从19世纪的糖精到21世纪的甜菊糖和罗汉果，研究人员和食品行业长期以来一直在寻找一种能提供糖的口感但没有其缺点的甜味剂——过量的卡路里、蛀牙以及肥胖、胰岛素抵抗和糖尿病风险的增加。
塔格糖生产的突破
现在，塔夫茨大学研究人员在《细胞报告：物理科学》杂志上发表的一项研究中，开发出了一种生物合成生产一种名为塔格糖（tagatose）的稀有糖的方法。这种糖能够提供食糖的甜味和自然口感，却没有潜在的危害，甚至可能带来一些健康益处。
与葡萄糖、果糖或蔗糖等常见糖类相比，塔格糖在自然界中仅以极小的量存在。当乳糖被热或酶分解时，可以在牛奶和其他乳制品中找到塔格糖，比如在酸奶、奶酪和开菲尔的生产过程中。
一些水果如苹果、菠萝和橙子在其天然碳水化合物谱中包含微量的塔格糖。由于塔格糖通常只占天然来源中糖分的0.2%以下，因此通常通过制造而非提取的方式生产供消费。
工程细菌实现高效合成
"有已建立的生产塔格糖的工艺，但它们效率低下且成本高昂，"塔夫茨大学化学与生物工程副教授Nik Nair说道。
"我们开发了一种方法，通过工程改造大肠杆菌（Escherichia coli）使其作为微型工厂工作，装载适当的酶来处理大量葡萄糖转化为塔格糖。这比我们之前使用较少且昂贵的半乳糖来生产塔格糖的方法在经济上更为可行。"
这些细菌被工程改造以包含一种从黏菌中新发现的酶，称为半乳糖-1-磷酸选择性磷酸酶（Gal1P），它可以帮助直接从葡萄糖生成半乳糖。细菌表达的第二种酶称为阿拉伯糖异构酶，完成了将半乳糖转化为塔格糖的过程。
由细菌生成的葡萄糖转化为塔格糖的产率可达95%，远高于传统制造方法的40%至77%，且成本更低。
潜在的健康益处和应用
塔格糖的甜度是蔗糖（食糖）的92%，但热量减少约60%。美国食品药品监督管理局（FDA）已将塔格糖指定为"一般认为安全"（GRAS），这意味着它可以安全地用于消费食品。为了说明这一点，这与食盐、醋和小苏打获得的指定相同。
它对糖尿病患者的潜在益处源于它仅在小肠中部分被吸收；大部分在结肠中被肠道细菌发酵。因此，它对血糖和胰岛素的影响远小于普通糖。临床研究表明，摄入塔格糖后血浆葡萄糖或胰岛素的增加非常低。
与为口腔中导致蛀牙的细菌提供养分的蔗糖不同，塔格糖似乎能减少某些这些细菌的生长，证据表明它具有益生元效应，有助于支持健康的口腔和肠道细菌。
由于低热量和低吸收率，塔格糖是一种有吸引力的"体积甜味剂"，这意味着它不仅能为甜味替代糖，还能在烹饪中提供与添加一定量糖相似的体积质地，这是高强度甜味剂替代品无法做到的。它甚至在烹饪过程中像食糖一样褐变。在与其他糖和糖替代品的味觉测试中，它与食糖的相似度最高。
关键创新与未来可能性
"塔格糖生物合成的关键创新在于发现黏菌Gal1P酶并将其插入我们的生产细菌中，"Nair说道。"这使我们能够逆转一种将半乳糖代谢为葡萄糖的自然生物途径，转而从作为原料供应的葡萄糖生成半乳糖。从这一点开始，可以合成塔格糖和潜在的其他稀有糖。"
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