Ljusinducerad glykoalkaloidsyntes i svensk matpotatis - en översiktsstudie för ökad kvalitet

Sammanfattning av slutrapport
Glykoalkaloider är giftiga föreningar som naturligt finns inom växtfamiljen potatisväxter. För att potatis ska vara säker att äta finns en av Livsmedelsverket bestämd högsta gräns på 200 mg totala glykoalkaloider (TGA)/kg friskvikt i potatisknölar som ska säljas som föda. Den TGA-halt som finns i potatisknölar efter skörd är inte konstant, utan kan öka kraftigt vid olika former av stress, t.ex. belysning eller en skada. Mål för projektet har därför varit att kartlägga den glykoalkaloidsyntes som sker som svar på olika stresser och i olika matpotatissorter, särskilt den som sker efter ljusexponering. I detta sammanhang har det också varit intressant att studera om olika förpackningstyper, t.ex. mörka påsar eller lösvikt, har en betydelse för TGA-halten.

Resultat från projektet visar att den induktion av TGA som sker i potatisknölar efter en stress (t.ex. skada el. ljus) varierar med både sort och typ av stress. Det innebär att en potatissort kan vara känslig för en typ av stress men relativt tolerant mot en annan, medan det omvända kan gälla för en annan sort. Detta tyder på att känsligheten för olika former av stress styrs av separata genetiska anlag.
Graden av TGA-syntes efter både skada och ljusexponering varierar tydligt de inom närmare 50 svenska matpotatissorter som analyserats, medan värme (34 C) däremot inte verkar vara någon stress som inducerar TGA. Beträffande ljusexponering identifierar studien ett tiotal sorter som särskilt känsliga, bl.a. Juliette, King Edward, Ratte. Det finns därför anledning att beakta denna egenskap vid transport och förvaring av dessa sorter.

Ett urval (13 st) av potatissorterna analyserades parallellt även för calysteginer (CA), en annan typ av alkaloider med potentiellt skadliga effekter i människa. Också här visade sorterna en tydlig variation, men CA-halten påverkades inte nämnvärt av vare sig värme, skada eller ljus. Eftersom analyserna av TGA och CA gjordes i precis samma prover, visar resultaten att glykoalkaloider och calysteginer bildas oberoende av varandra.

TGA-ökningen efter en stress var korrelerad med en snabbt ökad sterolsyntes och en förändrad sterolsammansättning. I matningsförsök med isotop-inmärkta steroler kunde vi visa att sterolen kolesterol otvetydigt är ett specifikt förstadium till glykoalkaloiderna i potatis. Ett antal gener med en trolig roll i denna omvandling har identifierats, och kan på sikt användas för att förstå de genetiska mekanismerna bakom den sortvariation vi observerat.

Inte något av 50 prov tagna från två ljuskänsliga sorter i detaljhandeln (Uppsala-området) under perioden september-december 2011 visade en TGA-halt över den högsta tillåtna på 200 mg/kg friskvikt. För båda sorterna vad dock medelhalten något högre i knölar sålda i lösvikt än i mörka påsar. Detta tyder på att den totala ljusexponering som sker av knölar sålda i lösvikt eller transparenta plastpåsar inte är tillräcklig för att öka TGA-halterna till ohälsosamma nivåer.
Emellertid visar andra resultat också att ljuskänsligheten kan öka väsentligt efter skörd genom en period av kylförvaring. Denna effekt kan bero på att det vilostadium knölen befinner sig i efter skörd bryts genom köldbehandlingen, förmodligen analogt med att knölar inte kan gro direkt efter skörd utan gör det på våren. Det betyder att en sort skulle kunna vara ljustolerant som färskpotatis, men därefter bli ljuskänslig senare på året. Det finns därför anledning att i framtiden studera denna aspekt mer ingående.

Sammantaget visar studien att det finns en stor variation av både basala och stressinducerade TGA-halter i svensk matpotatis, och att ett tiotal sorter är särskilt ljuskänsliga. Oavsett sortens ljuskänslighet eller förpackningstyp, visar inga analyser gjorda på färskpotatis att höga halter skulle förekomma i butik.

Populärvetenskaplig sammanfattning
Glykoalkaloider är giftiga föreningar som naturligt finns inom växtfamiljen potatisväxter. I den familjen ingår flera viktiga grödor som potatis, tomat, äggplanta, och paprika. Det finns över 80 olika glykoalkaloider identifierade i potatis. De vanligaste glykoalkaloiderna i odlade potatissorter utgörs av alfa-solanin och alfa-chakonin som tillsammans vanligen uppgår till ca 95% av de totala. I potatis finns glykoalkaloiderna i hela växten, och ibland i så höga halter att knölarna blir olämpliga eller rentav farliga att äta. Milda symptom på glykoalkaloid-förgiftning är diarré, huvudvärk och kräkningar, men även allvarligare eller t.o.m. livshotande symptom kan uppstå. Den totala halten av glykoalkaloider (TGA) påverkas både av genetiska och yttre faktorer; en del sorter har vanligen låga halter, medan andra kan ha höga eller varierande halter.
För att potatis ska vara säker att äta finns en av Livsmedelsverket bestämd högsta gräns på 200 mg TGA/kg friskvikt i potatisknölar som ska säljas som mat. En analys av TGA-halten ingår därför ofta i kvalitetsbedömning av olika potatissorter. Normalt innehåller knölar 10-100 mg TGA/kg, men halter över de högsta tillåtna är inte helt ovanligt. Potatissorterna Magnum Bonum och Ulster Chieftain har t.ex. tagits bort ur den svenska sortlistan på grund av att de ibland har bildat höga TGA-halter. I USA har sorten Lenape tagits bort av samma orsaker.

Glykoalkaloider bildas på i stort sett okända syntesvägar från steroler. Steroler är livsnödvändiga ämnen som finns i de membran som omger cellerna i alla djur och växter, men verkar ha fått en roll just i potatisfamiljen som förstadium till glykoalkaloider. Vi har i vår tidigare forskning visat att kolesterol, via kemiska reaktioner som ännu inte är helt klarlagda, är ett troligt förstadium till glykoalkaloider. Processen påminner lite om hur kolesterol utnyttjas i människa/djur för att bilda hormoner, t.ex. cortisol och östrogen, som har ju en funktion som inte är relaterad till att bilda cellmembran. Kolesterol förekommer i de flesta växter i mycket små mängder, vanligen 1-2% av de totala sterolerna, men kan just i potatisväxter uppgå till hela 20% av den totala sterolhalten. Anledningen till de höga kolesterolhalterna i denna växtfamilj är idag okänd.

Den TGA-halt som finns i potatisknölar efter skörd är inte konstant, utan kan öka kraftigt vid olika former av stress, t.ex. en skada eller ljusexponering. Eftersom sambandet mellan normal och stress-ökad TGA-halt är ganska svagt, är graden av den den här stressrelaterade TGA-ökningen svår att förutse, och behöver därför bestämmas genom experiment för varje sort. Man har inte undersökt om känslighet mot en viss typ av stress också innebär känslighet mot alla andra, eller om känslighet mot olika former av stress är sinsemellan oberoende egenskaper.

Mål för projektet har därför varit att kartlägga den glykoalkaloidsyntes som sker som svar på olika stresser och i olika matpotatissorter, särskilt den som sker efter ljusexponering. I detta sammanhang har det också varit intressant att studera om olika förpackningstyper, t.ex. mörka påsar eller lösvikt, har en betydelse för TGA-halten.

Resultaten visar att den ökning av TGA-halten som sker i potatisknölar efter en yttre stress (t.ex. skada el. ljus) varierar tydligt, både mellan olika sorter och olika stresser. Detta innebär att en sort kan vara känslig för en typ av stress men tolerant mot en annan, medan det omvända kan gälla för en annan sort. Det här tyder på att känsligheten för olika former av stress styrs av separata genetiska anlag. Graden av stresskänslighet varierar tydligt mellan svenska matpotatis-sorter. Studien identifierar ett tiotal sorter som är särskilt känsliga mot ljus. Ett urval (13 st) av potatissorterna analyserades parallellt även för calysteginer, en annan typ av alkaloider med potentiellt skadliga effekter i människa. Också här visade sorterna en variation av halten, men halten påverkades inte nämnvärt av vare sig värme, skada eller ljus. Det tyder på att glykoalkaloider och calysteginer bildas oberoende av varandra.

Vi har också kunnat visa att TGA-ökningen efter en stress är korrelerad med en ökad sterolsyntes och en förändrad sterolsammansättning. I matningsförsök med olika inmärkta steroler har vi kunnat visa att sterolen kolesterol är ett direkt och specifikt förstadium till glykoalkaloider i potatis.

Är då ljuskänslighet hos olika potatissorter ett problem för konsumenten? Inte något av ca 50 prov tagna från två ljuskänsliga sorter (King Edward och Solist) i detaljhandeln har under perioden sept-dec 2011 haft TGA-halter över den högsta tillåtna på 200 mg/kg friskvikt. Alla analyserade prover låg mellan 20 och 144 mg/kg, med ett medelvärde på 60. Halten var dock för båda sorterna något högre för knölar sålda i lösvikt, än sålda i mörka påsar. Detta tyder på att en viss ökning av TGA-halten sker, men att den inte utgör något problem för konsumenten. Den kedja av hantering, förpackning och försäljning av potatis som sker kort efter skörd är förmodligen adekvat i ett TGA-perspektiv. Å andra sidan visar samtidigt andra av våra resultat att ljuskänsligheten i knölen kan öka när man förvarar potatisen länge i kyla. Mekanismen bakom den effekten kan vara liknande den som gör att färskpotatis inte kan gro direkt efter skörd på hösten, utan att man måste förvara knölen kallt och vänta till våren. Det finns därför anledning att i framtiden studera denna aspekt mer ingående för att se om ljuskänslighet är ett problem under andra tider på året.