Για γενιές επιστήμονες και εταιρείες τροφίμων προσπαθούν να αναπαράγουν τη γεύση της ζάχαρης χωρίς τα προβλήματα υγείας που τη συνοδεύουν. Από τη σακχαρίνη έως νεότερες εναλλακτικές όπως η στέβια ο στόχος ήταν να διατηρηθεί η γλυκύτητα μειώνοντας παράλληλα τις περιττές θερμίδες την τερηδόνα και τους αυξανόμενους κινδύνους παχυσαρκίας αντίστασης στην ινσουλίνη και διαβήτη. Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Tufts αναφέρουν τώρα πρόοδο προς αυτόν τον στόχο.
Σε μελέτη που δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Cell Reports Physical Science» η ομάδα περιγράφει μια νέα βιοσυνθετική μέθοδο παραγωγής ταγατόζης ενός φυσικού αλλά εξαιρετικά σπάνιου σακχάρου. Η ταγατόζη μοιάζει πολύ στη γεύση με την κοινή ζάχαρη και θα μπορούσε να προσφέρει έναν τρόπο γλύκανσης τροφίμων με λιγότερες αρνητικές επιπτώσεις. Οι επιστήμονες λένε επίσης ότι μπορεί να συνοδεύεται από πρόσθετα οφέλη για την υγεία.
Σε σύγκριση με κοινά σάκχαρα όπως η γλυκόζη η φρουκτόζη και η σακχαρόζη η ταγατόζη υπάρχει στη φύση μόνο σε απειροελάχιστες ποσότητες. Εμφανίζεται στο γάλα και στα γαλακτοκομικά προϊόντα όταν η λακτόζη διασπάται από τη θερμότητα ή από ένζυμα μια διαδικασία που συμβαίνει κατά την παραγωγή τροφίμων όπως το γιαούρτι το τυρί και το κεφίρ.
Μικρά ίχνη ταγατόζης υπάρχουν επίσης σε φρούτα όπως τα μήλα οι ανανάδες και τα πορτοκάλια. Παρ’ όλα αυτά συνήθως αντιπροσωπεύει λιγότερο από 0,2 τοις εκατό των σακχάρων που περιέχονται σε αυτά τα τρόφιμα. Επειδή οι φυσικές πηγές περιέχουν τόσο μικρές ποσότητες η ταγατόζη παράγεται συνήθως βιομηχανικά και δεν εξάγεται απευθείας από φυσικές πρώτες ύλες.
Γιατί η παραγωγή ταγατόζης ήταν δύσκολη
«Υπάρχουν καθιερωμένες διαδικασίες για την παραγωγή ταγατόζης αλλά είναι αναποτελεσματικές και ακριβές» δήλωσε ο Νικ Νέιρ αναπληρωτής καθηγητής χημικής και βιολογικής μηχανικής στο Tufts.
Για να ξεπεράσει αυτούς τους περιορισμούς η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε μια νέα προσέγγιση που βασίζεται σε γενετικά τροποποιημένα βακτήρια. «Αναπτύξαμε έναν τρόπο παραγωγής ταγατόζης τροποποιώντας το βακτήριο Escherichia coli ώστε να λειτουργεί σαν μικροσκοπικό εργοστάσιο φορτωμένο με τα κατάλληλα ένζυμα που μετατρέπουν άφθονες ποσότητες γλυκόζης σε ταγατόζη. Αυτό είναι πολύ πιο οικονομικά εφικτό από την προηγούμενη προσέγγισή μας η οποία χρησιμοποιούσε τη λιγότερο διαθέσιμη και ακριβότερη γαλακτόζη.»
Τα τροποποιημένα βακτήρια σχεδιάστηκαν ώστε να φέρουν ένα πρόσφατα ανακαλυφθέν ένζυμο από βλεννομύκητα γνωστό ως φωσφατάση εκλεκτική για τη γαλακτόζη 1 φωσφορική Gal1P. Το ένζυμο αυτό επιτρέπει στα βακτήρια να μετατρέπουν απευθείας τη γλυκόζη σε γαλακτόζη. Ένα δεύτερο ένζυμο που παράγεται από τα βακτήρια η ισομεράση αραβινόζης ολοκληρώνει στη συνέχεια τη μετατροπή μετατρέποντας τη γαλακτόζη σε ταγατόζη.
Με αυτή τη διαδικασία τα βακτήρια μπορούν να παράγουν ταγατόζη από γλυκόζη με αποδόσεις που φτάνουν έως και το 95 τοις εκατό. Πρόκειται για τεράστια βελτίωση σε σχέση με τις συμβατικές μεθόδους παραγωγής οι οποίες συνήθως επιτυγχάνουν αποδόσεις μεταξύ 40 και 77 τοις εκατό. Η υψηλότερη αποδοτικότητα καθιστά τη διαδικασία και πολύ λιγότερο δαπανηρή.
Γλυκύτητα, θερμίδες και ασφάλεια τροφίμων
Η ταγατόζη προσφέρει περίπου το 92 τοις εκατό της γλυκύτητας της σακχαρόζης δηλαδή της κοινής ζάχαρης ενώ περιέχει περίπου 60 τοις εκατό λιγότερες θερμίδες. Έχει χαρακτηριστεί από τον FDA ως «γενικά αναγνωρισμένη ως ασφαλής» πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε τρόφιμα για καταναλωτές. Ο ίδιος χαρακτηρισμός ισχύει και για κοινά συστατικά όπως το αλάτι το ξίδι και η μαγειρική σόδα.
Ένας λόγος για τον οποίο η ταγατόζη μπορεί να είναι χρήσιμη για άτομα με διαβήτη είναι ο τρόπος με τον οποίο την επεξεργάζεται ο οργανισμός. Μόνο ένα μέρος του σακχάρου απορροφάται στο λεπτό έντερο ενώ μεγάλο ποσοστό ζυμώνεται από τα βακτήρια του εντέρου στο παχύ έντερο. Εξαιτίας αυτού η ταγατόζη προκαλεί πολύ μικρότερες αυξήσεις στα επίπεδα γλυκόζης και ινσουλίνης στο αίμα σε σύγκριση με την κοινή ζάχαρη. Κλινικές μελέτες έχουν δείξει πολύ χαμηλές αυξήσεις της γλυκόζης ή της ινσουλίνης στο πλάσμα μετά την κατανάλωση ταγατόζης.
Η ταγατόζη μπορεί επίσης να υποστηρίζει τη στοματική υγεία. Σε αντίθεση με τη σακχαρόζη η οποία τροφοδοτεί βακτήρια που συμβάλλουν στην τερηδόνα η ταγατόζη φαίνεται να επιβραδύνει την ανάπτυξη ορισμένων από αυτά τα μικρόβια. Έρευνες δείχνουν επίσης ότι μπορεί να έχει προβιοτικές επιδράσεις που υποστηρίζουν πιο υγιή βακτήρια τόσο στο στόμα όσο και στο έντερο.
Οι χρήσεις
Επειδή είναι χαμηλό σε θερμίδες και απορροφάται ελάχιστα από τον οργανισμό η ταγατόζη λειτουργεί καλά ως «γλυκαντικό όγκου». Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να αντικαταστήσει τη ζάχαρη όχι μόνο στη γλυκύτητα αλλά και στη φυσική δομή που προσφέρει στο μαγείρεμα και στο ψήσιμο. Τα γλυκαντικά υψηλής έντασης δεν μπορούν να αναπαράγουν αυτό το αποτέλεσμα. Η ταγατόζη καραμελώνει κατά το μαγείρεμα όπως η κοινή ζάχαρη και οι δοκιμές γεύσης δείχνουν ότι πλησιάζει περισσότερο τη ζάχαρη από άλλα γλυκαντικά.
«Η βασική καινοτομία στη βιοσύνθεση της ταγατόζης ήταν η ανακάλυψη του ενζύμου Gal1P από βλεννομύκητα και η ενσωμάτωσή του στα βακτήρια παραγωγής μας» δήλωσε ο Νέιρ. «Αυτό μας επέτρεψε να αντιστρέψουμε μια φυσική βιολογική οδό που μεταβολίζει τη γαλακτόζη σε γλυκόζη και αντίθετα να παράγουμε γαλακτόζη από γλυκόζη που παρέχεται ως πρώτη ύλη. Από εκεί και πέρα μπορούν να συντεθούν η ταγατόζη και δυνητικά άλλα σπάνια σάκχαρα.»
Οι ερευνητές αναφέρουν ότι αυτή η στρατηγική θα μπορούσε να καταστήσει δυνατή την πιο αποδοτική παραγωγή και άλλων σπάνιων σακχάρων αλλάζοντας ενδεχομένως τον τρόπο με τον οποίο αναπτύσσονται και χρησιμοποιούνται τα γλυκαντικά στο μέλλον.
