Για περισσότερο από έναν αιώνα, επιστήμονες και εταιρείες τροφίμων αναζητούν τρόπους για να αναπαράγουν τη γεύση της ζάχαρης χωρίς τα μειονεκτήματα της για την υγεία. Από τα πρώτα γλυκαντικά όπως η ζαχαρίνη τον 19ο αιώνα έως τις σύγχρονες εναλλακτικές λύσεις όπως η στέβια και το φρούτο του μοναχού, ο στόχος παραμένει ο ίδιος.

Η πρόκληση είναι να βρεθεί κάτι που να προσφέρει τη γνωστή γεύση της ζάχαρης, αποφεύγοντας παράλληλα τις υπερβολικές θερμίδες, την τερηδόνα και τον αυξημένο κίνδυνο παχυσαρκίας, ινσουλινοαντίστασης και διαβήτη.

Μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Cell Reports Physical Science δείχνει ότι οι ερευνητές μπορεί να βρίσκονται πιο κοντά σε αυτόν τον στόχο. Επιστήμονες του Πανεπιστημίου Tufts έχουν αναπτύξει μια βιοσυνθετική μέθοδο για την παραγωγή ταγατόζης, ενός φυσικού αλλά εξαιρετικά σπάνιου σακχάρου.

Η ταγατόζη μιμείται στενά τη γεύση της επιτραπέζιας ζάχαρης και θα μπορούσε να προσφέρει έναν τρόπο να απολαμβάνουμε τη γλυκύτητα με λιγότερες αρνητικές επιπτώσεις στην υγεία. Οι ερευνητές λένε ότι μπορεί να προσφέρει ακόμη και πρόσθετα οφέλη.

Τι είναι η ταγατόζη και από πού προέρχεται

Η ταγατόζη υπάρχει φυσικά, αλλά μόνο σε πολύ μικρές ποσότητες σε σύγκριση με τα κοινά σάκχαρα όπως η γλυκόζη, η φρουκτόζη και η σακχαρόζη. Εμφανίζεται στο γάλα και σε άλλα γαλακτοκομικά προϊόντα όταν η λακτόζη διασπάται υπό την επίδραση της θερμότητας ή της ενζυμικής δραστηριότητας, συμπεριλαμβανομένης της παραγωγής γιαουρτιού, τυριού και κεφίρ.

Μικρές ποσότητες ταγατόζης υπάρχουν επίσης σε φρούτα όπως τα μήλα, οι ανανάδες και τα πορτοκάλια. Ωστόσο, συνήθως αποτελεί λιγότερο από το 0,2% των σακχάρων που βρίσκονται σε αυτές τις φυσικές πηγές. Λόγω αυτής της σπανιότητας, η ταγατόζη παράγεται συνήθως μέσω βιομηχανικής διαδικασίας και δεν εξάγεται απευθείας από τα τρόφιμα.

Επεξεργασία βακτηρίων για την παραγωγή σπάνιου σακχάρου

«Υπάρχουν καθιερωμένες διαδικασίες για την παραγωγή ταγατόζης, αλλά είναι αναποτελεσματικές και δαπανηρές», δήλωσε ο Nik Nair, αναπληρωτής καθηγητής χημικής και βιολογικής μηχανικής στο Tufts.

Για να αντιμετωπίσει αυτό το πρόβλημα, η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε μια νέα στρατηγική παραγωγής χρησιμοποιώντας γενετικά τροποποιημένα βακτήρια. «Αναπτύξαμε έναν τρόπο παραγωγής ταγατόζης τροποποιώντας τα βακτήρια Escherichia coli ώστε να λειτουργούν ως μικροσκοπικά εργοστάσια, φορτωμένα με τα κατάλληλα ένζυμα για να μετατρέπουν άφθονες ποσότητες γλυκόζης σε ταγατόζη. Αυτό είναι πολύ πιο οικονομικά εφικτό από την προηγούμενη προσέγγισή μας, η οποία χρησιμοποιούσε λιγότερο άφθονη και ακριβή γαλακτόζη για την παραγωγή ταγατόζης».

Τα βακτήρια τροποποιήθηκαν ώστε να περιλαμβάνουν ένα νέο ένζυμο που εντοπίστηκε πρόσφατα σε μύκητες η γαλακτόζη-1-φωσφορική-επιλεκτική φωσφατάση (Gal1P). Αυτό το ένζυμο επιτρέπει στα βακτήρια να παράγουν γαλακτόζη απευθείας από γλυκόζη. Ένα άλλο ένζυμο που παράγεται από τα βακτήρια, γνωστό ως αραβινόζη ισομεράση, μετατρέπει στη συνέχεια τη γαλακτόζη σε ταγατόζη.

Χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο, τα τροποποιημένα βακτήρια μπορούν να μετατρέψουν τη γλυκόζη σε ταγατόζη με απόδοση που φτάνει το 95%. Αυτό αποτελεί σημαντική βελτίωση σε σχέση με τις παραδοσιακές τεχνικές παραγωγής, οι οποίες συνήθως επιτυγχάνουν απόδοση που κυμαίνεται από 40 έως 77%. Η υψηλότερη απόδοση καθιστά επίσης τη διαδικασία σημαντικά πιο οικονομική.

Γεύση, ασφάλεια και λιγότερες θερμίδες

Η ταγατόζη προσφέρει περίπου το 92% της γλυκύτητας της σακχαρόζης (επιτραπέζια ζάχαρη), ενώ περιέχει περίπου 60% λιγότερες θερμίδες. Έχει ταξινομηθεί από τον FDA ως «γενικά αναγνωρισμένη ως ασφαλής», πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε καταναλωτικά προϊόντα διατροφής. Αυτή η ταξινόμηση ισχύει και για συνηθισμένα συστατικά όπως το αλάτι, το ξύδι και η σόδα.

Ένας λόγος για τον οποίο η ταγατόζη μπορεί να είναι ευεργετική για τα άτομα με διαβήτη είναι ο τρόπος με τον οποίο την επεξεργάζεται ο οργανισμός. Μόνο ένα μέρος της ζάχαρης απορροφάται στο λεπτό έντερο, ενώ το μεγαλύτερο μέρος της ζυμώνεται από τα βακτήρια του εντέρου στο κόλον. Ως αποτέλεσμα, η ταγατόζη έχει πολύ μικρότερη επίδραση στα επίπεδα γλυκόζης και ινσουλίνης στο αίμα σε σύγκριση με τη συμβατική ζάχαρη. Κλινικές μελέτες έχουν δείξει μόνο ελάχιστη αύξηση της γλυκόζης ή της ινσουλίνης στο πλάσμα μετά την κατανάλωση.

Η ταγατόζη μπορεί επίσης να υποστηρίζει την στοματική υγεία. Σε αντίθεση με τη σακχαρόζη, η οποία τροφοδοτεί τα βακτήρια που προκαλούν τερηδόνα, η ταγατόζη φαίνεται να περιορίζει την ανάπτυξη ορισμένων από αυτά τα επιβλαβή μικρόβια. Έρευνες υποδηλώνουν επίσης ότι μπορεί να έχει προβιοτικά αποτελέσματα που προάγουν την ανάπτυξη πιο υγιεινών βακτηρίων τόσο στο στόμα όσο και στο έντερο.

Χρησιμοποιείται όπως η ζάχαρη

Επειδή έχει χαμηλές θερμίδες και απορροφάται δύσκολα από τον οργανισμό, η ταγατόζη λειτουργεί καλά ως «γλυκαντικό όγκου». Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να αντικαταστήσει τη ζάχαρη όχι μόνο για τη γλυκύτητα, αλλά και για τις φυσικές ιδιότητες που προσφέρει η ζάχαρη στο μαγείρεμα και το ψήσιμο. Τα γλυκαντικά υψηλής έντασης δεν μπορούν να αναπαράγουν αυτό το αποτέλεσμα. Η ταγατόζη καφεδίζει όπως η επιτραπέζια ζάχαρη όταν θερμαίνεται, και οι δοκιμές γεύσης δείχνουν ότι ταιριάζει πολύ με τη γεύση και την αίσθηση στο στόμα της συμβατικής ζάχαρης.

Γιατί αυτή η ανακάλυψη είναι σημαντική

«Η βασική καινοτομία στη βιοσύνθεση της ταγατόζης ήταν η ανακάλυψη του ενζύμου Gal1P του μύκητα και η ένθεσή του στα βακτήρια παραγωγής μας», δήλωσε ο Nair. «Αυτό μας επέτρεψε να αντιστρέψουμε μια φυσική βιολογική οδό που μεταβολίζει τη γαλακτόζη σε γλυκόζη και, αντίθετα, να παράγουμε γαλακτόζη από τη γλυκόζη που παρέχεται ως πρώτη ύλη. Η ταγατόζη και ενδεχομένως άλλα σπάνια σάκχαρα μπορούν να συντεθούν από αυτό το σημείο».

Οι ερευνητές λένε ότι αυτή η προσέγγιση θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για την πιο αποτελεσματική παραγωγή άλλων σπάνιων σακχάρων, αναδιαμορφώνοντας ενδεχομένως τον τρόπο με τον οποίο παράγονται και χρησιμοποιούνται τα γλυκαντικά στο μέλλον.