Cebada con una actividad reducida en SSII y productos que contienen almidón con un contenido reducido de amilopectina.

Un grano de una planta de cebada que comprende un gen SSII mutado,

de manera que la actividad SSII codificada por dicho gen SSII mutado está suprimida y el contenido total de almidón de dicho grano tiene un contenido relativo de amilosa de al menos un 50% (p/p), determinado por HPLC, y que a) la proporción de cadenas de amilopectina contenidas en el almidón de dicho grano que tienen una longitud comprendida en el intervalo de 6 a 11 residuos es de al menos un 30%, y b) la proporción de cadenas de amilopectina contenidas en el almidón de dicho grano que tienen una longitud comprendida en el intervalo de 12 a 30 residuos es inferior a un 65%, y c) la proporción de cadenas de amilopectina contenidas en el almidón de dicho grano que tienen una longitud comprendida en el intervalo de 31 a 60 residuos es inferior a un 10%.

Cebada con una actividad reducida de SSII y productos que contienen almidón con un contenido reducido de amilopectina Esta invención se refiere a una planta de cebada con una actividad reducida de la enzima SSII que produce un almidón con un contenido reducido de amilopectina. La invención también se refiere al almidón, los granos y los productos alimentarios obtenidos a partir de dicha planta.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Un descubrimiento de las ciencias de la nutrición consiste en que el almidón resistente tiene importantes repercusiones sobre el estado de la salud intestinal, en particular la salud del intestino grueso. Los efectos beneficiosos del almidón resistente provienen del hecho de que este proporciona un nutriente al intestino grueso, que supone una fuente de energía para la microflora intestinal que se fermenta para formar ácidos grasos de cadena corta, entre otros. Estos ácidos grasos de cadena corta proporcionan nutrientes para los colonocitos, potencian la captación de ciertos nutrientes a través del intestino grueso y propician la actividad fisiológica del colon. En general, si no se proporcionan almidones resistentes u otras fibras dietéticas, el colon se vuelve relativamente inactivo desde el punto de vista metabólico.

En los últimos años, se han dirigido esfuerzos a obtener almidones resistentes a partir de varias fuentes para resolver el problema de la salud intestinal. Por consiguiente, se han desarrollado almidones con un contenido elevado de amilosa en ciertos granos tales como el maíz, para ser empleados en alimentos con el fin de favorecer la salud intestinal.

La estructura física del almidón puede tener una gran repercusión sobre las propiedades nutricionales y de manipulación del almidón para productos alimentarios. Ciertas características se pueden interpretar como una indicación de la estructura del almidón, incluidas la distribución de longitudes de cadena de la amilopectina, el grado de cristalinidad y la presencia de formas cristalinas tales como la forma de tipo complejo V del almidón cristalino. Las formas de estas características también se pueden interpretar como indicadores de las propiedades nutricionales y de manipulación de los alimentos que contienen estos almidones. De este modo, una longitud de cadena de la amilopectina corta puede ser un indicador de una cristalinidad baja y una gelatinización baja, y también se cree que presenta una correlación con una retrogradación reducida de la amilopectina. De forma adicional, se cree que una distribución de longitudes de cadena de amilopectina más cortas refleja las propiedades organolépticas del alimento en el que el almidón está incluido en cantidades significativas. Una cristalinidad reducida de un almidón también puede ser indicativa de una temperatura de gelatinización reducida del almidón y se cree, además, que está asociada con unas propiedades organolépticas mejoradas. La presencia de la cristalinidad del complejo V u otro lípido asociado con el almidón potenciará el nivel de almidón resistente y, de este modo, la fibra dietética.

En el pasado se han identificado líneas de cebada que contienen almidón con un contenido elevado de amilosa. Estas líneas solamente han proporcionado aumentos relativamente modestos del contenido de amilosa hasta un máximo de aproximadamente un 45% del almidón total, como en la variedad de cebada conocida como glaciar de elevado contenido de amilosa (AC38) . Aunque los almidones con un contenido elevado de amilosa de este tipo son útiles, se prefiere un almidón con un contenido de amilosa todavía más elevado, y se cultivan otras especies de grano determinadas para que tengan almidones con un contenido más elevado de amilosa, con niveles en el intervalo del 90 por ciento. Estos almidones son muy resistentes a la digestión y proporcionan un beneficio mayor para la salud.

La obtención de almidones con un contenido elevado de amilosa conlleva un problema, porque los almidones con un contenido elevado de amilosa conocidos también presentan una temperatura de gelatinización elevada. La temperatura de gelatinización refleja la energía de conminución necesaria para procesar los alimentos de este tipo. De esta manera, normalmente se requieren temperaturas más elevadas para procesar grano o harina con el fin de producir alimentos a partir de dichos granos o almidones. De este modo, en general los productos que contienen almidones con un contenido elevado de amilosa son más caros. De forma similar, desde el punto de vista del consumidor, pueden ser necesarios tiempos más prolongados y temperaturas más elevadas para preparar los productos fabricados o para obtener alimentos a partir de harina que contiene almidones con un contenido elevado de amilosa. De este modo, el hecho de incorporar almidones con un contenido elevado de amilosa en los alimentos supone una desventaja significativa.

Otro componente nutritivo de los granos y, en particular, de la cebada son los º-glucanos. Los º-glucanos están constituidos por unidades de glucosa enlazadas mediante uniones glicosídicas º (1-4) y/o º (1-3) que no se degradan por la acción de las enzimas digestivas humanas, lo que los hace adecuados como fuentes de fibra dietética. Los º-glucanos pueden ser parcialmente digeridos por bacterias endógenas del colon, cuyo proceso de fermentación genera ácidos grasos de cadena corta (principalmente acetato, propionato y butirato) , los cuales son beneficiosos para las células de la mucosa que revisten el intestino y el colon (Sakata y Engelhard Comp. Biochem Physiol. 74a:459-462 (1983) ) .

La ingesta de º-glucano también tiene como efecto el aumento de la excreción de ácido bílico, lo que provoca una reducción de las lipoproteínas de baja densidad (LDL) y el colesterol totales en suero, con una reducción del riesgo de enfermedades coronarias. De forma similar, los º-glucanos actúan atenuando las oscilaciones de la concentración de glucosa posprandial en sangre. Se cree que estos dos efectos se basan en el aumento de la viscosidad del contenido del estómago y los intestinos.

La composición de los alimentos que contienen almidones y la estrecha relación de estos almidones con otros nutrientes u otros componentes pueden tener repercusiones significativas sobre el valor nutricional de estos alimentos o sobre las características funcionales de estos componentes en la preparación o la estructura de los alimentos.

Aunque los almidones o º-glucanos modificados, por ejemplo, se pueden emplear en alimentos que proporcionan una funcionalidad que no se puede conseguir normalmente con fuentes no modificadas, el procesamiento de este tipo tiene tendencia a alterar otros componentes de valor o a asociarse con la percepción de que es indeseable debido a los procesos implicados en la modificación. Por consiguiente, es preferible proporcionar fuentes de constituyentes que se puedan emplear en los alimentos en su forma no modificada.

La variedad de cebada MK6827 se puede obtener de la colección de germoplasma de cebada (centro de investigación nacional de germoplasma de granos pequeños USDA-ARS, Aberdeen, Idaho 831290 EE. UU.) . El grano de MK6827 está encogido y presenta una cáscara muy coloreada y una forma alargada; según los inventores, es muy difícil procesar este grano, entre otras cosas, porque es muy resistente a la molienda. Las propiedades del grano MK6827 no han sido caracterizadas anteriormente, no se ha determinado la naturaleza de la mutación ni tampoco se considera adecuado para producir alimentos.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN

Esta invención se basa en el aislamiento y la caracterización de plantas de cebada con SSII mutante, cuyo grano se ha descubierto que contiene almidón con un contenido reducido de amilopectina y, por consiguiente, niveles relativos elevados de amilosa y, por consiguiente, contiene niveles elevados de fibra dietética.

El grano del mutante y el grano de los cruces entre ciertos códigos genéticos contienen además un nivel elevado de º-glucano. Los inventores creen que la combinación de un nivel elevado de º-glucano y almidón resistente que contribuye a un contenido elevado de fibra dietética es única de la presente invención.

De forma adicional, al menos para algunos códigos genéticos, se ha descubierto que el grano de dichos mutantes contiene almidón con niveles relativos elevados de amilosa y presenta además temperaturas de gelatinización bajas. Las características de hinchamiento reducido del almidón de este tipo durante y tras la gelatinización también presentan... [Seguir leyendo]

1. Un grano de una planta de cebada que comprende un gen SSII mutado, de manera que la actividad SSII codificada por dicho gen SSII mutado está suprimida y el contenido total de almidón de dicho grano tiene un contenido relativo de amilosa de al menos un 50% (p/p) , determinado por HPLC, y que a) la proporción de cadenas de amilopectina contenidas en el almidón de dicho grano que tienen una longitud comprendida en el intervalo de 6 a 11 residuos es de al menos un 30%, y b) la proporción de cadenas de amilopectina contenidas en el almidón de dicho grano que tienen una longitud comprendida en el intervalo de 12 a 30 residuos es inferior a un 65%, y c) la proporción de cadenas de amilopectina contenidas en el almidón de dicho grano que tienen una longitud comprendida en el intervalo de 31 a 60 residuos es inferior a un 10%.

2. El grano de acuerdo con la reivindicación 1, donde dicho gen SSII contiene la secuencia representada en SEQ ID NO 1 y la mutación se selecciona entre un mutante de truncamiento, o comprende una deleción, inversión, duplicación o mutación puntual.

3. El grano de acuerdo con la reivindicación 2, donde dicho gen SSII mutado es un mutante de truncamiento, de manera que el dominio catalítico C-terminal del gen SSII mutado no se traduce.

4. El grano de acuerdo con la reivindicación 1, donde la secuencia del ADNc de dicho gen SSII mutado es la representada en la SEQ ID NO 4.

5. El grano de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde

a) la proporción de cadenas de amilopectina contenidas en el almidón de dicho grano que tienen una longitud comprendida en el intervalo de 6 a 11 residuos es de al menos un 35%, y b) la proporción de cadenas de amilopectina contenidas en el almidón de dicho grano que tienen una longitud comprendida en el intervalo de 12 a 30 residuos es inferior a un 60%, y c) la proporción de cadenas de amilopectina contenidas en el almidón de dicho grano que tienen una longitud comprendida en el intervalo de 31 a 60 residuos es inferior a un 8%.

6. El grano de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde la harina o el producto integral obtenidos a partir del grano presentan un volumen de hinchamiento inferior a 3.2.

7. El grano de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde la harina obtenida a partir del grano presenta un volumen de hinchamiento de al menos 2.

8. El grano de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde dicho grano comprende al menos un 6% de º-glucano como porcentaje del peso total del grano sin cáscara.

9. El grano de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde dicho grano presenta una característica seleccionada del grupo constituido por: tener un contenido de almidón superior a un 12% del grano sin cáscara, ser gimnospermo y tener un cociente de la longitud entre el grosor inferior a 5.8.

10. El grano de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, donde dicho grano tiene un cociente de la longitud entre el grosor inferior a 5.5.

11. El grano de acuerdo con la reivindicación 10, donde dicho grano tiene un cociente de la longitud entre el grosor comprendido en el intervalo de 4 a 5.

12. El grano de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, donde el almidón de dicho grano se caracteriza por que presenta al menos una de las siguientes propiedades:

a) el inicio del primer pico de gelatinización detectado por calorimetría diferencial de barrido es inferior a 53 º C, b) el primer pico de gelatinización detectado por calorimetría diferencial de barrido es inferior a 60 º C, y c) la entalpía (LH) del primer pico de gelatinización detectado por calorimetría diferencial de barrido es inferior a 3.5.

13. El grano de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, donde el almidón de dicho grano presenta una temperatura de pastificación superior a 75 º C.

14. El grano de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, donde la proporción de almidón de dicho grano que exhibe cristalinidad es inferior a un 20%.

15. El grano de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, donde la proporción del almidón cristalino contenido en el almidón de dicho grano que exhibe una forma cristalina característica de un complejo de almidónlípido es superior a un 50%.

16. El grano de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, donde el contenido total de almidón de dicho grano comprende al menos un 60% (p/p) de amilosa, determinado por HPLC.

17. El grano de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, donde la proporción de cadenas de amilopectina contenidas en el almidón de dicho grano que tienen una longitud comprendida en el intervalo de 31 a 60 residuos es superior a un 5%.

18. Una planta capaz de producir un grano de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17.

19. El almidón de una planta de cebada, donde dicho almidón tiene un contenido relativo de amilosa de al menos un 50% (p/p) , determinado por HPLC, y donde

a) la proporción de cadenas de amilopectina contenidas en el almidón que tienen una longitud comprendida en el intervalo de 6 a 11 residuos es de al menos un 30%, y b) la proporción de cadenas de amilopectina contenidas en el almidón que tienen una longitud comprendida en el intervalo de 12 a 30 residuos es inferior a un 65%, y c) la proporción de cadenas de amilopectina contenidas en el almidón de dicho grano que tienen una longitud comprendida en el intervalo de 31 a 60 residuos es inferior a un 10%.

20. El almidón de acuerdo con la reivindicación 19, donde a) la proporción de cadenas de amilopectina contenidas en el almidón que tienen una longitud comprendida en el intervalo de 6 a 11 residuos es de al menos un 35%, y b) la proporción de cadenas de amilopectina contenidas en el almidón que tienen una longitud comprendida en el intervalo de 12 a 30 residuos es inferior a un 60%, y c) la proporción de cadenas de amilopectina contenidas en el almidón que tienen una longitud comprendida en el intervalo de 31 a 60 residuos es inferior a un 8%.

21. El almidón de acuerdo con la reivindicación 19 o 20, que comprende un lípido asociado al almidón, donde el almidón con el lípido asociado exhibe una forma cristalina de tipo complejo V, donde la forma cristalina de tipo complejo V representa al menos un 10% del almidón cristalino.

22. El grano de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, donde dicho grano está molido, triturado, troceado, descascarillado o enrollado.

23. Un producto alimentario o aditivo alimentario que comprende el almidón de acuerdo con la reivindicación 19, 20

o 21 o un grano de acuerdo con la reivindicación 22.

24. El producto alimentario o aditivo alimentario de acuerdo con la reivindicación 23, donde dicho producto o aditivo alimentario se selecciona del grupo constituido por harina, pan, pasteles, galletas, espesantes, bebidas malteadas, bebidas de cebada, fideos o sopas instantáneas.

25. El uso del almidón de acuerdo con la reivindicación 19, 20 o 21 o un grano de acuerdo con la reivindicación 22 para preparar un producto alimentario.

26. El uso de una planta de cebada que comprende un gen SSII mutado, de manera que la actividad SSII codificada por dicho gen SSII mutado está suprimida y el contenido total de almidón del grano obtenido de dicha planta tiene un contenido relativo de amilosa de al menos un 50% (p/p) , determinado por HPLC, y que

a) la proporción de cadenas de amilopectina contenidas en el almidón de dicho grano que tienen una longitud comprendida en el intervalo de 6 a 11 residuos es de al menos un 30%, y b) la proporción de cadenas de amilopectina contenidas en el almidón de dicho grano que tienen una longitud comprendida en el intervalo de 12 a 30 residuos es inferior a un 65%, y c) la proporción de cadenas de amilopectina contenidas en el almidón de dicho grano que tienen una longitud comprendida en el intervalo de 31 a 60 residuos es inferior a un 10%, para producir un grano de cebada, teniendo el contenido total de almidón de dicho grano un contenido relativo de amilosa de al menos un 50% (p/p) , determinado por HPLC.

27. El uso de un constructo de ADN para reducir la expresión del gen SSII en una planta de cebada, de manera que el almidón del grano obtenido de dicha planta tiene un contenido relativo de amilosa de al menos un 50% (p/p) , determinado por HPLC, y que

a) la proporción de cadenas de amilopectina contenidas en el almidón de dicho grano que tienen una longitud comprendida en el intervalo de 6 a 11 residuos es de al menos un 30%, y b) la proporción de cadenas de amilopectina contenidas en el almidón de dicho grano que tienen una longitud comprendida en el intervalo de 12 a 30 residuos es inferior a un 65%, y c) la proporción de cadenas de amilopectina contenidas en el almidón de dicho grano que tienen una longitud comprendida en el intervalo de 31 a 60 residuos es inferior a un 10%, donde dicho constructo de ADN comprende una secuencia que codifica a) una molécula de ARN antisentido capaz de interferir en la transcripción o el procesamiento de la enzima SSII, o b) una ribozima, o

c) una copia adicional en la misma orientación que el gen que codifica la enzima SSII, o d) una molécula de ARN bicatenaria, o e) un constructo de horquilla diseñado para producir una molécula de ARN bicatenaria capaz de suprimir la actividad SSII endógena.

28. El uso de a) una molécula de ARN antisentido capaz de interferir en la transcripción o el procesamiento de la enzima SSII, o b) una ribozima, o

c) una copia adicional en la misma orientación que el gen que codifica la enzima SSII, o d) una molécula de ARN bicatenaria, o e) un constructo de horquilla diseñado para producir una molécula de ARN bicatenaria capaz de suprimir la actividad SSII endógena, para reducir la expresión del gen SSII en una planta de cebada, de manera que el almidón del grano obtenido de dicha planta tiene un contenido relativo de amilosa de al menos un 50% (p/p) , determinado por HPLC, y que a) la proporción de cadenas de amilopectina contenidas en el almidón de dicho grano que tienen una longitud comprendida en el intervalo de 6 a 11 residuos es de al menos un 30%, y b) la proporción de cadenas de amilopectina contenidas en el almidón de dicho grano que tienen una longitud comprendida en el intervalo de 12 a 30 residuos es inferior a un 65%, y c) la proporción de cadenas de amilopectina contenidas en el almidón de dicho grano que tienen una longitud comprendida en el intervalo de 31 a 60 residuos es inferior a un 10%.