Alimentos de bajo contenido en acrilamida.

Un producto de tubérculo procesado con calor obtenido a partir de una planta de papa en la que el nivel de la biosíntesis de asparagina se disminuye mediante la reducción de la expresión de un gen de asparagina sintetasa I codificada por la sec.

con núm. de ident.: 1, en donde el producto de tubérculo procesado con calor tiene al menos una concentración de acrilamida 70 % inferior que un producto de tubérculo procesado con calor que se elabora a partir del tejido correspondiente de una planta de lo contrario idéntica no transgénica.

Alimentos de bajo contenido en acrilamida

Campo de la invención 5

La presente descripción se refiere a métodos genéticos para la regulación negativa y sobreregulación de genes en una planta, por ejemplo en los órganos de almacenamiento ricos en almidón de estas plantas, para reducir el nivel de acrilamida que se acumula después del calentamiento asociado al procesamiento de estos órganos.

Antecedentes

El calentamiento de los alimentos que contienen tanto asparagina libre como azúcares reductores resulta en la producción de acrilamida. La acrilamida es un producto químico industrial usado en todo el mundo para sintetizar poliacrilamida. La exposición a este compuesto reactivo resulta en la absorción rápida y distribución uniforme entre los 15 tejidos (Barber y otros, Neurotoxicology 2001, 22, 341-353) . En los roedores, los efectos toxicológicos de las altas concentraciones de acrilamida (>2 mg/kg de peso corporal) incluyen síntomas neurológicos, disminución de la fertilidad, y cáncer (Friedman, J. Agric. Food Chem., 2003, 51, 4504-4526) .

La exposición ocupacional a altos niveles de acrilamida se conoce también que eleva la incidencia de neurotoxicidad en 20 humanos (LoPachin, Neurotoxicology, 2004, 25, 617-630) pero no existe ninguna evidencia documentada del efecto de la acrilamida en la reproducción o carcinogénesis humana. Tanto la acrilamida como su metabolito oxidado glicidamida reaccionan con la valina amino-terminal de la hemoglobina para formar aductos. El grado de formación del aducto es un buen marcador de los niveles de exposición e implica inhalaciones diarias de aproximadamente 100 µg (Tareke y otros, J. Agric. Food Chem., 2002, 50, 4998-5006) . Aunque inicialmente se creía que el agua potable, los cosméticos y el 25 tabaquismo representaban las únicas fuentes principales de exposición de fondo a la acrilamida (Bergmark, Chem. Res. Toxicol., 1997, 10, 78-84) , análisis recientes indican que el consumo de alimentos ricos en almidón fritos y horneados contribuyen aproximadamente 36% de la inhalación de acrilamida (Becker y Pearson, Dietar y habits and nutrient intake in Sweden 1997-98. Riksmaten 1997-98, 1999) .

30 La acrilamida dietética se deriva en gran medida de las reacciones inducidas por calor entre el grupo amino de los aminoácidos asparagina libres y el grupo carbonilo de los azúcares reductores (Mottram y otros, Nature, 2002, 419, 448-449; Stadler y otros, Nature, 2002, 419, 449-450) . Los tubérculos de papa frescas contienen niveles muy altos de asparagina, pero concentraciones relativamente bajas de azúcares reductores de glucosa y fructosa. Sin embargo, los azúcares reductores se acumulan durante el almacenamiento en frío a través de la expresión de invertasas inducida por 35 frío, que catalizan la conversión de sacarosa en glucosa y fructosa.

Los intentos anteriores de limitar la acumulación de acrilamida en los alimentos ricos en almidón no han resultado en aplicaciones prácticas y rentables. Un primer método de la industria anterior se basa en la modificación de los parámetros de procesamiento tales como relación superficie-volumen, temperatura, y tiempo de fritura. Aunque la 40 aplicación de tales métodos puede ser parcialmente eficaz en la reducción de la acumulación de acrilamida, esto altera las características sensoriales del producto alimenticio final mediante la reducción de color, modificación de la forma, y alteración del sabor y textura. Tales alteraciones son indeseables.

Un segundo método se basa en la incubación de los productos alimenticios parcialmente elaborados con asparaginasa 45 (EC 3.5.1.1) o gluminasa (EC 3.4.1.2) , antes del calentamiento (ver solicitud de patente mundial 2004/030468 A3 y solicitud de patente mundial 2004/026042 A1) . Este método es costoso y sólo fácilmente aplicable a materiales tal como la harina de trigo que puede mezclarse fácilmente con la enzima.

Un tercer método añade un competidor de asparagina tal como glicina al alimento parcialmente procesado (solicitud de 50 patente mundial 2005/025330 A1 para tubérculos de la papa, solicitud de patente de Estados Unidos 2004/0081724 A1 para los granos de café tostado, solicitud de patente mundial 2005/004620 A1granos de cacao, solicitud de patente mundial 2005/004628 A1 para los alimentos a base de maíz) . Este método sólo es parcialmente eficaz, requiere altas concentraciones del aditivo, y es demasiado costoso de aplicar en términos generales.

55 Un cuarto método añade una enzima que altera el azúcar reductor que comprende la aldosa reductasa al material alimenticio antes del calentamiento (ver patente de Estados Unidos 6989167) . Este método no es muy eficaz y demasiado costoso de aplicar en términos generales.

Un quinto método cubre el alimento con un reactivo seleccionado del grupo que consiste de un compuesto que contiene 60 aminoácidos, una sal de aminoácido, una amida de aminoácido, un éster de aminoácido, y mezclas de estos, antes del calentamiento (ver solicitud de patente mundial 2005/077203A3) . Este método sólo es parcialmente eficaz y demasiado costoso aplicar en términos generales.

Un sexto método se basa en la selección de germoplasma que contiene niveles inusualmente inferiores de azúcares reductores y asparagina. La disponibilidad de este tipo de germoplasma puede hacer posible que se incorporen los rasgos de "bajo contenido de azúcar" y 'bajo contenido de asparagina" en variedades que son aceptables para el uso amplio en la industria alimentaria. Sin embargo, no se han identificado aun plantas de cultivo de bajo contenido de 5 asparagina. Incluso si tales germoplasma se pueden descubrir en el futuro, se necesitarían al menos 15 a 20 años para incorporar los rasgos deseados en las variedades comerciales.

Un séptimo método modifica genéticamente el cultivo para reducir los niveles de azúcares reductores. Este método se basa en la regulación negativa de la expresión de genes implicados en la degradación del almidón tales como los genes 10 de L-fosforilasa y R1 asociados al almidón de la papa (ver, por ejemplo, solicitud de patente de Estados Unidos 2003/0221213 A1) . Aunque parcialmente eficaces, los alimentos elaborados derivados de los cultivos modificados todavía contienen aproximadamente un tercio de los niveles de acrilamida que son que se encuentran en los productos de control.

15 Así, existe una importante necesidad de métodos que reducen los niveles de acrilamida en los alimentos elaborados que se obtienen de cultivos ricos en almidón. Estos métodos deben ser rentables sin reducir las características sensoriales de los alimentos. La presente invención proporciona tales métodos.

Breve descripción de la invención 20

En un primer aspecto de la invención, se proporciona un producto de tubérculo procesado con calor obtenido a partir de una planta de papa en la que el nivel de la biosíntesis de la asparagina se disminuye mediante la reducción de la expresión de un gen de la asparagina sintetasa I codificada por la sec. con núm. de ident.: 1, en donde el producto del tubérculo procesado con calor tiene al menos una concentración de acrilamida 70% inferior que un producto de 25 tubérculo procesado con calor que se elabora a partir del tejido correspondiente de una planta de lo contrario idéntica no transgénica.

Las modalidades preferidas de la invención en cualquiera de sus varios aspectos son como se describen más abajo o como se define en las reivindicaciones anexas. 30

En un aspecto, el nivel de la biosíntesis de la asparagina se disminuye mediante la reducción de la expresión de al menos un gen implicado en la biosíntesis de la asparagina.

En un aspecto, la expresión disminuida de un gen implicado en la biosíntesis de la asparagina se lleva a cabo mediante 35 la introducción en una planta de un cassette de expresión que comprende, de 5' a 3', (i) un promotor, (ii) al menos una copia de una secuencia que comprende al menos un fragmento de al menos un gen implicado en el metabolismo de la asparagina, y opcionalmente, (iii) ya sea un segundo promotor o un terminador, por lo que el primero y segundo promotor opcional se colocan en la orientación convergente.

40 En un aspecto, el casete de expresión que se usa para disminuir la expresión de un gen implicado en la biosíntesis de la asparagina contiene dos copias de una secuencia que comprende al menos un fragmento del gen implicado en el metabolismo de la asparagina.

En un aspecto, los dos ejemplares se colocan como (i) repetición invertida, o (ii) repetición directa. 45

En un aspecto, el gen implicado en la biosíntesis de la asparagina se aisla de la papa y codifica una asparagina sintetasa.... [Seguir leyendo]

1. Un producto de tubérculo procesado con calor obtenido a partir de una planta de papa en la que el nivel de la biosíntesis de asparagina se disminuye mediante la reducción de la expresión de un gen de asparagina sintetasa I codificada por la sec. con núm. de ident.: 1, en donde el producto de tubérculo procesado con calor 5 tiene al menos una concentración de acrilamida 70 % inferior que un producto de tubérculo procesado con calor que se elabora a partir del tejido correspondiente de una planta de lo contrario idéntica no transgénica.

2. El producto de tubérculo procesado con calor de la reivindicación 1, en donde el producto de tubérculo de la planta que porta el tubérculo es una papa frita a la francesa, papa frita, crujiente, papa o papa asada. 10

3. El producto de tubérculo procesado con calor de la reivindicación 1, en donde el producto de tubérculo tiene una concentración de acrilamida que es inferior que la concentración de acrilamida en el producto de tubérculo procesado con calor que se elabora a partir de tejido correspondiente de una planta de lo contrario idéntica no transgénica por al menos 80%. 15

4. El producto de tubérculo procesado con calor de la reivindicación 1, en donde la planta de papa comprende un casete de expresión que comprende un primer promotor específico de tubérculo y ya sea un segundo promotor específico de tubérculo o un terminador, y en donde el primer y opcionalmente segundo promotor se sitúan en la orientación convergente, que es capaz de reducir los niveles del gen de la asparagina sintetasa I codificada 20 por la sec. con núm. de ident.: 1.

5. El producto procesado con calor de la reivindicación 4, en donde el promotor es un promotor de (i) un gen sintasa de almidón unido a gránulo de papa, (ii) un gen de la ADP glucosa pirofosforilasa de papa, (iii) un gen patatina de papa, o (iv) una gen flavonoide monooxigenasa de papa. 25

6. El producto de tubérculo procesado con calor de la reivindicación 1, en donde la planta expresa además un polinucleótido que comprende un fragmento del gen R1 y un fragmento de gen fosforilasa-L en orientación antisentido.

7. El producto de tubérculo procesado con calor de la reivindicación 1, en donde, cuando el producto es una fritada al horno, papa frita o frituras de papa, la concentración de acrilamida en el producto de tubérculo procesado con calor obtenido a partir de una planta que porta tubérculo que expresa el polinucleótido en el tubérculo se selecciona del grupo que consiste de 1-20 partes por billón.

2. 40 ppb.

4. 60 ppb.

6. 80 ppb.

8. 100 ppb .

10. 120 ppb de acrilamida. 35