Strävan efter att tillfredsställa sötsuget utan att öka midjan har ett nytt vapen i sin arsenal:en jäststam som kan metabolisera laktos, sockret i mejeriprodukter, till tagatose, ett naturligt sötningsmedel med mindre än hälften av kalorierna av bordssocker.

Yong-Su Jin, en professor i matvetenskap och mänsklig kost vid University of Illinois, ledde forskargruppen som konstruerade jäststammen, som producerar tagatos i mycket större mängder än traditionella enzymatiska tillverkningstekniker och kan hjälpa till att göra tagatos till ett kostnadseffektivt alternativ till socker eller majssirap med hög fruktoshalt.

Forskarna publicerade sitt arbete i tidskriften Naturkommunikation .

"Tagatos är ett sötningsmedel som uppvisar nästan identiska smaker och texturer av sackaros, eller bordssocker. Dock, tagatos har många färre kalorier än sackaros - cirka 40 % av sackaros, " sade Jin. "Dessutom, det ökar inte blodsockernivåerna lika mycket som sackaros eller fruktos. Det glykemiska indexet för tagatos är 3, vilket är mycket lägre än sackaros, 68, och fruktos, 24. Som sådan, tagatos medför en lägre risk för att utveckla typ 2-diabetes och andra sjukdomar orsakade av snabba och upprepade glukosökningar i blodet."

Trots dess fördelar, tagatos har en hög tillverkningskostnad som har hindrat den från omfattande kommersiell användning, sa Jin. Även om det finns naturligt i frukt och mejeriprodukter, koncentrationerna är för låga för att effektivt isolera tagatos. Den traditionella tillverkningsmetoden involverar en enzymatisk process i flera steg som förvandlar galaktos - en komponent av laktos - till tagatos.

Tyvärr, enzymreaktionen är så ineffektiv att endast 30 procent av galaktosen omvandlas till tagatos, tvingar tillverkarna att använda en dyr process för att ta bort tagatosen från galaktosblandningen.

Jins team använde jästcellers interna maskineri som små tagatosfabriker, ungefär som hur etanoltillverkare använder jäst för att producera bränsle från majs. Forskarna konstruerade en stam av jäst som producerar tagatos från laktos genom att göra två genetiska justeringar. Först, de tog ut en gen som lät jästen använda galaktos som cellulärt bränsle under laktosomsättningen. Andra, de lade till två gener som omvandlar galaktos till tagatos.

Således, när jästen matas med laktos, dess egen metabolism driver den att producera en lösning som är 90 procent tagatos – mycket högre än 30 procents avkastning från traditionell tillverkning. Jästreaktorer fungerar också i mycket större skala än enzymbaserade, som skulle kunna möjliggöra effektiv massproduktion av tagatos, sa Jin.

"En annan fördel är att vår jästbaserade process kan använda vassle indirekt. Vassle är en oundviklig biprodukt av tillverkningsprocessen för ost och grekisk yoghurt som råvara, ", sa Jin. "På grund av den senaste tidens popularitet för grekisk yoghurt, bortskaffande av vassle är ett problem inom mejeriindustrin. Vi hoppas att vår process kan användas för att lösa problemet med överskottsvassle. Eftersom vårt jästfermenteringsbaserade tillvägagångssätt tillåter ett högre produktförhållande och direkt användning av billigt mejeriavfall, vi förväntar oss att produktionskostnaden för tagatos kan reduceras avsevärt."

Nästa, forskarna kommer att utforska att använda deras jästbaserade tillvägagångssätt för att tillverka andra produkter från laktos.

"Vi visade att laktos effektivt och snabbt kan utnyttjas av teknisk jäst. Med ytterligare metabolisk ingenjörskonst, vi kan producera andra värdefulla produkter från laktos som är rikligt med vassle, använder vår konstruerade jäststam, " sa Jin.