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行业动态 | 2019-04-20

甜食fans的希望:源自乳糖的低热量甜味剂,来了解一下...

对于喜爱甜食又害怕发胖的人来说,这是一个好消息:一种工程酵母菌能将乳糖(乳制品中的糖)代谢为塔格糖(Tagatose)。塔格糖是一种天然甜味剂,其热量不及蔗糖的一半。

美国伊利诺伊大学食品科学和人类营养学教授Yong-Su Jin领导的研究团队设计了这种酵母菌株,该酵母菌比传统的酶法生产的塔格糖数量要大得多。这一成果有助于塔格糖成为食用糖或高果糖玉米糖浆的高性价比替代物。该研究近日已发表在《Nature Communications》上。


Jin说:“塔格糖是一种甜味剂,其口味和质地与蔗糖或食用糖几乎相同。然而,它的热量却比蔗糖少很多,大约相当于蔗糖的40%。它不会像蔗糖或果糖那样增加血糖水平。塔格糖的血糖指数是3,远远低于蔗糖(68)和果糖(24)。因此,塔格糖对于2型糖尿病和其他由血糖快速和反复上升引发疾病的风险较低。”


Yong-Su Jin 图片来源: L. Brian Stauffer


尽管塔格糖有这些益处,但由于其生产成本很高,所以一直没有被广泛应用于商业。塔格糖天然存在于水果和乳制品中,但是它们的浓度太低而,以至于无法被有效地分离。传统的生产方法包括一种多步酶法,将半乳糖转化为塔加糖。但令人遗憾的是,酶的催化反应效率很低,只有30%的半乳糖能被转化为塔格糖,这迫使制造商使用昂贵的工艺从半乳糖混合物中提取塔格糖。

Jin的研究团队将酵母细胞作为微型塔格糖工厂,就像乙醇制造商使用酵母从玉米生成燃料一样。他们设计了一种酵母菌株,通过两次基因调整从乳糖中产生塔格糖。首先,他们移除了酵母的一个基因,让酵母在乳糖代谢过程中使用半乳糖作为细胞燃料。其次,他们添加了两个将半乳糖转化为塔格糖的基因。


图片来源:《Nature Communications》


这样一来,当给予乳糖该酵母时,其自身的代谢会驱动它产生浓度为90%的塔格糖溶液,这比传统生产方法的30%要高很多。Jin表示,酵母反应器的操作规模也比基于酶的反应器大得多,这样可以有效地大规模生产塔格糖。

Jin说:“另一个优势在于,基于酵母的方法可以间接利用乳清。乳清是奶酪和希腊酸奶生产过程中不可避免的副产物。由于最近希腊酸奶变得越发流行,因此,乳清的处理是乳制品行业面临的一个问题。我们希望我们的工艺可以用来解决乳清过剩的问题。因为这种基于酵母发酵的方法提高了生产率,并且可以直接使用廉价的乳制品废料,我们预计塔格糖的生产成本会大大降低。”


接下来,研究人员将探索利用他们基于酵母的方法从乳糖中制造其他产品。

Jin说:“我们的研究表明,这种基因改造的酵母可以高效且快速地利用乳糖。随着进一步的代谢工程,利用工程酵母菌株,我们可以从富含乳清的乳糖中制造出其他有价值的产品。”



主要研究人员从左至右:共同通讯作者、加州大学伯克利分校的Jamie Cate教授、伊利诺伊大学的博士后研究员Jingjing Liu和Yong-Su Jin教授。图片来源:Yong-Su Jin


文章转自:中国生物技术网