Исторически контекст и търсене на перфектния подсладител
Повече от век учените и хранителните компании търсят начини да репликират вкуса на захарта, без да пренасят нейните здравословни недостатъци. От ранните подсладители като захарина в края на 19-ти век до модерните алтернативи като стевия и монк фрут, целта остава непроменена. Предизвикателството винаги е било в откриването на вещество, което доставя познатия вкус на захарта, като същевременно избягва излишните калории, зъбния кариес и повишения риск от затлъстяване, инсулинова резистентност и диабет. Ново изследване, публикувано в Cell Reports Physical Science, предполага, че изследователите може би са по-близо до тази цел от всякога. Учени от университета Тъфтс са разработили биосинтетичен метод за производство на тагатоза – естествено срещаща се, но изключително рядка захар, която много точно имитира вкуса на трапезната захар и предлага начин за наслада от сладостта с минимални негативни ефекти.
Произход и същност на тагатозата
Тагатозата съществува в природата, но само в много малки количества в сравнение с обичайните захари като глюкоза, фруктоза и захароза. Тя се появява естествено 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 присъстват и в плодове като ябълки, ананаси и портокали, но тя обикновено съставлява по-малко от 0,2% от захарите в тези естествени източници. Поради тази оскъдност, тагатозата обикновено се произвежда чрез промишлени методи, вместо да се извлича директно от храните, което досега я правеше скъпа и трудна за масово разпространение.
Революционен метод чрез генно инженерство
Досегашните установени процеси за производство на тагатоза бяха неефективни и скъпи, според изследователския екип. За да решат този проблем, учените са разработили нова стратегия за производство, използваща генетично модифицирани бактерии Escherichia coli. Тези бактерии са превърнати в малки фабрики, заредени с подходящите ензими за преработка на изобилни количества глюкоза в тагатоза. Този подход е много по-икономически осъществим от предишните методи, които са използвали по-рядка и скъпа галактоза за производството на крайния продукт.
Бактериите са били модифицирани да включват новоидентифициран ензим от слузеста пласен, наречен галактозо-1-фосфат-селективна фосфатаза. Този ензим позволява на бактериите да генерират галактоза директно от глюкоза. След това друг ензим, произведен от бактериите, известен като арабинозна изомераза, превръща галактозата в тагатоза. Използвайки този иновативен метод, инженерните бактерии могат да превръщат глюкозата в тагатоза с добиви до 95%. Това представлява сериозно подобрение спрямо традиционните производствени техники, които обикновено постигат добиви между 40 и 77%. Високата ефективност прави процеса значително по-рентабилен и достъпен за индустрията.
Сладост и безопасност без калории
Тагатозата осигурява около 92% от сладостта на захарозата, но съдържа приблизително 60% по-малко калории. Тя вече е класифицирана от FDA като общопризната за безопасна, което означава, че може да се използва свободно в потребителски хранителни продукти наред с ежедневни съставки като сол и сода за хляб. Една от причините тагатозата да бъде толкова полезна за хора с диабет е начинът, по който тялото я обработва. Само част от захарта се абсорбира в тънките черва, докато голяма част от нея ферментира от чревните бактерии в дебелото черво. В резултат на това тагатозата има много по-слаб ефект върху нивата на кръвната захар и инсулина в сравнение с конвенционалната захар.
Въздействие върху денталното и чревното здраве
Освен ниския гликемичен индекс, тагатозата може да подпомогне и оралното здраве. За разлика от захарозата, която подхранва бактериите, причиняващи кариес, тагатозата ограничава растежа на някои от тези вредни микроби. Изследванията също така предполагат, че тя може да има пробиотични ефекти, които насърчават развитието на по-здравословни бактерии както в устата, така и в червата. Това я прави не просто по-малко вреден подсладител, а потенциално функционална съставка, която допринася за общото благосъстояние на организма.
Кулинарни приложения и предимства при готвене
Тъй като е с ниско съдържание на калории и се абсорбира слабо, тагатозата функционира отлично като обемен подсладител. Това означава, че тя може да замени захарта не само заради сладостта, но и заради физическите свойства, които захарта осигурява при готвене и печене – нещо, което интензивните подсладители като аспартам не могат да направят. Тагатозата карамелизира и покафенява точно като трапезната захар при нагряване, а вкусовите тестове показват, че тя почти напълно съвпада с аромата и усещането в устата на конвенционалната захар.
Значение на откритието за бъдещето
Ключовата иновация в този биосинтетичен процес е откриването на специфичния ензим от слузеста пласен и внедряването му в производствените бактерии. Това е позволило на учените да обърнат естествен биологичен път и да генерират галактоза от глюкоза, която се използва като основна суровина. Изследователите вярват, че този подход може да отвори вратата за ефективно производство и на други редки захари, което потенциално ще промени начина, по който подсладителите се произвеждат и използват в бъдеще. Това откритие бележи важна стъпка към създаването на хранителни продукти, които са едновременно вкусни и здравословни.
Източник: ScienceDaily
