新型菌株可大幅提高乳糖转化塔格糖

2019-06-17 10:28:44来源: 中国生物技术网

  本报讯  近日,一项关于甜味剂的新研究成果在《自然通讯》(Nature Communications)上发表,美国伊利诺伊大学食品科学和人类营养学教授金永苏(Yong-Su Jin,音译)领导的研究团队设计了一种工程酵母菌,能大幅提高乳糖转化为塔格糖(Tagatose),且生产的塔格糖数量要比传统酶法生产的塔格糖数量大得多。塔格糖是一种天然甜味剂,其热量不及蔗糖的一半。这一成果有助于塔格糖成为食用糖或高果糖玉米糖浆的高性价比替代物。

  金永苏说:“塔格糖是一种甜味剂,其口味和质地与蔗糖或食用糖几乎相同,然而热量却比蔗糖少很多,大约相当于蔗糖的40%。且塔格糖不会像蔗糖或果糖那样增加血糖水平,血糖指数仅为3,远远低于蔗糖(68)和果糖(24)。因此,塔格糖对于2型糖尿病和其他因血糖快速、反复上升所引发疾病的风险较低。”

  尽管塔格糖有这些益处,但由于其生产成本很高,所以一直没有被广泛应用于商业。塔格糖天然存在于水果和乳制品中,因它们的浓度太低,以至于无法被有效地分离。传统的生产方法包括一种多步酶法,将半乳糖转化为塔格糖。但令人遗憾的是,酶的催化反应效率很低,只有30%的半乳糖能被转化为塔格糖,这迫使制造商使用昂贵的工艺从半乳糖混合物中提取塔格糖。

  金永苏研究团队将酵母细胞作为微型塔格糖工厂。他们设计了一种酵母菌株,通过两次基因调整从乳糖中产生塔格糖。金永苏表示,酵母反应器的操作规模比基于酶的反应器大得多,这样可以有效地大规模生产塔格糖。

  金永苏介绍,另一个优势在于,基于酵母的方法可以间接利用乳清。乳清是奶酪和希腊酸奶生产过程中不可避免的副产物,由于最近希腊酸奶变得越发流行,因此,乳清的处理是乳制品行业面临的一个问题。“希望我们的工艺可以用来解决乳清过剩的问题。因为这种基于酵母发酵的方法提高了生产率,并且可以直接使用廉价的乳制品废料,预计塔格糖的生产成本会大大降低。”他说。

  金永苏说:“我们的研究表明,这种基因改造的酵母可以高效且快速地利用乳糖。随着进一步的代谢工程,利用工程酵母菌株,可以从富含乳清的乳糖中制造出其他有价值的产品。”接下来,研究人员将探索利用基于酵母的方法从乳糖中制造其他产品。


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