Para peneliti di Michigan State University telah menemukan cara untuk mengurangi kadar karsinogen yang dihasilkan saat menggoreng umbi yang disimpan dalam kondisi dingin.

Dalam sebuah terobosan dalam industri makanan ringan, tim ilmuwan yang dipimpin oleh profesor Michigan State University, Jiming Jiang dan David Doschs, telah menemukan mekanisme kunci di balik penggelapan dan potensi masalah kesehatan yang terkait dengan kentang yang disimpan dalam suhu dingin.

Temuan mereka dipublikasikan di jurnal Sel tanamanmenandai pengembangan varietas kentang yang dapat disimpan pada suhu dingin dan menghasilkan produksi keripik kentang dan kentang goreng yang lebih sehat dan enak.

Makanan ringan ini memiliki pasar bernilai miliaran dolar di Amerika Serikat. Di Michigan – produsen utama kentang yang digunakan dalam keripik kentang – industri kentang bernilai $240 juta per tahun.

Peneliti Michigan State University David Dutchess (kiri) dan Jiming Jiang (kanan) menanam tanaman kentang di rumah kaca Michigan State University. Kredit: Paul Henderson/Universitas Negeri Michigan

Namun petani tidak bisa bercocok tanam sepanjang tahun, dan pembuat makanan ringan membutuhkan pasokan kentang segar untuk memenuhi kebutuhan mereka. Menyimpan kentang di tempat penyimpanan dingin memastikan produsen keripik dan kentang goreng mendapatkan apa yang mereka butuhkan, namun suhu rendah juga memicu proses yang disebut pemanis buatan dingin, atau CIS, yang mengubah pati menjadi gula.

Pengolahan umbi-umbian yang mengandung gula menghasilkan kentang goreng berwarna gelap dan keripik kentang. Ini juga menghasilkan akrilamida, senyawa karsinogenik yang terbentuk selama pemrosesan suhu tinggi, yang dikaitkan dengan masalah kesehatan termasuk peningkatan risiko kanker.

Meskipun terdapat teknik untuk mengurangi gula dalam umbi-umbian yang disimpan dalam suhu dingin, teknik tersebut menambah biaya dan dapat mempengaruhi cita rasa produk akhir. Jadi, Jiang dan rekan-rekannya fokus pada akar permasalahan untuk berupaya memproduksi kentang yang tidak terkena dampak CIS, sejak awal.

“Kami telah mengidentifikasi gen spesifik yang bertanggung jawab atas CIS dan, yang lebih penting, menemukan elemen pengatur yang mengaktifkannya pada suhu dingin,” jelas Jiang, Profesor Yayasan Penelitian MSU di Departemen Biologi Tanaman dan Hortikultura.

“Dengan mempelajari bagaimana gen ini diaktifkan dan dimatikan, kami membuka kemungkinan mengembangkan kentang yang secara alami tahan terhadap CIS dan, oleh karena itu, tidak akan menghasilkan senyawa beracun.”

Dengan mematikan gen invertase vakuolar kentang, atau VInv, para peneliti dari Michigan State University telah menunjukkan bahwa menggoreng kentang yang disimpan pada suhu dingin dapat menghasilkan keripik yang lebih sehat dan menarik. Kredit: Diadaptasi dari Bhaskar, PB, dkk. Fisiologi Tumbuhan, 2010, 154(2), 939-948, https://doi.org/10.1104/pp.110.162545

Dari laboratorium, ke rumah kaca, hingga sekantong keripik

Seorang peneliti kentang selama lebih dari dua puluh tahun, Jiang telah mendedikasikan karirnya untuk memecahkan misteri ini.

Untuk mengatasi salah satu masalah paling mendesak dalam industri kentang, Jiang memulai upayanya untuk mengurangi akrilamida pada keripik kentang dan kentang goreng di Universitas Wisconsin-Madison. Di sana, Jiang dan timnya menerbitkan penelitian pada tahun 2010 yang mengidentifikasi gen kunci yang bertanggung jawab atas CIS kentang. Pindah ke Michigan State University pada tahun 2017, Jiang dan timnya bekerja untuk mengidentifikasi elemen gen ini yang dapat dimodifikasi untuk menghentikan desalinasi yang disebabkan oleh suhu dingin.

Tim peneliti Jiang, yang mencakup kolaborator di kampus MSU serta di universitas riset lainnya, menggunakan kombinasi analisis ekspresi gen, identifikasi protein, dan pemetaan peningkat untuk mengidentifikasi elemen pengatur yang mengontrol gen CIS.

“Lingkungan dan fasilitas penelitian kolaboratif MSU, termasuk program pemuliaan kentang kelas dunia yang dipimpin oleh Dave Doschs, berperan penting dalam penelitian ini,” kata Jiang. “Langkah kami selanjutnya termasuk menggunakan pengetahuan ini untuk menciptakan lini kentang yang tahan terhadap CIS melalui pengeditan gen atau teknik pemuliaan lainnya di rumah kaca Dr. Duchs.”

Para peneliti menanam kentang yang lebih sehat dan lebih enak untuk dijadikan camilan di pertanian agronomi Michigan State University. Kredit: Paul Henderson/Universitas Negeri Michigan

Dutchz, sebagai pemimpin program pemuliaan kentang dan genetika di Michigan State University, menerapkan teknik yang dikembangkan oleh Jiang untuk menghentikan CIS melalui penyuntingan gen.

“Semua fasilitas kami berlokasi di kampus, sehingga pekerjaan penelitian dapat dilakukan secara efisien,” kata Duchess. “Melalui kolaborasi kami, kami mampu membuat penemuan yang membuka jalan bagi pendekatan modifikasi genetik yang ditargetkan untuk menghasilkan varietas kentang tahan dingin.”

Manfaat potensial dari penelitian ini lebih dari sekadar meningkatkan kualitas makanan ringan. Mengurangi pembentukan akrilamida pada kentang dapat berdampak pada makanan olahan bertepung lainnya. Selain itu, kentang yang tahan suhu dingin dapat menawarkan fleksibilitas lebih besar dalam penyimpanan dan transportasi, sehingga dapat mengurangi limbah makanan dan biaya.

Jiang percaya bahwa kentang baru yang tahan terhadap cis akan tersedia secara komersial dalam waktu dekat.

“Penemuan ini mewakili kemajuan besar dalam pemahaman kita tentang evolusi kentang dan implikasinya terhadap kualitas pangan dan kesehatan,” kata Jiang. “Hal ini berpotensi berdampak pada setiap kantong keripik kentang di seluruh dunia.”

Referensi: “Diseksi molekuler dari penambah endogen yang mengatur ekspresi gen vakuolar invertase yang diinduksi dingin dalam kentang” oleh Xiaobiao Zhu, Airu Chen, Nathaniel M Butler, Zixian Zeng, Haoyang Xin, Lixia Wang, Zhaoyan Lv, Dani Eshel, David S .Al-Dush dan Jiming Jiang, 20 Februari 2024, Sel tanaman.
doi: 10.1093/plcell/koae050