塔夫茨大学的科学家发现了一种将常见葡萄糖转化为稀有糖类的方法，其口感几乎与蔗糖无异——但弊病少得多。研究团队通过工程化细菌作为微生物工厂，现已能高效且低成本地生产塔特糖，获得的产率远超现有方法。塔特糖提供的甜度与蔗糖近乎相同，却具有显著更低的热量，对血糖影响极小，甚至可能对口腔和肠道健康有益。
发表在《细胞报告物理科学》上的一项新研究表明，研究人员可能离这一目标更近了一步。塔夫茨大学的科学家们开发出一种生物合成方法来生产塔格糖，这是一种天然存在但极为稀有的糖。塔格糖能高度模拟食糖的味道，可能提供一种既能享受甜味又减少健康负面影响的方法。研究人员表示，它甚至可能带来额外的益处。
什么是塔格糖及其来源
塔格糖天然存在，但与葡萄糖、果糖和蔗糖等常见糖类相比，其数量极少。当乳糖在加热或酶活性（包括在生产酸奶、奶酪和开菲尔的过程中）作用下分解时，它会出现在牛奶和其他乳制品中。
苹果、菠萝和橙子等水果中也含有微量的塔格糖。然而，在这些天然来源中，它通常占所含糖分的不到0.2%。由于这种稀缺性，塔格糖通常通过制造生产，而非直接从食物中提取。
改造细菌来制造稀有糖
塔夫茨大学化学与生物工程副教授尼克·奈尔表示：“目前已有生产塔格糖的既定工艺，但效率低下且成本高昂。”
为了解决这个问题，研究团队利用基因工程细菌开发了一种新的生产策略。“我们开发了一种通过改造大肠杆菌来生产塔格糖的方法，使其充当微型工厂，装载合适的酶，将大量葡萄糖加工成塔格糖。这比我们之前使用稀缺且昂贵的半乳糖来制造塔格糖的方法在经济上可行得多。”
研究人员对细菌进行了改造，使其包含一种新发现的来自黏菌的酶，称为半乳糖-1-磷酸选择性磷酸酶。这种酶能使细菌直接从葡萄糖生成半乳糖。随后，细菌产生的另一种酶，即阿拉伯糖异构酶，将半乳糖转化为塔格糖。
使用这种方法，工程菌可以将葡萄糖转化为塔格糖，产率高达95%。这相对于传统制造技术（通常产率在40%至77%之间）是一个重大改进。更高的效率也使得该过程在成本效益上显著提升。
甜度、安全性与更低热量
塔格糖的甜度约为蔗糖（食糖）的92%，而热量却减少约60%。它已被美国食品药品监督管理局归类为“公认安全”，这意味着可以用于消费者食品中。盐、醋和小苏打等日常成分也享有此 designation。
塔格糖可能有益于糖尿病患者的一个原因在于人体对其的代谢方式。只有部分糖分在小肠被吸收，而大部分在结肠中被肠道细菌发酵。因此，与传统糖相比，塔格糖对血糖和胰岛素水平的影响要小得多。临床研究表明，食用后血浆葡萄糖或胰岛素仅出现最小幅度的增加。
塔格糖也可能有益于口腔健康。与蔗糖喂养导致蛀牙的细菌不同，塔格糖似乎能限制其中一些有害微生物的生长。研究还表明，它可能具有益生元效应，能促进口腔和肠道中更健康的细菌。
一种可像糖一样烹饪的糖
由于热量低且不易被人体吸收，塔格糖作为一种“填充型甜味剂”表现良好。这意味着它不仅可以替代糖提供甜味，还能在烹饪和烘焙中提供糖所具有的物理特性。高倍甜味剂无法复制这种效果。塔格糖在加热时像食糖一样发生褐变，口味测试表明，它在风味和口感上与传统糖非常接近。
此项发现的重要性
“塔格糖生物合成的关键创新在于发现了黏菌的Gal1P酶，并将其拼接进我们的生产菌中，”奈尔说。“这使我们能够逆转自然生物途径中半乳糖代谢为葡萄糖的过程，转而利用作为原料提供的葡萄糖来生成半乳糖。从这点出发，可以合成塔格糖以及潜在的其他稀有糖。”
研究人员表示，这种方法可能为更高效地生产其他稀有糖打开大门，并有可能重塑未来甜味剂的制造和使用方式。