Разработиха метод за производство на здравословен заместител на захарта

Учени от Университета „Тъфт“, Съединените щати, разработиха биосинтетичен метод за производство на рядка захар, наречена тагатоза, която може да осигури сладостта и естествения вкус на трапезната захар без потенциалните й вреди за здравето.

От захарина през XIX век до стевията и монашеския плод през XXI век, изследователите и хранителната индустрия отдавна търсят подсладител, който да предоставя вкуса на захарта без нейните здравословни недостатъци – излишни калории, поява на кариеси и повишен риск от затлъстяване, инсулинова резистентност и диабет.

Къде се среща тагатозата

Тагатозата се среща естествено само в малки количества в сравнение с обикновените захари като глюкоза, фруктоза или захароза. Тя може да се открие в млякото и други млечни продукти, когато лактозата се разгражда под въздействието на топлина или ензимна активност, включително по време на производството на кисело мляко, сирене и кефир.

Малки количества тагатоза се съдържат и в плодове като ябълки, ананаси и портокали. Тъй като тагатозата обикновено съставлява по-малко от 0,2% от захарите, открити в естествените източници, тя обикновено се произвежда чрез преработка, а не се извлича директно от храни.

Създаване на генетично модифицирани бактерии за производство на тагатоза

„Има установени процеси за производство на тагатоза, но те са неефективни и скъпи.“, коментира Ник Наир, доцент по химично и биологично инженерство в Университета „Тъфтс“.

За да се справи с този проблем, изследователският екип разработва нова производствена стратегия, използваща генетично модифицирани бактерии. „Разработихме начин за производство на тагатоза, като проектирахме бактериите Escherichia coli да работят като малки фабрики, заредени с правилните ензими за преработване на големи количества глюкоза в тагатоза. Това е много по-рентабилно от предишния ни подход, който използваше по-малко изобилна и скъпа галактоза.“, обяснява Наир.

Учените модифицират Escherichia coli, за да включат новоидентифициран ензим от слузеста плесен, наречен Gal1P. Този ензим позволява на бактериите да генерират галактоза директно от глюкоза. Друг ензим, произведен от бактериите, известен като арабинозна изомераза, след това превръща галактозата в тагатоза.

Количеството тагатоза, генерирано от генетично модифицираните бактерии, е значително по-голямо в сравнение с това добито чрез традиционните производствени техники.

Сладост, безопасност и по-малко калории

Тагатозата е около 92% по-сладка от захарозата (трапезна захар), като същевременно съдържа приблизително 60% по-малко калории. Класифицирана е като „общопризната за безопасна“ от Агенцията за контрол на храните и лекарствата на САЩ (FDA), което означава, че може безопасно да се използва в производството на хранителни продукти. С подобно обозначение са и ежедневни съставки като сол, оцет и сода бикарбонат.

Потенциалните ползи на тагатозата за хората с диабет произтичат от начина, по който човешкият организъм я преработва. Само част от захарта се абсорбира в тънките черва, докато повечето от нея се ферментира от чревни бактерии в дебелото черво. В резултат на това тагатозата има много по-малък ефект върху нивата на кръвната захар и инсулина, отколкото конвенционалната захар. Клиничните проучвания показват само минимално повишаване на плазмената глюкоза след прием на тагатоза.

Друго предимство на тагатозата е, че поддържа оралното здраве. За разлика от захарозата, която подхранва бактериите, причиняващи кариеси, тази рядка захар изглежда ограничава растежа на някои от вредните микроорганизми. Изследванията също така показват, че тагатозата може да има пробиотични ефекти, които насърчават добрите бактерии както в устната кухина, така и в червата.

Защо откритието е важно

„Ключовата иновация в биосинтеза на тагатоза беше откриването на ензима Gal1P и включването му в нашите бактерии.“, коментира Наир. „Това ни позволи да обърнем естествен биологичен път, който метаболизира галактозата до глюкоза, и вместо това да генерираме галактоза от глюкоза, доставена като суровина. Тагатоза и потенциално други редки захари могат да бъдат синтезирани от този момент.“

Според изследователите този подход би могъл да отвори врати за по-ефективно производство на други редки захари, потенциално променяйки начина, по който подсладителите се произвеждат и използват в бъдеще.