В исследовании, опубликованном в журнале Cell Reports Physical Science, ученые из Университета Тафтса разработали способ биосинтетического производства редкого сахара под названием тагатоза, который вполне может обеспечить сладость и естественный вкус белого сахара из сахарной свеклы без его потенциального вреда. Возможно, тагатоза даже принесет некоторую пользу для здоровья.
Тагатоза встречается в природе лишь в очень малых количествах по сравнению с обычными сахарами, такими как глюкоза, фруктоза или сахароза. Она может содержаться в молоке и других молочных продуктах, когда лактоза расщепляется под воздействием тепла или ферментов, например, при производстве йогурта, сыра и кефира.
Некоторые фрукты, такие как яблоки, ананасы и апельсины, содержат следовые количества тагатозы в составе своего природного углеводного спектра. Поскольку тагатоза обычно составляет менее 0,2% от сахаров, содержащихся в природных источниках, для потребления ее обычно производят искусственно, а не извлекают.
«Существуют отработанные процессы производства тагатозы, но они неэффективны и дороги. Мы разработали способ производства тагатозы, модифицировав бактерии Escherichia coli таким образом, чтобы они работали как крошечные фабрики, оснащенные необходимыми ферментами для переработки большого количества глюкозы в тагатозу. Это гораздо более экономически выгодно, чем наш предыдущий подход, в котором для производства тагатозы использовалась менее распространенная и дорогая галактоза», — сказал Ник Нейр, доцент кафедры химической и биологической инженерии в Университете Тафтса.
Бактерии были генетически модифицированы таким образом, чтобы включать недавно обнаруженный фермент из слизевика (это грибоподобный миксомицет), называемый галактозо-1-фосфат-селективной фосфатазой (Gal1P), который может помочь синтезировать галактозу непосредственно из глюкозы. Второй фермент, экспрессируемый бактериями, называемый арабинозоизомеразой, завершает превращение галактозы в тагатозу.
Выход тагатозы из глюкозы, полученной с помощью бактерий, может достигать 95%, что значительно выше и дешевле, чем при традиционном производстве, где выход составляет всего 40-77%.
Тагатоза на 92% слаще сахарозы (столового сахара) и содержит примерно на 60% меньше калорий. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) признало тагатозу «общепризнанно безопасной», что означает, что её можно безопасно использовать в пищевых продуктах. Для сравнения, такое же обозначение присваивается соли, уксусу и пищевой соде.
Потенциальная польза тагатозы для диабетиков обусловлена тем, что она лишь частично всасывается в тонком кишечнике; большая её часть ферментируется кишечными бактериями в толстой кишке. Из-за этого её влияние на уровень глюкозы и инсулина в крови значительно меньше, чем у обычного сахара. Клинические исследования показывают очень незначительное повышение уровня глюкозы или инсулина в плазме крови после употребления тагатозы.
В отличие от сахарозы, которая питает бактерии, вызывающие кариес, тагатоза, по-видимому, подавляет рост некоторых из этих бактерий, и данные свидетельствуют о том, что она обладает пробиотическим эффектом, поддерживая здоровую микрофлору полости рта и кишечника.
Благодаря низкой калорийности и низкой усвояемости, тагатоза является привлекательным «подсластителем большого объема», что означает, что она не только может заменить сахар для придания сладости, но и может обеспечить аналогичную текстуру при приготовлении пищи, которая достигается добавлением сахара в определенном количестве, чего не могут сделать высокоинтенсивные заменители подсластителей. Она даже подрумянивается, как столовый сахар, во время готовки. В ходе дегустаций, сравнивая ее с другими сахарами и заменителями сахара, она показала наибольшее сходство со столовым сахаром.
«Ключевым нововведением в биосинтезе тагатозы стало обнаружение фермента Gal1P слизевика и его внедрение в наши производственные бактерии. Это позволило нам обратить естественный биологический путь, который метаболизирует галактозу в глюкозу, и вместо этого получать галактозу из глюкозы, поставляемой в качестве сырья. Таким образом, можно синтезировать тагатозу и, возможно, другие редкие сахара», — сказал Нейр.
Источник: Tufts University. Автор: Майк Сильвер.
