源自乳糖的低热量甜味剂可通过酵母促进生产

2020-11-13 129酵母菌

在不增加腰围的情况下满足甜食者的需求有了一个新武器:一种酵母菌可以将乳制品中的乳糖代谢成塔格糖,塔格糖是一种天然甜味剂,热量不到食糖的一半。

源自乳糖的低热量甜味剂可通过酵母促进生产

伊利诺伊大学食品科学和人类营养学教授金勇(音译)领导的研究团队设计了这种酵母菌株,该菌株生产塔格糖的数量远高于传统的酶法生产技术,并有助于使塔格糖成为糖或高果糖玉米糖浆的一种经济高效的替代品。

研究人员在《自然通讯》杂志上发表了他们的研究成果。

研究背景

塔格糖是一种甜味剂,其味道和质地与蔗糖或食糖几乎相同。然而,塔格糖的热量比蔗糖少很多——大约是蔗糖的40%,“金说此外,它不会像蔗糖或果糖那样增加血糖水平。塔格糖的血糖指数为3,远低于蔗糖68和果糖24。因此,塔格糖具有较低的风险发展为2型糖尿病和其他疾病引起的快速和反复血糖升高的血液。”

金说,尽管tagatose有很多好处,但它的制造成本很高,这使得它无法广泛用于商业用途。虽然它自然存在于水果和乳制品中,但浓度太低,无法有效分离塔格糖。传统的制造方法包括一个多步骤的酶法过程,将乳糖的成分半乳糖转化为塔格糖。

不幸的是,这种酶反应效率很低,只有30%的半乳糖被转化成塔格糖,迫使制造商使用昂贵的工艺从半乳糖混合物中除去塔格糖。

研究内容

源自乳糖的低热量甜味剂可通过酵母促进生产。Jin的团队将酵母细胞的内部机制用作小型塔格糖工厂,就像乙醇制造商使用酵母从玉米中生产燃料一样。研究人员通过两次基因调整,设计了一种从乳糖中产生塔格糖的酵母菌株。首先,他们取出了一个基因,让酵母在乳糖代谢过程中使用半乳糖作为细胞燃料。第二,他们添加了两个能将半乳糖转化为塔格糖的基因。

因此,当酵母被喂入乳糖时,它自身的新陈代谢促使它产生一种90%塔格糖的溶液——比传统制造业30%的产量高出许多。金说,酵母反应器的规模也比基于酶的反应器大得多,这可以实现塔格糖的高效大规模生产。

“另一个优点是,我们的酵母工艺可以间接使用乳清。“乳清是奶酪和希腊酸奶生产过程中不可避免的副产品,”金说由于希腊酸奶最近很受欢迎,乳清的处理是乳品行业的一个问题。我们希望我们的工艺可以用来解决剩余乳清问题。由于我们基于酵母发酵的方法允许更高的产品比率和直接使用廉价的乳制品废料,我们希望塔格糖的生产成本可以大大降低。”

下一步计划

源自乳糖的低热量甜味剂可通过酵母促进生产,下一步,研究人员将探索用酵母为基础的方法,从乳糖中生产其他产品。

“我们表明,工程酵母可以高效、快速地利用乳糖。随着进一步的代谢工程,我们可以利用我们的工程酵母菌株,从富含乳清的乳糖中生产出其他有价值的产品。

引用

University of Illinois at Urbana-Champaign. "Low-calorie sweetener derived from lactose gets manufacturing boost from yeast." ScienceDaily. ScienceDaily, 15 April 2019. www.sciencedaily.com/releases/2019/04/190415154719.htm.

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