06:00 
От сахарина в 19-м веке до стевии и монаха в 21-м, исследователи и пищевая промышленность уже давно ищут подсластитель, который придает вкус сахара без его недостатков — избыточных калорий, кариеса и повышенного риска ожирения, резистентности к инсулину и диабета.
Теперь в исследовании, опубликованном в Cell Reports Physical Science, исследователи Тафтса разработали способ биосинтетического производства редкого в других отношениях сахара, называемого тагатозой, который вполне может обеспечить сладость и естественный вкус столового сахара без его потенциального вреда. Это может даже принести некоторую пользу для здоровья.
Тагатоза встречается в природе лишь в очень небольших количествах по сравнению с обычными сахарами, такими как глюкоза, фруктоза или сахароза. Его можно найти в молоке и других молочных продуктах, когда лактоза расщепляется под действием тепла или ферментов, например, при производстве йогурта, сыра и кефира.
Некоторые фрукты, такие как яблоки, ананасы и апельсины, содержат следовые количества тагатозы как часть естественного углеводного спектра. Поскольку тагатоза обычно составляет менее 0,2% сахаров, содержащихся в природных источниках, ее обычно производят, а не экстрагируют для потребления.
«Существуют установленные процессы производства тагатозы, но они неэффективны и дороги», — сказал Ник Наир, доцент кафедры химической и биологической инженерии в Тафтсе.
"Мы разработали способ производства тагатозы, создав бактерии Escherichia coli, работающие как крошечные фабрики, нагруженные нужными ферментами для переработки обильного количества глюкозы в тагатозу. Это гораздо более экономически целесообразно, чем наш предыдущий подход, в котором для производства тагатозы использовалось менее распространенное и дорогое галактозу".
Бактерии созданы с учетом недавно открытого фермента слизевика, называемого галактозо-1-фосфат-селективная фосфатаза (Gal1P), которая может помочь производить галактозу непосредственно из глюкозы. Второй фермент, экспрессируемый бактериями, называемый арабинозоизомеразой, завершает превращение галактозы в тагатозу.
Выход тагатозы из глюкозы, вырабатываемой бактериями, может достигать 95 %, что значительно выше и дешевле, чем при традиционном производстве, при котором выход достигает всего лишь 40–77 %.
Тагатоза на 92 % слаще столового сахара и содержит примерно на 60 % меньше калорий. Тагатоза была признана FDA «общепризнанной безопасной», что означает, что ее можно безопасно использовать в потребительских продуктах питания. Для сравнения: это то же обозначение, что и соль, уксус и пищевая сода.
Его потенциальная польза для диабетиков обусловлена ??тем фактом, что он лишь частично всасывается в тонком кишечнике; большая часть его ферментируется кишечными бактериями в толстой кишке. Из-за этого его влияние на уровень глюкозы и инсулина в крови гораздо меньше, чем у обычного сахара. Клинические исследования показывают очень незначительное увеличение уровня глюкозы или инсулина в плазме после приема тагатозы.
В отличие от сахарозы, которая питает бактерии, вызывающие кариес во рту, тагатоза, по-видимому, замедляет рост некоторых из этих бактерий, и данные свидетельствуют о том, что она оказывает пробиотическое действие, поддерживая здоровье бактерий полости рта и кишечника.
Благодаря низкой калорийности и низкой абсорбции тагатоза является привлекательным «объемным подсластителем», что означает, что она не только может заменить сахар по сладости, но также может обеспечить аналогичную объемную текстуру при приготовлении пищи, что сопровождается добавлением сахара в некотором количестве, чего не могут сделать заменители подсластителя высокой интенсивности. Во время приготовления он даже подрумянивается, как столовый сахар. По вкусовым тестам по сравнению с другими сахарами и заменителями сахара он больше всего похож на столовый сахар.
«Ключевым нововведением в биосинтезе тагатозы стало обнаружение фермента слизевика Gal1P и встраивание его в наши производственные бактерии», — сказал Наир. «Это позволило нам обратить вспять естественный биологический путь, который метаболизирует галактозу в глюкозу, и вместо этого генерировать галактозу из глюкозы, поставляемой в качестве сырья. С этого момента можно синтезировать тагатозу и, возможно, другие редкие сахара».
