Wanga Uliochaguliwa
Toinga anasema kuendeleza aina za viazi zilizobadilishwa wanga kunaweza kufungua uwezekano mpya. Viazi zilizo na amylopectin nyingi na amylose kidogo, kama vile Dhahabu ya Yukon iliyohaririwa na jeni aliyoielezea katika Jarida la Kimataifa la Sayansi ya Molekuli, zina matumizi ya viwandani zaidi ya matumizi yao ya kitamaduni.
Kinyume chake, viazi vilivyo na viwango vya juu vya amylose na amylopectin ya chini vinaweza kuhitajika kwa matumizi ya binadamu, Wales alisema. Amylose hufanya kama nyuzinyuzi na haitoi glukosi kwa urahisi kama amylopectin, hivyo kusababisha index ya chini ya glycemic na kufanya viazi kuwa na ladha nzuri kwa watu wenye kisukari.
CRISPR/Cas9 huunda fursa mpya
Teknolojia ya CRISPR/Cas9 imepanua kisanduku cha zana kinachopatikana kwa wafugaji na kutoa njia ya moja kwa moja na ya haraka zaidi ya kujumuisha sifa zinazohitajika katika aina maarufu za mazao ya biashara, anabainisha Weils. Ufugaji wa jadi ni mchakato mrefu ambao unaweza kuchukua miaka 10-15.
Kwa kuongeza, kutokana na asili tata ya jenomu la viazi, kuunda aina mpya na seti sahihi ya sifa zinazohitajika ni changamoto kwa ufugaji wa kawaida, anasema. Teknolojia za molekuli zimeongeza ufanisi wa uteuzi, na uhariri wa jeni kwa kutumia teknolojia ya CRISPR/Cas9 huongeza safu nyingine ya utata.
Aina iliyoboreshwa ya dhahabu ya Yukon
Miongoni mwa aina mbalimbali za viazi zilizotathminiwa katika utafiti wa kwanza, Yukon Gold ilizalisha upya bora zaidi, hivyo ilitumika katika utafiti wa pili. Matokeo yake yalikuwa viazi yenye maudhui ya juu ya amylopectini na maudhui ya chini ya amylose katika wanga.
"Moja ya mimea iliyopigwa, T2-7, ilionyesha ukuaji wa kawaida na sifa za mavuno lakini haikuwa na amylose," Toinga alisema.
Wanga wa Tuber, T2-7, ina matumizi ya viwandani katika tasnia ya karatasi na nguo kama kibandiko/kifungashio, kibaiolojia, na uzalishaji wa ethanoli. Wanga wa tuber wa sampuli hii ya majaribio, kwa sababu ya upinzani wake wa kufungia na kuyeyuka bila hitaji la marekebisho ya kemikali, inapaswa pia kuwa muhimu katika utengenezaji wa vyakula vilivyogandishwa. Viazi zilizo na amylopectin kama aina pekee ya wanga inapaswa pia kutoa ethanoli zaidi kwa matumizi ya viwandani au kuunda vileo.
Kama hatua iliyofuata katika tafiti hizi, kujiunga T2-7 kulichavushwa kwa kujitegemea na kuvuka kwa aina ya wafadhili wa Yukon Gold na clones nyingine za viazi ili kuondoa vipengele vinavyobadilika.