گونه ای از مخمر تولید شیرین کننده ی کم کالری از لاکتوز را امکان پذیر کرد
16 آوریل 2019 - یک سویه از مخمر مهندسی شده می تواند لاکتوز، قند موجود در محصولات لبنی، را به یک شیرین کننده طبیعی بنام تاگاتوز تبدیل کند که میزان کالری آن کمتر از نصف کالری شکر معمولی است.
رهبر این تیم تحقیقاتی، پرفسور Yong-Su Jin، استاد علوم غذایی و تغذیه انسانی از دانشگاه Illinois، این سویه از مخمر را مهندسی کرد تا بتواند tagatose را در مقادیر بسیار بالاتری نسبت به تکنیک های تولید آنزیمی سنتی تولید کند. این روش مقرون بصرفه می تواند به جایگزینی شکر یا شربت ذرت حاوی فروکتوز بالا، با tagatose کمک کند. نتایج این تحقیق در مجله Nature Communications منتشر شد.
پرفسور Jin گفت: تاگاتوز شیرین کننده ایست که طعم و بافت تقریبا یکسانی با ساکروز یا شکر معمولی(table sugar) دارد. با این حال، تاگاتوز دارای کالری بسیار کمتری نسبت به ساکروز است - حدود 40٪ ساکاروز. علاوه بر این، سطح قند خون را به اندازه ساکاروز و یا فروکتوز افزایش نمی دهد. شاخص گلایسمی تاگاتوز 3 است که بسیار پایین تر از ساکارز با شاخص گلایسمی 68 و فروکتوز با شاخص گلایسمی 24 است. به این ترتیب تاگاتوز دارای خطر کمتری برای توسعه دیابت نوع 2 و سایر بیماری هایی است که ناشی از افزایش سریع و تکرار شونده قند خون هستند.
پرفسور Jin گفت: با وجود این مزایا، تاگاتوز دارای هزینه ی تولید بالایی است که استفاده ی وسیع تجاری از آن را محدود کرده است. اگر چه این قند در میوه ها و محصولات لبنی به طور طبیعی وجود دارد، اما غلظت آن آنقدر بالا نیست که جداسازی تاگاتوز از آنها مقرون بصرفه باشد. روش تولید سنتی شامل فرایند آنزیمی چند مرحله ای است که گالاکتوز - یک جزء از قند لاکتوز - را به تاگاتوز تبدیل می کند.
متاسفانه این واکنش آنزیمی بسیار ناکارآمد است و تنها 30 درصد از گالاکتوز را به تاگاتوز تبدیل می کند و تولیدکنندگان را مجبور به استفاده از یک فرایندی گران قیمت برای استخراج تاگاتوز از مخلوط گالاکتوز می کند.
تیم دکتر جین از دستگاه های داخلی سلول های مخمر به عنوان کارخانه های کوچک تولید تاگاتوزاستفاده کردند، این کار بسیار شبیه به استفاده ی تولید کنندگان اتانول از مخمر برای تولید سوخت از ذرت است. محققان یک سویه از مخمر را برای تولید تاگاتوز از لاکتوز مهندسی کردند. اول، آنها ژنی را کشف کردند که به مخمرها اجازه می داد که از گالاکتوز بعنوان سوخت سلولی در طول متابولیسم لاکتوز استفاده کنند. دوم اینکه آنها دو ژن را که گالاکتوز را به تاگاتوز تبدیل می کنند، به این سویه اضافه کردند.
بنابراین، هنگامی که مخمر با لاکتوز تغذیه می شود، متابولیسم آن به تولید محلولی منجر می شود که 90 درصد آن را تاگاتوز تشکیل می دهد که بسیار بالاتر از بازده ی 30 درصدی روش تولید سنتی است. دکتر جین گفت راکتورهای مخمری نیز در مقادیر بسیار بزرگتری نسبت به راکتورهای آنزیمی عمل می کنند و تولید انبوه و موثرتر تاگاتوز را ممکن می سازند.
جین گفت: یکی دیگر از مزیتهای استفاده از مخمر این است که فرآیند مبتنی بر مخمر ما می تواند به طور غیر مستقیم ازwhey یا آب پنیر استفاده کند. آب پنیر یک محصول جانبی خام اجتناب ناپذیر پروتئینی بجا مانده از تولید ماست یونانی(ماست چکیده) و پنیر است. با توجه به محبوبیت اخیر ماست یونانی، دفع whey در صنایع لبنی به یک مشکل تبدیل شده است. ما امیدواریم که روش ما بتواند به حل مشکل دفع whey کمک کند. روش تخمیر مخمر جدید ما اجازه می دهد که محصول نسبتا بالاتری با استفاده ی مستقیم از ضایعات لبنی کم هزینه، تولید شود. ما انتظار داریم که هزینه ی تولید تاگاتوز به میزان قابل توجهی کاهش یابد.
محققان قصد دارند با استفاده از روش مبتنی بر مخمر تولید محصولات دیگر را از لاکتوز، بررسی کنند.
دکتر جین گفت: ما نشان دادیم که لاکتوز می تواند به صورت موثر و سریع توسط مخمرهای مهندسی شده مورد استفاده قرار گیرد. در آینده با استفاده از مهندسی متابولیکی بیشتر، می توانیم دیگر محصولات با ارزش را از لاکتوز فراوان موجود در آب پنیر تولید کنیم.
منبع:
https://www.news-medical.net/news/20190416/Yeast-strain-provides-manufacturing-boost-to-low-calorie-sweetener-derived-from-lactose.aspx