O echipă de cercetători de la Universitatea Tufts a dezvoltat o metodă biosintetică pentru producerea tagatozei, un zahăr natural rar, care imită gustul zahărului obișnuit, dar cu potențiale beneficii pentru sănătate. Studiul, publicat în Cell Reports Physical Science, sugerează că tagatoza ar putea reprezenta o alternativă mai sănătoasă la zahărul de masă.
Căutarea unei alternative durează de peste un secol
Oamenii de știință și companiile alimentare caută de peste 100 de ani modalități de a reproduce gustul zahărului, evitând efectele negative asupra sănătății. De la zaharina, apărută în secolul al XIX-lea, până la alternativele moderne precum stevia și fructul călugărului, scopul a fost același. Dificultatea constă în identificarea unui produs care să ofere aroma zahărului, fără excesul de calorii, riscul de carii, obezitate, rezistență la insulină și diabet, conform Sciencedaily.
Nik Nair, profesor asociat de inginerie chimică și biologică la Tufts, a declarat că procesele existente pentru producerea tagatozei sunt ineficiente și costisitoare. Echipa sa a dezvoltat o nouă strategie de producție folosind bacterii modificate genetic.
Producție eficientă prin inginerie genetică
Tagatoza există în mod natural, dar în cantități mici, comparativ cu glucoza, fructoza și zaharoza. Se găsește în lapte și alte produse lactate, când lactoza se descompune sub căldură sau activitate enzimatică, inclusiv în timpul producției de iaurt, brânză și chefir. Cantități mici de tagatoză sunt prezente și în fructe precum merele, ananasul și portocalele, reprezentând mai puțin de 0,2% din zaharurile găsite în aceste surse naturale.
Din cauza rarității sale, tagatoza este de obicei produsă prin fabricație. Pentru a optimiza procesul, echipa de cercetare a dezvoltat o nouă strategie de producție folosind bacterii modificate genetic. „Am dezvoltat o modalitate de a produce tagatoză prin ingineria bacteriei Escherichia coli pentru a funcționa ca fabrici mici, încărcate cu enzimele potrivite pentru a procesa cantități abundente de glucoză în tagatoză. Acest lucru este mult mai fezabil din punct de vedere economic decât abordarea noastră anterioară, care folosea galactoză mai puțin abundentă și costisitoare pentru a produce tagatoză”, a explicat Nik Nair.
Randament de până la 95%
Bacteriile au fost modificate pentru a include o enzimă identificată din mucegaiul de nămol, numită galactoză-1-fosfat-selective fosfatază (Gal1P). Această enzimă permite bacteriilor să genereze galactoză direct din glucoză. O altă enzimă produsă de bacterii, arabinoză izomerază, transformă apoi galactoza în tagatoză. Prin această metodă, bacteriile modificate pot transforma glucoza în tagatoză cu randamente de până la 95%. Aceasta reprezintă o îmbunătățire față de tehnicile tradiționale de fabricație, care ating randamente cuprinse între 40 și 77%.
Eficiența îmbunătățită face procesul mai rentabil. Tagatoza oferă aproximativ 92% din dulceața zaharozei (zahărul de masă), având cu 60% mai puține calorii. Agenția americană pentru alimente și medicamente (FDA) a clasificat-o ca fiind „în general recunoscută ca sigură”, permițând utilizarea sa în produsele alimentare. Această denumire este împărtășită de ingrediente precum sarea, oțetul și bicarbonatul de sodiu.
Potențiale beneficii pentru diabetici și sănătatea orală
Unul dintre motivele pentru care tagatoza ar putea fi benefică pentru persoanele cu diabet este modul în care o procesează organismul. O parte din zahăr este absorbită în intestinul subțire, în timp ce o mare parte este fermentată de bacteriile intestinale din colon. Ca urmare, tagatoza are un efect mai mic asupra nivelului de glucoză din sânge și a insulinei decât zahărul convențional. Studiile clinice au arătat creșteri minime ale glucozei plasmatice sau ale insulinei după consum.
Tagatoza ar putea sprijini și sănătatea orală. Spre deosebire de zaharoza, care hrănește bacteriile care provoacă carii, tagatoza pare să limiteze creșterea unora dintre acești microbi. Cercetările sugerează că ar putea avea efecte probiotice, promovând bacterii mai sănătoase atât în gură, cât și în intestin. Fiind slab absorbită, tagatoza funcționează bine ca „îndulcitor de volum”, putând înlocui zahărul nu doar pentru dulceață, ci și pentru proprietățile fizice pe care zahărul le oferă la gătit și coacere. Îndulcitorii de mare intensitate nu pot replica acest efect.
Gust și aspect similar cu zahărul obișnuit
Tagatoza se rumenește ca zahărul de masă atunci când este încălzită, iar testele de gust indică o aromă similară cu cea a zahărului convențional. „Inovația cheie în biosinteza tagatozei a fost găsirea enzimei Gal1P de mucegai de nămol și îmbinarea ei în bacteriile noastre de producție”, a precizat Nik Nair.
Nair a adăugat: „Asta ne-a permis să inversăm o cale biologică naturală care metabolizează galactoza în glucoză și, în schimb, să generăm galactoză din glucoză furnizată ca materie primă. Tagatoza și, potențial, alte zaharuri rare pot fi sintetizate din acest punct.”
Cercetătorii afirmă că această abordare ar putea deschide calea pentru producerea mai eficientă a altor zaharuri rare, potențial remodelând modul în care sunt făcuți și utilizați îndulcitorii în viitor.
Sursa: Universitatea Tufts.
