От ранних подсластителей — таких, как изобретенный еще в XIX веке сахарин до современных альтернатив — стевии и адвантама — цель оставалась неизменной: найти что-то, что придает еде привычный сладкий вкус, но при этом не содержит лишних калорий, не провоцирует кариес, ожирение, инсулинорезистентность и диабет. При этом к сожалению, большинство синтетических подсластителей, даже современных, совсем не безобидны — они не хуже сахара провоцируют инсулинорезистентность и даже могут снижать когнитивные способности.
Редким исключением является тагатоза — природный, но чрезвычайно редкий сахар. Тагатоза появляется в молоке и молочных продуктах при распаде лактозы под воздействием тепла или ферментов — например, при производстве йогурта, сыра и кефира. Небольшие количества тагатозы содержатся в яблоках, ананасах и апельсинах, однако обычно она составляет менее 0,2% от всех сахаров в этих продуктах. Из-за такой редкости тагатозу приходится производить промышленным путем.
«Существуют устоявшиеся процессы производства тагатозы, но они неэффективны и дороги», — объясняет Ник Наир, доцент кафедры химической и биологической инженерии Университета Тафтса. Чтобы решить эту проблему, команда специалистов под руководством Наира разработала новый метод биосинтеза тагатозы при помощи генетически модифицированных бактерий. «Мы превратли бактерии кишечной палочки в крошечные фабрики, оснащенные нужными ферментами для переработки больших количеств глюкозы в тагатозу. Это гораздо экономичнее существующих промышленных методик, которые подразумевает получение тагатозы из дорогой галактозы».
Бактерии были модифицированы путем включения в их организмы недавно выделенного химиками фермента из слизевика. Этот фермент позволяет бактериям производить галактозу непосредственно из глюкозы, а еще один фермент затем превращает галактозу в тагатозу. Используя этот метод, модифицированные бактерии могут конвертировать глюкозу в тагатозу с выходом последней до 95% — это значительное улучшение по сравнению с традиционными технологиями, в которых выход тагатозы составляет, в зависимости от конкретной методики получения, от 40 до 77%.
Тагатоза на 92% сладкая как обычный сахар, но при этом в ней примерно на 60% меньше калорий. Управление по санитарному надзору США уже признало ее безопасной для использования в пищевых продуктах. Особенно ценна тагатоза для людей с диабетом: в тонком кишечнике всасывается лишь незначительная часть этого сахара, большая его часть ферментируется бактериями в толстой кишке, благодаря чему его употребление в пищу оказывает минимальное влияние на уровень глюкозы и инсулина в крови. Кроме того, тагатоза может поддерживать здоровье полости рта, ограничивая рост бактерий, вызывающих кариес, и даже обладает пребиотическими свойствами.
Важное преимущество этого сахара — при приготовлении пищи он ведет себя как обычный сахар: карамелизуется при нагревании и по вкусу практически неотличима от привычной сладости.
По словам ученых, открытый ими биосинтетический метод можно применять не только для производства тагатозы, но и других редких сахаров с аналогичными полезными свойствами.
Ранее ученые нашли аминокислоту, которая предотвращает возникновение кариеса.