Wissenschaftler haben eine gesunde Ernte gesünder gemacht: USDA ARS

Mit Nährstoffen angereichertes Sorghum könnte dazu beitragen, die Unterernährung bei Kindern in Subsahara-Afrika zu reduzieren

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Wissenschaftler am Children's Nutrition Research Center des Agricultural Research Service (ARS) des USDA haben dazu beigetragen, gesündere Sorghumsorten zu entwickeln, die erhebliche Konzentrationen an Provitamin-A-Carotinoiden enthalten und gleichzeitig die Mineralstoffaufnahme erhöhen, um den Ernährungsbedarf von Müttern und Kindern in Afrika südlich der Sahara zu decken.

Die neuen Sorten sind das Ergebnis einer 20-jährigen Zusammenarbeit von Wissenschaftlern mit dem USDA-ARS, dem Arkansas Children's Nutrition Center (ACNC), dem Plants for Human Health Institute der North Carolina State University (NCSU) und Corteva Agriscience.

Sorghum (Sorghum bicolor) bietet viele ernährungsphysiologische Vorteile, da es reich an Proteinen, Ballaststoffen, B-Vitaminen und einigen Mikronährstoffen ist. Doch wie vielen anderen Getreidesorten fehlen ihm ausreichend Vitamin-A-Vorstufen und wichtige Mineralstoffe wie Eisen und Zink. Schlimmer noch: Es enthält den natürlichen Antinährstoff Phytinsäure, der die gastrointestinale Aufnahme von Mineralien wie Eisen und Zink verhindert. Ein erhebliches Problem, da diese Mikronährstoffe über die Nahrung aufgenommen werden müssen.

„Diese Forschung hat wichtige Auswirkungen auf die Menschen in Afrika südlich der Sahara, wo Sorghum ein kulturell bedeutsames Grundnahrungsmittel ist, oft als Brei verzehrt wird und eine Hauptquelle für Nahrungskohlenhydrate ist“, sagt Michael Dzakovich, ein Forscher beim USDA- ARS Children's Nutrition Research Center in Houston, Texas. „Infolgedessen leiden Mütter und Kinder in Afrika südlich der Sahara überproportional an chronischen Krankheiten, die auf eine unzureichende Aufnahme von Vitamin A, Eisen und Zink zurückzuführen sind.“

Vitamine und Mineralstoffe sind für die Funktion des Immunsystems und die Vorbeugung von Krankheiten unerlässlich. Nach Angaben der Centers for Disease Control and Prevention besteht für Kinder mit Vitamin-A-Mangel ein erhöhtes Risiko, durch Infektionen zu erblinden und zu sterben.

In der Studie entwickelten Wissenschaftler fortschrittliche Sorghumlinien, die sowohl mit Provitamin-A- als auch Nicht-Provitamin-A-Carotinoiden angereichert waren. Dabei nutzten sie Trait-Stacking, eine biotechnologische Technik, die häufig in der Pflanzenzüchtung eingesetzt wird, um mehrere Merkmale gleichzeitig in eine Pflanze zu integrieren. Diese Sorten enthalten auch ein effizienteres Phytase-Enzym (ein Protein, das Phytinsäure abbaut). Wissenschaftler wollten bewerten, wie effektiv Carotinoide und Mineralien mit diesen neuen Sorten aus der Nahrung aufgenommen werden würden. Mithilfe eines Laborverdauungsmodells, das das menschliche Verdauungssystem nachahmt, testeten sie, wie verschiedene Breizubereitungen den Abbau von Phytinsäure beeinflussen und die Verfügbarkeit von Mineralien für die Absorption erhöhen.

Wissenschaftler entwickelten mithilfe von Trait-Stacking fortschrittliche Sorghumlinien, die sowohl mit Provitamin-A- als auch Nicht-Provitamin-A-Carotinoiden angereichert waren. (Foto von Robert Klein, D3631-1).

Laut Dzakovich besteht die Herausforderung darin, dass ein erhöhter Gehalt an Mineralien im Darm, wie Eisen und Magnesium, mit einer verminderten Carotinoid-Absorption in Verbindung gebracht wird. „Es gibt einen potenziellen Kompromiss zwischen Carotinoiden und Mineralien, und das müssen wir im Hinterkopf behalten, wenn wir versuchen, gleichzeitig Vitamin-A- und Mineralstoffmangel zu bekämpfen.“

Glücklicherweise konnte das Team mit den neuen Sorten positivere Ergebnisse erzielen. „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Brei, der aus den von uns entwickelten Linien hergestellt wird, 32-mal mehr Provitamin-A-Carotinoide liefern kann als typische Sorghumsorten und gleichzeitig Mineralien wie Zink und Eisen liefert. Ein Kind im Alter zwischen vier und acht Jahren kann seinen täglichen Vitamin-A-Bedarf problemlos mit nur ein paar Portionen Brei aus diesen bioangereicherten Linien decken“, erklärt Dzakovich.

Diese Sorghum-Linien enthielten auch hohe Konzentrationen an Lutein und Zeaxanthin, Carotinoiden, die für die Augengesundheit und die Gehirnentwicklung wichtig sind.

Zukünftige Versuche am Menschen werden erforderlich sein, um zu bestätigen, dass eine höhere Bioverfügbarkeit von Mineralien keinen wesentlichen Einfluss auf die Menge an Provitamin-A-Carotinoiden hat, die absorbiert werden kann.

„Ich habe das Glück, zu diesem Projekt beigetragen zu haben. Es hat ein enormes Potenzial, die Ernährungssicherheit zu beeinflussen, und ich bin gespannt, wie diese Ressourcen genutzt werden können, um das Leben der Menschen zu verbessern.“

Die Studie wurde in Food and Function von Michael P. Dzakovich (USDA-ARS), Hawi Debelo (NCSU), Marc C. Albertsen (Corteva Agriscience), Ping Che (Corteva Agriscience) und Todd J. Jones (Corteva Agriscience) veröffentlicht. , Marissa K. Simon (Corteva Agriscience), Zuo-Yu Zhao (Corteva Agriscience), Kimberly Glassman (Corteva Agriscience) und Mario G. Ferruzzi (ACNC).

Der Agricultural Research Service ist die wichtigste wissenschaftliche interne Forschungsagentur des US-Landwirtschaftsministeriums. Täglich konzentriert sich ARS auf Lösungen für landwirtschaftliche Probleme, die Amerika betreffen. Jeder Dollar, der in die US-Agrarforschung investiert wird, hat einen wirtschaftlichen Nutzen von 20 US-Dollar zur Folge.