Aardappels met nieuw soorten zetmeelkorrels ontwikkeld door Wageningen University

Het is mogelijk om zetmeelaardappels zó te veredelen dat ze nieuwe soorten zetmeel maken, als nieuwe, betere groene grondstof voor nieuwe toepassingen, zoals in de bouw en in de papier-, lijm-, diervoeder- en voedingsmiddelenindustrie. Dat blijkt uit het onderzoek waarop Xingfeng Huang op 29 november hoopt te promoveren aan Wageningen University.

Huang slaagde er in om via genetische modificatie aardappels te ontwikkelen met in de cellen zetmeelkorrels die groter zijn, een sterker vermogen hebben om water te ‘binden’, zoals bij het maken van sauzen, en beter water vast kunnen houden waardoor voedingsmiddelen met het zetmeel beter goed blijven na invriezen en ontdooien.

Zetmeel zit als zetmeelkorrels in de cellen van aardappelknollen. De plant kan die zetmeelkorrels maken doordat aan de buitenkant van die korrels enzymen ‘plakken’ die voor de opbouw van de zetmeelkorrel zorgen. De enzymen kunnen aan de korrels blijven plakken doordat een bepaald deel van het enzym, het zogenaamde Starch Binding Domain, in staat is om zetmeel te herkennen.

Door aardappels uit te rusten met genen die in ándere organismen betrokken zijn bij de opbouw en afbraak van zetmeel, kunnen de aardappels heel andere zetmeelkorrels maken, nieuwe groene grondstoffen. In het midden: microscopische foto van een gewone zetmeelkorrel van aardappel, daaromheen voorbeelden van de nieuwe zetmeelkorrels.

Samenspel enzymen

De manier waarop de korrel wordt opgebouwd is afhankelijk van de activiteit van de rest van het enzym. Zo zijn er enzymen die de groei van de korrel sturen en enzymen die juist gericht stukjes van de zetmeelkorrel kunnen afbreken. Het samenspel van die enzymen zorgt niet alleen voor de vorm en grootte van de zetmeelkorrels, maar ook voor andere eigenschappen van de korrels, zoals het vermogen om water te ‘binden’, zoals we dat ook kennen bij het maken van sauzen en soepen.

Er zijn ook bacteriën die beschikken over enzymen die betrokken zijn bij de afbraak van zetmeel. Ook die enzymen hebben een Starch Binding Domain. Ze hebben vaak net een andere werking dan de enzymen die al in de aardappel aanwezig zijn. Als aardappels in staat zouden zijn om ook deze enzymen te maken, zouden waarschijnlijk zetmeelkorrels ontstaan met nieuwe eigenschappen. Dan zou aardappel een nog betere producent kunnen worden van groene grondstoffen, grondstoffen die op een duurzame manier in planten worden gemaakt.

Nieuw zetmeel door nieuwe enzymen

Tijdens zijn onderzoek, dat hij voor een belangrijk deel bij Plant Research International uitvoerde, bracht Huang bij de aardappel via genetische modificatie genen in die codeerden voor eiwitten die een combinatie waren van het Starch Binding Domain van de enzymen van de aardappels en de enzymen van bacteriën.

Huang ontdekte dat de aardappelplanten dankzij de nieuwe ‘combinatie-enzymen’ vaak zetmeelkorrels maakten met een heel ander uiterlijk dan de korrels die normaalgesproken in aardappelcellen zitten.

Als Huang het gen voor het enzym amylosucrase van de bacterie Neisseria polysaccharea gebruikte, veranderden ook andere belangrijke eigenschappen van de zetmeelkorrels. Zo waren de zetmeelkorrels gemiddeld ongeveer twee keer zo groot en had het zetmeel een sterker vermogen om vloeistoffen te ‘binden’. Daardoor kan met een kleinere hoeveelheid zetmeel, dezelfde viscositeit verkregen worden van bijvoorbeeld sauzen en toetjes.

Daarnaast bleken de nieuwe zetmeelkorrels ook beter in staat om water vast te houden. Dat is van groot belang voor voedingsproducten die ingevroren worden. Als het zetmeel daarbij te veel water los laat, zijn de producten na het ontdooien niet meer goed te gebruiken.

Huang heeft daarmee laten zien dat het inderdaad mogelijk is om aardappels te ontwikkelen die nieuwe, betere groene grondstoffen produceren. Zetmeel uit aardappels wordt nu al gebruikt in onder andere de bouw en in de papier-, lijm-, diervoeder- en voedingsmiddelenindustrie. De nieuwe soorten zetmeel zouden daar, of op heel andere vlakken hun toepassingen kunnen vinden.