甜食fans的希望：源自乳糖的低熱量甜味劑，來了解一下……

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對於喜愛甜食又害怕發胖的人來說，這是一個好消息：一種工程酵母菌能將乳糖（乳製品中的糖）代謝為塔格糖（Tagatose）。塔格糖是一種天然甜味劑，其熱量不及蔗糖的一半。

美國伊利諾伊大學食品科學和人類營養學教授Yong-Su Jin領導的研究團隊設計了這種酵母菌株，該酵母菌比傳統的酶法生產的塔格糖數量要大得多。這一成果有助於塔格糖成為食用糖或高果糖玉米糖漿的高性價比替代物。該研究近日已發表在《Nature Communications》上。

Jin說：「塔格糖是一種甜味劑，其口味和質地與蔗糖或食用糖幾乎相同。然而，它的熱量卻比蔗糖少很多，大約相當於蔗糖的40%。它不會像蔗糖或果糖那樣增加血糖水平。塔格糖的血糖指數是3，遠遠低於蔗糖(68)和果糖(24)。因此，塔格糖對於2型糖尿病和其他由血糖快速和反覆上升引發疾病的風險較低。」

Yong-Su Jin 圖片來源: L. Brian Stauffer

儘管塔格糖有這些益處，但由於其生產成本很高，所以一直沒有被廣泛應用於商業。塔格糖天然存在於水果和乳製品中，但是它們的濃度太低而，以至於無法被有效地分離。傳統的生產方法包括一種多步酶法，將半乳糖轉化為塔加糖。但令人遺憾的是，酶的催化反應效率很低，只有30%的半乳糖能被轉化為塔格糖，這迫使製造商使用昂貴的工藝從半乳糖混合物中提取塔格糖。

Jin的研究團隊將酵母細胞作為微型塔格糖工廠，就像乙醇製造商使用酵母從玉米生成燃料一樣。他們設計了一種酵母菌株，通過兩次基因調整從乳糖中產生塔格糖。首先，他們移除了酵母的一個基因，讓酵母在乳糖代謝過程中使用半乳糖作為細胞燃料。其次，他們添加了兩個將半乳糖轉化為塔格糖的基因。

圖片來源：《Nature Communications》

這樣一來，當給予乳糖該酵母時，其自身的代謝會驅動它產生濃度為90%的塔格糖溶液，這比傳統生產方法的30%要高很多。Jin表示，酵母反應器的操作規模也比基於酶的反應器大得多，這樣可以有效地大規模生產塔格糖。

Jin說：「另一個優勢在於，基於酵母的方法可以間接利用乳清。乳清是乳酪和希臘酸奶生產過程中不可避免的副產物。由於最近希臘酸奶變得越發流行，因此，乳清的處理是乳製品行業面臨的一個問題。我們希望我們的工藝可以用來解決乳清過剩的問題。因為這種基於酵母發酵的方法提高了生產率，並且可以直接使用廉價的乳製品廢料，我們預計塔格糖的生產成本會大大降低。」

接下來，研究人員將探索利用他們基於酵母的方法從乳糖中製造其他產品。

Jin說：「我們的研究表明，這種基因改造的酵母可以高效且快速地利用乳糖。隨著進一步的代謝工程，利用工程酵母菌株，我們可以從富含乳清的乳糖中製造出其他有價值的產品。」

主要研究人員從左至右：共同通訊作者、加州大學伯克利分校的Jamie Cate教授、伊利諾伊大學的博士後研究員Jingjing Liu和Yong-Su Jin教授。圖片來源：Yong-Su Jin

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