De zoektocht om de zoetekauw te bevredigen zonder iets aan de taille toe te voegen, heeft een nieuw wapen in zijn arsenaal:een giststam die lactose kan metaboliseren, de suiker in zuivelproducten, in tagatose, een natuurlijke zoetstof met minder dan de helft van de calorieën van tafelsuiker.

Yong Su Jin, een professor in voedingswetenschap en menselijke voeding aan de Universiteit van Illinois, leidde het onderzoeksteam dat de giststam ontwikkelde, die tagatose in veel grotere hoeveelheden produceert dan traditionele enzymatische productietechnieken en zou kunnen helpen om van tagatose een kosteneffectief alternatief te maken voor suiker of fructose-glucosestroop.

De onderzoekers publiceerden hun werk in het tijdschrift Natuurcommunicatie .

"Tagatose is een zoetstof die bijna identieke smaken en texturen van sucrose vertoont, of tafelsuiker. Echter, tagatose heeft veel minder calorieën dan sucrose - ongeveer 40% sucrose, " zei Jin. "Bovendien, het verhoogt de bloedsuikerspiegel niet zo veel als sucrose of fructose. De glycemische index van tagatose is 3, die veel lager is dan die van sucrose, 68, en fructose, 24. Als zodanig tagatose heeft een lager risico op het ontwikkelen van diabetes type 2 en andere ziekten die worden veroorzaakt door snelle en herhaalde glucoseverhogingen in het bloed."

Ondanks de voordelen, tagatose heeft hoge productiekosten waardoor het niet op grote schaal commercieel kan worden gebruikt, zei Jin. Hoewel het van nature aanwezig is in fruit en zuivelproducten, de concentraties zijn te laag om tagatose effectief te isoleren. De traditionele productiemethode omvat een meerstaps enzymatisch proces dat galactose, een bestanddeel van lactose, omzet in tagatose.

Helaas, de enzymreactie is zo inefficiënt dat slechts 30 procent van de galactose wordt omgezet in tagatose, waardoor fabrikanten gedwongen worden een duur proces te gebruiken om de tagatose uit het galactosemengsel te verwijderen.

Het team van Jin gebruikte de interne machinerie van gistcellen als kleine tagatosefabrieken, net zoals ethanolfabrikanten gist gebruiken om brandstof uit maïs te produceren. De onderzoekers ontwikkelden een giststam die tagatose uit lactose produceert door twee genetische aanpassingen aan te brengen. Eerst, ze haalden een gen eruit waardoor de gist galactose als cellulaire brandstof kon gebruiken tijdens het lactosemetabolisme. Tweede, ze voegden twee genen toe die galactose omzetten in tagatose.

Dus, wanneer de gist lactose krijgt toegediend, zijn eigen metabolisme drijft het ertoe om een ​​oplossing te produceren die voor 90 procent uit tagatose bestaat - veel hoger dan de 30 procent opbrengst van traditionele productie. Gistreactoren werken ook op veel grotere schaal dan op enzymen gebaseerde reactoren, die een efficiënte massaproductie van tagatose mogelijk zou maken, zei Jin.

"Een ander voordeel is dat ons op gist gebaseerde proces wei indirect kan gebruiken. Wei is een onvermijdelijk bijproduct van de kaas- en Griekse yoghurtproductieprocessen als grondstof, " zei Jin. "Vanwege de recente populariteit van Griekse yoghurt, de verwijdering van wei is een probleem in de zuivelindustrie. We hopen dat ons proces kan worden gebruikt om het overtollige wei-probleem op te lossen. Omdat onze op gistfermentatie gebaseerde aanpak een hogere productverhouding en het directe gebruik van goedkoop zuivelafval mogelijk maakt, we verwachten dat de productiekosten van tagatose aanzienlijk kunnen worden verlaagd."

Volgende, de onderzoekers zullen onderzoeken hoe ze hun op gist gebaseerde benadering kunnen gebruiken om andere producten van lactose te maken.

"We hebben aangetoond dat lactose efficiënt en snel kan worden gebruikt door gemanipuleerde gist. Met verdere metabolische engineering, we kunnen andere waardevolle producten maken van de lactose die overvloedig aanwezig is in wei, met behulp van onze gemanipuleerde giststam, ' zei Jin.