87-81-0 / 酵母菌：乳糖轉(zhuǎn)化為塔格糖

塔格糖（Tagatose）是一種天然存在的六碳酮糖，在酸奶、奶粉和奶酪中都有發(fā)現(xiàn)，但含量較少。國(guó)外對(duì)塔格糖的研究較早，2000年FDA批準(zhǔn)塔格糖作為甜味劑用于食品飲料和醫(yī)藥制劑中，2001年FAO/WHO食品添加劑專(zhuān)家委員會(huì)批準(zhǔn)塔格糖作為食品添加劑，歐盟也于2003年批準(zhǔn)塔格糖上市，我國(guó)直到2014年才正式批準(zhǔn)其作為新食品原料。塔格糖的甜味是蔗糖的92%，熱量?jī)H為蔗糖的三分之一，同樣具有蔗糖的加工特性，易發(fā)生焦糖化反應(yīng)和美拉德反應(yīng)，可以作為蔗糖的替代品用于食品加工。同時(shí)，塔格糖與其他甜味劑共用時(shí)，對(duì)甜味有增益作用，能夠呈現(xiàn)獨(dú)特的風(fēng)味。塔格糖在人體的吸收率較低，僅有20%被小腸吸收，血糖水平無(wú)明顯變化，人體內(nèi)的塔格糖大部分被腸道微生物選擇性發(fā)酵，有利于有益菌的增值，改善腸道菌群。鑒于諸多功能，國(guó)外許多公司都推出過(guò)含有塔格糖的產(chǎn)品， 2006年某款雪碧中就使用塔格糖來(lái)強(qiáng)化風(fēng)味，國(guó)內(nèi)因?yàn)橹T多因素限制遲遲未能得到有效應(yīng)用。

塔格糖是一種比較稀有的糖，純天然的塔格糖不易尋覓，僅發(fā)現(xiàn)于喬木分泌的樹(shù)膠中。目前，塔格糖主要采用化學(xué)合成和生物合成法，工業(yè)化生產(chǎn)主要以半乳糖為原料，經(jīng)異構(gòu)化、脫色、脫鹽、濃縮、結(jié)晶等步驟制成，但這些方法的生產(chǎn)規(guī)模還是相對(duì)較少，因此該原料的成本較高，市場(chǎng)應(yīng)用有限。

稀有甜味劑：塔格糖
近日，美國(guó)伊利諾伊大學(xué)厄巴納-尚佩恩分校研究人員認(rèn)為，一種新型酵母菌可以有效地將乳糖代謝成塔格糖（一種低熱量、低血糖的甜味劑），這可能是打開(kāi)這種甜味劑商業(yè)規(guī)?？捎眯缘年P(guān)鍵。塔格糖是一種甜味劑，它的味道和質(zhì)地與蔗糖幾乎相同。然而，塔格糖的卡路里含量遠(yuǎn)低于蔗糖——約為蔗糖的40%。

此外，它不會(huì)像蔗糖或果糖那樣引起血糖水平增高。塔格糖的血糖指數(shù)為3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于蔗糖（68）和果糖（24）。因此，塔格糖具有降低人們患2型糖尿病和血液中葡萄糖快速增加引起的其它疾病風(fēng)險(xiǎn)。越來(lái)越多的消費(fèi)者希望減少糖的攝入量，以低糖為聲稱(chēng)的塔格糖具有潛在的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。但是，其還面臨高效率和高成本生產(chǎn)問(wèn)題。

酵母菌：乳糖轉(zhuǎn)化為塔格糖
傳統(tǒng)生產(chǎn)方式包括多步酶法，將半乳糖（乳糖的一種成分）轉(zhuǎn)化為塔格糖。然而，酶的反應(yīng)效率非常低。這意味著只有30%的半乳糖被轉(zhuǎn)化為塔格糖，這促使生產(chǎn)商使用昂貴的工藝從半乳糖混合物中去除塔格糖。
研究小組將酵母細(xì)胞的內(nèi)部機(jī)構(gòu)作為“微小的塔格糖工廠”（類(lèi)似于乙醇生產(chǎn)商使用酵母從玉米中生產(chǎn)燃料）。然后，研究人員通過(guò)對(duì)兩種基因進(jìn)行調(diào)整，培育出一種新型酵母，這種酵母能從乳糖中產(chǎn)生塔格糖。首先，他們?nèi)〕鲆粋€(gè)基因，讓酵母在乳糖代謝過(guò)程中使用半乳糖作為細(xì)胞燃料。其次，他們添加了兩個(gè)基因，將半乳糖轉(zhuǎn)化為塔格糖。
當(dāng)給予乳糖該酵母時(shí)，它自身的新陳代謝會(huì)促使它產(chǎn)生一種含90%塔格糖的溶液——遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的30%產(chǎn)量。同時(shí)，酵母反應(yīng)器的工藝規(guī)模也比酶反應(yīng)器大得多，這可能促使塔格糖大規(guī)模高效生產(chǎn)成為現(xiàn)實(shí)。

乳清副產(chǎn)品
過(guò)去10年里，希臘酸奶的流行席卷了美國(guó)整個(gè)市場(chǎng)，但現(xiàn)在已經(jīng)趨于平靜，這也導(dǎo)致了大量的酸性乳清廢料（從最終酸奶產(chǎn)品中過(guò)濾出來(lái)的水和乳糖混合物）的產(chǎn)生。以酵母為基礎(chǔ)的工藝能夠間接使用這種乳清，這可能會(huì)給希臘酸奶生產(chǎn)商提供一種解決方案，使他們能夠合理地處理乳清廢料。
基于希臘酸奶的流行，乳清的處理成為乳制品行業(yè)的一個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。研究人員表示該工藝過(guò)程可以用來(lái)解決過(guò)剩乳清問(wèn)題。因?yàn)槭褂媒湍赴l(fā)酵的方法生產(chǎn)的產(chǎn)品比例更高，能更有效地使用廉價(jià)乳制品廢料，預(yù)計(jì)塔格糖的生產(chǎn)成本可以顯著降低。此外，研究人員可以利用專(zhuān)屬的工程酵母株，從富含乳糖的乳清中生產(chǎn)出其他有價(jià)值的產(chǎn)品。

隨著高效酵母發(fā)酵工藝的發(fā)展，終端消費(fèi)產(chǎn)品中添加塔格糖的可能性是無(wú)限的。