工程菌高效生物合成稀有糖阿洛酮糖 突破传统生产瓶颈

科學界在食品工業的甜味劑領域取得重大突破。研究人員成功改造常見的細菌大腸桿菌（Escherichia coli），使其能以極高效率將廉價的葡萄糖轉化為稀有糖替代品——阿洛酮糖（Tagatose）。此項創新的生物合成途徑，相較於傳統製造方法，大幅降低了生產成本，並克服了過去商業化過程中的主要障礙，有望推動這種功能性甜味劑的普及應用。

此項研究的關鍵在於成功逆轉了細菌體內原有的代謝途徑。研究團隊從黏菌（slime mold）中發現並分離出一種名為半乳糖-1-磷酸選擇性磷酸酶（Gal1P）的關鍵酶，並將其植入生產細菌中，使細菌能夠直接利用葡萄糖作為原料來生成半乳糖。隨後，細菌體內表達的另一種酶——阿拉伯糖異構酶（arabinose isomerase），則完成最後的轉化步驟，將半乳糖異構化為阿洛酮糖。

這種工程化改造的「微型工廠」細菌，能將葡萄糖轉化為阿洛酮糖的產率高達95%，遠超傳統化學製程中約40%至77%的產率，使得整個過程在經濟上更具可行性。傳統上，阿洛酮糖的商業化生產受限於其高昂的成本，因為傳統方法通常以半乳糖為起始原料，而半乳糖的供應不如葡萄糖豐富且價格較高。因此，利用豐富且廉價的葡萄糖作為原料，被視為將阿洛酮糖從利基市場推向主流甜味劑市場的關鍵一步。

阿洛酮糖作為一種功能性甜味劑，其感官特性與蔗糖（食糖）極為接近，甜度約為蔗糖的92%，但熱量卻低了約60%。此外，它對人體血糖的影響極小，因為只有一小部分在小腸中被吸收，大部分會在結腸中被腸道細菌發酵，這使其成為糖尿病患者血糖管理的理想選擇。臨床研究也證實，阿洛酮糖的低升糖指數（GI值為3）有助於穩定血糖，甚至有研究顯示長期攝入能降低糖化血色素（HbA1c）水平。

美國食品藥物管理局（FDA）已將阿洛酮糖指定為「普遍認為安全」（GRAS）的成分，可安全用於消費性食品中，此安全級別與食鹽、醋和蘇打粉相同。除了熱量和血糖優勢外，阿洛酮糖還展現出額外的健康益處，例如它似乎能抑制口腔中導致蛀牙的細菌生長，並可能具有益生元特性。在食品加工中，阿洛酮糖能像蔗糖一樣在烹飪中褐變，並在烘焙中提供結構支撐，且其吸濕性低於赤蘚糖醇，適用於糖果、即食麥片和優格等多元產品線。

隨著生產成本的結構性降低，全球食品製造商對於能夠實現減糖目標而不犧牲口感和質地的配方需求將得到滿足，這預示著營養糖類的大眾化普及指日可待。