Бактерий превратили в "биореакторы" для производства низкокалорийного сахара

Благодаря новой методике производства безопасная для здоровья тагатоза может вытеснить из нашего рациона обычный сахар.

Благодаря новой методике производства безопасная для здоровья тагатоза может вытеснить из нашего рациона обычный сахар.
Фото с сайта pixabay.com.

Тагатоза – натуральный низкокалорийный подсластитель, который безопасен для диабетиков и не вызывает кариеса. Причина, по которой тагатоза до сих пор не вытеснила из нашего рациона обычный сахар, заключается в том, что производить её намного сложнее. Но, возможно, изменить расклад сил в сахарной иерархии помогут "бактериальные реакторы".

Хотя учёные не раз говорили о вреде сахара, многим сложно отказаться от этого продукта или хотя бы ограничить его потребление. С другой стороны, всё больше исследований свидетельствует об опасности сахарозаменителей.

Так можно ли подсластить себе жизнь без вреда для здоровья?

Учёные уверены, что да. И поможет в этом сахар под названием тагатоза. Это твёрдое кристаллическое вещество белого цвета, хорошо растворимое в воде.

Тагатоза на 92% слаще сахарозы, то есть обычного столового сахара, и гораздо менее калорийна (содержит лишь 38% калорий от "сахарозных"). Кроме того, тагатоза имеет низкий гликемический индекс и безопасна для людей с диабетом. Также исследования показали, что этот сахар не вызывает кариеса и укрепляет здоровье кишечника.

При этом важно, что тагатоза – не искусственный подсластитель, а натуральный. И его, в отличие от сахарозаменителей, специалисты признают безопасным для человека.

Единственная причина, по которой тагатоза до сих пор не вытеснила из нашего рациона обычный сахар, заключается в том, что производить её намного сложнее.

Сперва из лактозы (извлечённой из фруктов или молочных продуктов) получают галактозу, а из неё – тагатозу. Конечный продукт необходимо очистить и кристаллизовать. "Урожайность" при этом крайне низкая, менее 30% (то есть менее 30% лактозы на выходе преобразуется в тагатозу).

В ходе нового исследования учёные Университета Тафтса выяснили, как сделать процесс получения тагатозы более эффективным.

Исследователи работали с ферментом под названием изомераза L-арабинозы (L-arabinose isomerase, LAI), который обычно помогает превратить галактозу в тагатозу. Но вместо того, чтобы использовать его в растворе, где фермент нестабилен, команда применила безопасные для пищевых продуктов бактерии Lactobacillus plantarum. Они производят LAI в больших количествах, при этом бактериальная клеточная стенка обеспечивает стабильность фермента (инкапсулирует его).

В ходе экспериментов авторы обнаружили, что использование "бактериальных реакторов" позволяет, во-первых, ускорить производство тагатозы, а во-вторых (и в-главных) достичь "урожайности" в 47%, если реакция протекает при 37 градусах Цельсия, и 83% – при температуре 50 градусов Цельсия. Для сравнения отметим, что показатели традиционного производства составляли 39% и 16%, соответственно.

На следующем этапе команда обработала бактерии небольшим количеством моющего средства (детергента). Стенки бактериальных клеток стали пропускать внутрь больше галактозы и высвобождать больше тагатозы. В результате "урожайность" реакции при 50 градусов Цельсия увеличилась ещё на 2%, да и сам процесс немного ускорился.

Таким образом, три кита, на которые в будущем должно опираться производство галактозы, это бактериальная инкапсуляция фермента для обеспечения его стабильности, проведение реакции при сравнительно высокой температуре и подача большего количества исходного материала через "протекающие" клеточные мембраны.

В дальнейшем научной группе предстоит выяснить, как расширить описанный процесс получения тагатозы для коммерческого производства.

Научная статья с подробным описанием этой работы представлена в журнале Nature Communications.

Кстати, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о "микробном реакторе" для космонавтов, который превращает отходы в пищу, и о том, как бактерии помогут перерабатывать пластиковые отходы и создавать кирпичи для марсианских колоний.