ربما يكون العلماء قد عثروا أخيرًا على الكأس المقدسة لبدائل السكر

ابتكر العلماء طريقة جديدة لصنع سكر نادر يكاد يكون مذاقه مطابقا لسكر المائدة ولكن له عيوب صحية أقل بكثير.

والنتيجة هي مُحلي يحتوي على سعرات حرارية أقل، وتأثير ضئيل على نسبة السكر في الدم، وفوائد محتملة لصحة الفم والأمعاء. ويمكن أن يقدم بديلاً طال انتظاره للسكر التقليدي.

بحث دام قرنًا عن حلاوة أفضل

على مدى أجيال، حاول العلماء وشركات الأغذية إعادة خلق طعم السكر دون المشاكل الصحية التي تصاحبه. من السكرين في القرن التاسع عشر إلى البدائل الأحدث مثل ستيفيا وفاكهة الراهب في القرن الحادي والعشرين، كان الهدف هو الحفاظ على الحلاوة مع تقليل السعرات الحرارية الزائدة وتسوس الأسنان والمخاطر المتزايدة للسمنة. الأنسولين المقاومة ومرض السكري.

وقد أبلغ الباحثون في جامعة تافتس الآن عن التقدم نحو تحقيق هذا الهدف. وفي دراسة نشرت في تقارير الخلية العلوم الفيزيائيةيصف الفريق طريقة جديدة للتخليق الحيوي لإنتاج التاجاتوز، وهو سكر طبيعي ولكنه نادر جدًا. يشبه تاجاتوز سكر المائدة إلى حد كبير في الذوق ويمكن أن يوفر وسيلة لتحلية الأطعمة مع آثار سلبية أقل. ويقول العلماء إنه قد يأتي أيضًا بفوائد صحية إضافية.

حيث يتم العثور على تاجاتوز بشكل طبيعي

بالمقارنة مع السكريات الشائعة مثل الجلوكوز والفركتوز والسكروز، فإن التاجاتوز موجود فقط بكميات صغيرة في الطبيعة. ويظهر في الحليب ومنتجات الألبان عندما يتم تكسير اللاكتوز بالحرارة أو الإنزيمات، وهي عملية تحدث أثناء إنتاج الأطعمة مثل الزبادي والجبن والكفير.

توجد أيضًا آثار صغيرة من التاجاتوز في الفواكه مثل التفاح والأناناس والبرتقال. ومع ذلك، فإنه عادة ما يمثل أقل من 0.2٪ من السكريات الموجودة في هذه الأطعمة. نظرًا لأن المصادر الطبيعية تحتوي على القليل جدًا منه، يتم إنتاج التاجاتوز عادةً من خلال التصنيع بدلاً من استخراجه مباشرة للاستخدام.

لماذا كان صنع تاجاتوز صعبًا؟

وقال نيك ناير، الأستاذ المساعد في الهندسة الكيميائية والبيولوجية في جامعة تافتس: “هناك عمليات راسخة لإنتاج التاجاتوز، لكنها غير فعالة ومكلفة”.

وللتغلب على هذه القيود، طور فريق البحث نهجًا جديدًا يعتمد على البكتيريا المعدلة وراثيًا. “لقد طورنا طريقة لإنتاج التاجاتوز عن طريق هندسة البكتيريا الإشريكية القولونية لتعمل كمصانع صغيرة، محملة بالإنزيمات المناسبة لمعالجة كميات وفيرة من الجلوكوز وتحويلها إلى تاجاتوز. وهذا أكثر جدوى من الناحية الاقتصادية من نهجنا السابق، الذي استخدم الجالاكتوز الأقل وفرة والتكلفة لصنع تاجاتوز.”

تحويل الجلوكوز إلى سكر نادر

تم تصميم البكتيريا المعدلة لتحمل إنزيمًا تم اكتشافه حديثًا من العفن الغروي المعروف باسم الفوسفاتيز الانتقائي للجلاكتوز 1 فوسفات (Gal1P). يسمح هذا الإنزيم للبكتيريا بتحويل الجلوكوز مباشرة إلى الجالاكتوز. ثم يقوم الإنزيم الثاني الذي تنتجه البكتيريا، والذي يسمى أرابينوز إيزوميراز، بإكمال عملية التحول عن طريق تحويل الجالاكتوز إلى تاجاتوز.

باستخدام هذه العملية، يمكن للبكتيريا إنتاج التاجاتوز من الجلوكوز مع إنتاجية تصل إلى 95٪. ويشكل هذا تحسنا كبيرا مقارنة بأساليب التصنيع التقليدية، التي تحقق عادة عوائد تتراوح بين 40 و77%. كما أن الكفاءة الأعلى تجعل العملية أقل تكلفة بكثير.

الحلاوة والسعرات الحرارية وسلامة الأغذية

يوفر تاجاتوز حوالي 92% من حلاوة السكروز – سكر المائدة – بينما يحتوي على سعرات حرارية أقل بنسبة 60% تقريبًا. وقد صنفته إدارة الغذاء والدواء الأمريكية على أنه “معترف به عمومًا على أنه آمن”، مما يعني أنه يمكن استخدامه في المنتجات الغذائية الاستهلاكية. هذا التصنيف هو نفسه المطبق على المكونات الشائعة مثل الملح والخل وصودا الخبز.

التأثيرات على نسبة السكر في الدم وبكتيريا الأمعاء

أحد الأسباب التي تجعل تاجاتوز مفيدًا للأشخاص المصابين بداء السكري هو كيفية معالجة الجسم له. يتم امتصاص جزء فقط من السكر في الأمعاء الدقيقة، بينما يتم تخمير جزء كبير منه بواسطة بكتيريا الأمعاء في القولون. ولهذا السبب، يسبب تاجاتوز زيادات أقل بكثير في مستويات الجلوكوز والأنسولين في الدم مقارنة بالسكر التقليدي. وقد أظهرت الدراسات السريرية ارتفاعات منخفضة للغاية في بلازما الجلوكوز أو الأنسولين بعد أن يستهلك الناس التاجاتوز.

قد يدعم تاجاتوز أيضًا صحة الفم. على عكس السكروز، الذي يغذي البكتيريا التي تساهم في تسوس الأسنان، يبدو أن التاجاتوز يبطئ نمو بعض تلك الميكروبات. تشير الأبحاث أيضًا إلى أنه قد يكون له تأثيرات بروبيوتيك تدعم البكتيريا الصحية في الفم والأمعاء.

سكر صالح للطبخ والخبز

نظرًا لأنه منخفض السعرات الحرارية ويمتصه الجسم بشكل سيئ، فإن التاجاتوز يعمل بشكل جيد كمحلي كبير. وهذا يعني أنه يمكن أن يحل محل السكر ليس فقط من حيث الحلاوة ولكن أيضًا من حيث البنية الفيزيائية التي يوفرها السكر في الطهي والخبز. لا يمكن للمحليات عالية الكثافة تكرار هذا التأثير. يتحول لون تاجاتوز إلى اللون البني أثناء الطهي تمامًا مثل سكر المائدة، وتظهر اختبارات الذوق أنه أقرب إلى السكر من المحليات الأخرى.

لماذا هذا الاختراق مهم؟

قال ناير: “كان الابتكار الرئيسي في التخليق الحيوي للتاجاتوز هو العثور على إنزيم Gal1P للعفن الوحل وربطه في البكتيريا المنتجة لدينا”. “لقد سمح لنا ذلك بعكس المسار البيولوجي الطبيعي الذي يستقلب الجالاكتوز إلى جلوكوز وبدلاً من ذلك يولد الجالاكتوز من الجلوكوز الذي يتم توفيره كمواد خام. ويمكن تصنيع التاجاتوز والسكريات النادرة الأخرى من تلك النقطة.”

ويقول الباحثون إن هذه الاستراتيجية يمكن أن تجعل من الممكن إنتاج سكريات نادرة أخرى بشكل أكثر كفاءة، مما قد يعيد تشكيل كيفية تطوير المحليات واستخدامها في المستقبل.

المرجع: “عكس مسار ليلوار لتعزيز تخليق الجالاكتوز والتاجاتوز من الجلوكوز” بقلم آرون إم لوف، وكريستوفر جي تومي، وأبهيشيك كومار، وسوكيش نارايان كاشياب، ودينيش كومار سانثامورثي، وليكيث موثوراج، وهانا إل. لينش، وبارايل كوماران أجيكومار، وبرافين كومار آر، ونيخيل يو ناير وكريستين. إن إس سانتوس، 11 ديسمبر 2025. تقارير الخلية العلوم الفيزيائية.
دوى: 10.1016/j.xcrp.2025.102993

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.