87-81-0 / 酵母菌：乳糖轉化為塔格糖

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現，但含量較少。國外對塔格糖的研究較早，2000年FDA批準塔格糖作為甜味劑用于食品飲料和醫藥制劑中，2001年FAO/WHO食品添加劑專家委員會批準塔格糖作為食品添加劑，歐盟也于2003年批準塔格糖上市，我國直到2014年才正式批準其作為新食品原料。塔格糖的甜味是蔗糖的92%，熱量僅為蔗糖的三分之一，同樣具有蔗糖的加工特性，易發生焦糖化反應和美拉德反應，可以作為蔗糖的替代品用于食品加工。同時，塔格糖與其他甜味劑共用時，對甜味有增益作用，能夠呈現獨特的風味。塔格糖在人體的吸收率較低，僅有20%被小腸吸收，血糖水平無明顯變化，人體內的塔格糖大部分被腸道微生物選擇性發酵，有利于有益菌的增值，改善腸道菌群。鑒于諸多功能，國外許多公司都推出過含有塔格糖的產品， 2006年某款雪碧中就使用塔格糖來強化風味，國內因為諸多因素限制遲遲未能得到有效應用。

塔格糖是一種比較稀有的糖，純天然的塔格糖不易尋覓，僅發現于喬木分泌的樹膠中。目前，塔格糖主要采用化學合成和生物合成法，工業化生產主要以半乳糖為原料，經異構化、脫色、脫鹽、濃縮、結晶等步驟制成，但這些方法的生產規模還是相對較少，因此該原料的成本較高，市場應用有限。

稀有甜味劑：塔格糖
近日，美國伊利諾伊大學厄巴納-尚佩恩分校研究人員認為，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），這可能是打開這種甜味劑商業規模可用性的關鍵。塔格糖是一種甜味劑，它的味道和質地與蔗糖幾乎相同。然而，塔格糖的卡路里含量遠低于蔗糖——約為蔗糖的40%。

此外，它不會像蔗糖或果糖那樣引起血糖水平增高。塔格糖的血糖指數為3，遠遠低于蔗糖（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險。越來越多的消費者希望減少糖的攝入量，以低糖為聲稱的塔格糖具有潛在的發展優勢。但是，其還面臨高效率和高成本生產問題。

酵母菌：乳糖轉化為塔格糖
傳統生產方式包括多步酶法，將半乳糖（乳糖的一種成分）轉化為塔格糖。然而，酶的反應效率非常低。這意味著只有30%的半乳糖被轉化為塔格糖，這促使生產商使用昂貴的工藝從半乳糖混合物中去除塔格糖。
研究小組將酵母細胞的內部機構作為“微小的塔格糖工廠”（類似于乙醇生產商使用酵母從玉米中生產燃料）。然后，研究人員通過對兩種基因進行調整，培育出一種新型酵母，這種酵母能從乳糖中產生塔格糖。首先，他們取出一個基因，讓酵母在乳糖代謝過程中使用半乳糖作為細胞燃料。其次，他們添加了兩個基因，將半乳糖轉化為塔格糖。
當給予乳糖該酵母時，它自身的新陳代謝會促使它產生一種含90%塔格糖的溶液——遠高于傳統工藝生產的30%產量。同時，酵母反應器的工藝規模也比酶反應器大得多，這可能促使塔格糖大規模高效生產成為現實。

乳清副產品
過去10年里，希臘酸奶的流行席卷了美國整個市場，但現在已經趨于平靜，這也導致了大量的酸性乳清廢料（從最終酸奶產品中過濾出來的水和乳糖混合物）的產生。以酵母為基礎的工藝能夠間接使用這種乳清，這可能會給希臘酸奶生產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的一個現實問題。研究人員表示該工藝過程可以用來解決過剩乳清問題。因為使用酵母發酵的方法生產的產品比例更高，能更有效地使用廉價乳制品廢料，預計塔格糖的生產成本可以顯著降低。此外，研究人員可以利用專屬的工程酵母株，從富含乳糖的乳清中生產出其他有價值的產品。

隨著高效酵母發酵工藝的發展，終端消費產品中添加塔格糖的可能性是無限的。