Deze nieuwe suiker smaakt naar het echte werk, maar dan zonder de gebruikelijke nadelen.
Ingenieurs produceren via biosynthese tagatose, een zeldzame suiker met de zoetheid van echte suiker.
Wetenschappers van Tufts University hebben een manier gevonden om gewone glucose om te zetten in een zeldzame suiker die bijna precies hetzelfde smaakt als tafelsuiker, maar met veel minder nadelen. Door genetisch gemodificeerde bacteriën als microscopische fabriekjes te gebruiken, kan het team nu efficiënt en goedkoop tagatose produceren, met een veel hogere opbrengst dan bij de huidige methoden. Tagatose is vrijwel net zo zoet als suiker, maar bevat aanzienlijk minder calorieën, heeft minimale invloed op de bloedsuikerspiegel en kan zelfs voordelen bieden voor de mond- en darmgezondheid.
Al meer dan een eeuw zoeken wetenschappers en voedingsbedrijven naar manieren om de smaak van suiker na te bootsen zonder de nadelige gezondheidseffecten. Van vroege zoetstoffen zoals sacharine in de 19e eeuw tot moderne alternatieven zoals stevia en monniksvrucht, het doel is hetzelfde gebleven. De uitdaging is om iets te vinden dat de vertrouwde smaak van suiker levert, maar tegelijkertijd overtollige calorieën, tandbederf en een verhoogd risico op obesitas, insulineresistentie en diabetes vermijdt.
Een nieuwe studie, gepubliceerd in Cell Reports Physical Science, suggereert dat onderzoekers dichter bij dat doel zijn gekomen. Wetenschappers van Tufts University hebben een biosynthetische methode ontwikkeld om tagatose te produceren, een van nature voorkomende maar extreem zeldzame suiker. Tagatose heeft een smaak die sterk lijkt op die van tafelsuiker en zou een manier kunnen bieden om van zoetigheid te genieten met minder negatieve gezondheidseffecten. Onderzoekers zeggen dat het zelfs extra voordelen kan bieden.
Wat is tagatose en waar komt het vandaan?
Tagatose komt van nature voor, maar slechts in zeer kleine hoeveelheden in vergelijking met veelvoorkomende suikers zoals glucose, fructose en sucrose. Het ontstaat in melk en andere zuivelproducten wanneer lactose wordt afgebroken door verhitting of enzymatische activiteit, bijvoorbeeld tijdens de productie van yoghurt, kaas en kefir.
Kleine hoeveelheden tagatose zijn ook aanwezig in fruit zoals appels, ananas en sinaasappels. Het gehalte aan tagatose bedraagt echter doorgaans minder dan 0,2% van de suikers in deze natuurlijke bronnen. Vanwege deze schaarste wordt tagatose meestal geproduceerd via de industrie in plaats van rechtstreeks uit voedingsmiddelen te worden gewonnen.
Bacteriën genetisch modificeren om zeldzame suikers te produceren
“Er bestaan gevestigde processen om tagatose te produceren, maar die zijn inefficiënt en duur,” aldus Nik Nair, universitair hoofddocent chemische en biologische technologie aan Tufts.
Om dit probleem aan te pakken, ontwikkelde het onderzoeksteam een nieuwe productiestrategie met behulp van genetisch gemodificeerde bacteriën. “We hebben een manier ontwikkeld om tagatose te produceren door de bacterie Escherichia coli zo te modificeren dat deze functioneert als een soort kleine fabriekjes, uitgerust met de juiste enzymen om grote hoeveelheden glucose om te zetten in tagatose. Dit is veel economischer dan onze vorige aanpak, waarbij we gebruik maakten van minder overvloedig en duurder galactose om tagatose te maken.”
De bacteriën werden gemodificeerd om een nieuw ontdekt enzym uit slijmzwammen op te nemen, genaamd galactose-1-fosfaat-selectieve fosfatase (Gal1P). Dit enzym stelt de bacteriën in staat om rechtstreeks galactose uit glucose te produceren. Een ander enzym dat door de bacteriën wordt geproduceerd, bekend als arabinose-isomerase, zet de galactose vervolgens om in tagatose.
Met deze methode kunnen de gemodificeerde bacteriën glucose omzetten in tagatose met een rendement tot wel 95%. Dit is een aanzienlijke verbetering ten opzichte van traditionele productiemethoden, waarbij het rendement doorgaans tussen de 40 en 77% ligt. De hogere efficiëntie maakt het proces bovendien aanzienlijk kosteneffectiever.
Zoet, veilig en minder calorieën
Tagatose is ongeveer 92% zo zoet als sucrose (tafelsuiker), maar bevat zo’n 60% minder calorieën. De FDA heeft het geclassificeerd als “algemeen erkend als veilig”, wat betekent dat het in voedingsproducten voor consumenten gebruikt mag worden. Deze classificatie geldt ook voor alledaagse ingrediënten zoals zout, azijn en bakpoeder.
Een van de redenen waarom tagatose gunstig kan zijn voor mensen met diabetes, is de manier waarop het lichaam het verwerkt. Slechts een deel van de suiker wordt opgenomen in de dunne darm, terwijl een groot deel wordt gefermenteerd door darmbacteriën in de dikke darm. Hierdoor heeft tagatose een veel kleiner effect op de bloedglucose- en insulinespiegels dan gewone suiker. Klinische studies hebben slechts minimale stijgingen van de plasmaglucose- of insulinespiegels aangetoond na consumptie.
Tagatose kan ook de mondgezondheid ondersteunen. In tegenstelling tot sucrose, dat bacteriën voedt die gaatjes veroorzaken, lijkt tagatose de groei van sommige van die schadelijke microben te remmen. Onderzoek suggereert ook dat het probiotische effecten kan hebben die gezondere bacteriën in zowel de mond als de darmen bevorderen.
Een suiker die kookt zoals suiker.
Omdat tagatose weinig calorieën bevat en slecht door het lichaam wordt opgenomen, functioneert het goed als een “bulkzoetstof”. Dit betekent dat het suiker kan vervangen, niet alleen voor de zoetheid, maar ook voor de fysieke eigenschappen die suiker biedt bij het koken en bakken. Intensieve zoetstoffen kunnen dit effect niet nabootsen. Tagatose kleurt bruin zoals tafelsuiker wanneer het wordt verhit, en smaaktests tonen aan dat de smaak en textuur sterk overeenkomen met die van gewone suiker.
Waarom deze ontdekking belangrijk is
“De belangrijkste innovatie in de biosynthese van tagatose was het vinden van het slijmzwamenzym Gal1P en het inbouwen ervan in onze productiebacteriën”, aldus Nair. “Daardoor konden we een natuurlijk biologisch proces omkeren dat galactose omzet in glucose en in plaats daarvan galactose genereren uit glucose, dat als grondstof wordt aangeleverd. Tagatose en mogelijk andere zeldzame suikers kunnen vanaf dat moment worden gesynthetiseerd.”
De onderzoekers zeggen dat deze aanpak de weg kan vrijmaken voor een efficiëntere productie van andere zeldzame suikers, wat mogelijk de manier waarop zoetstoffen in de toekomst worden gemaakt en gebruikt, ingrijpend kan veranderen.
