文：Wendy

來源：食研匯FTA（ID：FTA_21FOOD）

D-塔格糖（Tagatose）是一種天然的低熱量甜味劑，與阿洛酮糖結(jié)構(gòu)相似，它也是果糖的一種“差向異構(gòu)體”。塔格糖屬于“稀有糖”，極少量存在于自然界如水果、可可和奶制品中。

D-塔格糖&D阿洛酮糖結(jié)構(gòu)式/圖源：wikipedia

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擁有近乎完美的蔗糖甜度

塔格糖的甜味與蔗糖相似，甜度為蔗糖的92%，基本無不良異味和后味，產(chǎn)生的熱量約為蔗糖的1/3，能量值為1.5 kcal/g。而且，塔格糖易發(fā)生美拉德反應(yīng)，在較低溫度下即可發(fā)生焦糖化反應(yīng)，因此可以應(yīng)用于乳制品、飲料、谷物制品、糖果、果脯等食品領(lǐng)域。

甜味劑相對甜度對比/圖源：researchgate

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獲批多年，一直未被大規(guī)模應(yīng)用

與阿洛酮糖不同，早在2014年，國家衛(wèi)健委就批準(zhǔn)塔格糖為新食品原料，可以應(yīng)用在除嬰幼兒食品以外的食品中，并且對每日攝入量沒有要求。另外，2003年，塔格糖通過了美國FDA的GRAS認(rèn)證，2006年，被歐盟批準(zhǔn)為新型食品成分，然而獲批多年，一直未被大規(guī)模應(yīng)用，究其原因是因為塔格糖的制作工藝復(fù)雜，商業(yè)化成本高。

傳統(tǒng)的制造方法是將半乳糖經(jīng)過多步酶促反應(yīng)轉(zhuǎn)化為塔格糖，然而，這個過程只能轉(zhuǎn)化大約30%的半乳糖，而且分離塔格糖的成本很高，這就導(dǎo)致塔格糖的零售價居高不下。根據(jù)荷蘭行業(yè)咨詢公司 FutureBridge 的數(shù)據(jù)，2020年，塔格糖的零售價為每公斤26美元，而蔗糖的零售價僅為每公斤50美分。此外，林路生物科技（丹江口）有限公司告訴食研匯，目前塔格糖的零售價為25萬/噸，該公司年產(chǎn)量為3000-4000噸，主要用于出口。

在代糖市場快速發(fā)展的今天，塔格糖一直受困于技術(shù)壁壘，不但在中國，塔格糖在全球應(yīng)用市場的增長都受到限制。

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誰能把價格打下來，誰就占據(jù)了市場

Persistence Market Research 對稀有糖的未來需求充滿信心，預(yù)測全球塔格糖市場將在 2019 年至 2027 年期間增長 4.7%。很多初創(chuàng)企業(yè)正在重新考慮和評估塔格糖的生產(chǎn)過程，以使它更容易的進(jìn)入市場。2020年，F(xiàn)utureBridge 對減糖開發(fā)進(jìn)行了為期三年的審查，將塔格糖確定為更具價格競爭力的創(chuàng)新成分。

那么誰能把價格打下來，誰就占據(jù)了市場。目前國內(nèi)外主要有三種方式可以擴(kuò)大塔格糖的產(chǎn)能。

1）擴(kuò)大酶促轉(zhuǎn)化

美國初創(chuàng)公司Bonumose是一家承諾讓塔格糖更實惠的公司，這家公司總部位于弗吉尼亞，該公司開發(fā)了一種同步酶促轉(zhuǎn)化工藝，據(jù)稱該工藝比傳統(tǒng)工藝效率更高。Bonumose首席執(zhí)行官Ed Rogers表示，他們使用多種酶，基本上同時將原料轉(zhuǎn)化為極高產(chǎn)量的目標(biāo)，他們從淀粉開始，使用酶促工藝大規(guī)模生產(chǎn)塔格糖，最終收率可以高達(dá)90%。并且他們使用的原料也很廉價，比如炸薯條制造過程中殘留的馬鈴薯淀粉或豌豆分離蛋白制造過程中剩余的淀粉。

Bonumose獲得了由好時（Hershey）和制糖巨頭ASR集團(tuán)牽頭的B輪融資，以支持2022年阿洛酮糖和塔格糖的商業(yè)化生產(chǎn)。該公司計劃將塔格糖的生產(chǎn)成本降至2美元/公斤以下。

今年1月，ASR集團(tuán)和Bonumose宣布，塔格糖的生產(chǎn)已經(jīng)在Bonumose 的新商業(yè)生產(chǎn)工廠和高級研發(fā)實驗室開始，并從2月中旬開始，ASR集團(tuán)將提供塔格糖的初始發(fā)貨和樣品。

2）合成生物學(xué)

基于酵母發(fā)酵的合成生物學(xué)技術(shù)是另一種可能大規(guī)模生產(chǎn)塔格糖的新興技術(shù)。

Illinois大學(xué)Urbana-Champaign 分校的研究人員設(shè)計了一種酵母菌株，通過進(jìn)行兩項基因調(diào)整從乳糖中產(chǎn)生塔格糖。他們首先取出了一個基因，阻斷酵母在乳糖代謝過程中使用半乳糖作為細(xì)胞燃料，然后添加了兩個將半乳糖轉(zhuǎn)化為塔格糖的基因。經(jīng)過基因工程改造的酵母產(chǎn)生的溶液含有90%的塔格糖，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的30%產(chǎn)量。此外，酵母反應(yīng)器的運行規(guī)模也比基于酶的反應(yīng)器大得多，這可以有效地大規(guī)模生產(chǎn)塔格糖。

圖源：illinois

此外，他們的方法還可以利用酸性乳清中的乳糖生產(chǎn)塔格糖，乳清是希臘酸奶制造過程中的一種大量副產(chǎn)品。除了使底物價值最大化，研究人員還簡化了產(chǎn)品的分離和純化，從整體上降低了生產(chǎn)成本。

我國工程院院士&浙江工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院院長鄭裕國教授也在研究合成生物學(xué)技術(shù)，鄭教授以釀酒酵母為底盤細(xì)胞，敲除半乳糖激酶，過表達(dá)木糖還原酶和葡萄糖脫氫酶，生物合成制備D-塔格糖。

FIC2021食品界院士系列高峰論壇 鄭裕國《糖和假糖》/食研匯拍攝

3）利用細(xì)菌作為微型生物反應(yīng)器

Tufts研究人員提出了一種創(chuàng)新方法，利用細(xì)菌作為封裝酶和反應(yīng)物的微型生物反應(yīng)器來生產(chǎn)塔格糖。這種方法可以將收率提高到85%。

從半乳糖制造塔格糖的首選酶是L-阿拉伯糖異構(gòu)酶（LAI），然而，半乳糖不是LAI的主要目標(biāo)，因此與半乳糖反應(yīng)的速率和產(chǎn)率不高，LAI本身不是很穩(wěn)定，在LAI降解之前，37℃條件下，半乳糖的轉(zhuǎn)化率為39%，50℃條件下，轉(zhuǎn)化率只有16%。

研究人員發(fā)現(xiàn)，可以使用植物乳桿菌來制造大量的LAI酶，并使其在細(xì)菌細(xì)胞壁內(nèi)保持穩(wěn)定。當(dāng)LAI在植物乳桿菌中表達(dá)時，LAI可以不斷的將半乳糖轉(zhuǎn)化為塔格糖，37℃條件下，半乳糖的轉(zhuǎn)化率可以提高到47%，50℃條件下，轉(zhuǎn)化率更是提高到83%。

然而將初始成分半乳糖運輸?shù)郊?xì)胞中是一個難題，為了解決該問題，研究人員用非常低濃度的洗滌劑處理細(xì)胞--剛好足以使細(xì)菌的細(xì)胞壁滲漏。這樣半乳糖能夠進(jìn)入細(xì)胞，并從細(xì)胞中釋放塔格糖，從而使酶能夠以更快的速度將半乳糖轉(zhuǎn)化為塔格糖。

04

多領(lǐng)域應(yīng)用，塔格糖未來可期

作為一種功能性單糖，塔格糖在能量代謝、降血糖、改善腸道菌群、抗齲齒等方面具有諸多優(yōu)勢。作為一種天然甜味劑，塔格糖在食品工業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用。

1）飲料

在飲料中，塔格糖對其他強力甜味劑（甜蜜素、甜菊糖、阿斯巴甜等）起協(xié)同增效作用，消除這些甜味劑所產(chǎn)生的金屬味、后苦味、澀味等不良后味，改善飲料的口感。

早在2003年，百事可樂便推出了一款添加塔格糖的飲料Slurpee。這是塔格糖的第一次商業(yè)化應(yīng)用，該飲料在7-11售出。百事所添加的塔格糖由Arla Foods提供。

圖源：joesiegler

2）乳制品

作為低熱量的甜味劑，少量的塔格糖可以改善乳制品的口感，此外，它還可以用于酸奶中，在提供甜味的同時增加酸奶的活菌數(shù)，提高酸奶的營養(yǎng)價值。

3）烘焙食品

塔格糖低溫易焦糖化的特性，使其比蔗糖更容易產(chǎn)生理想的色澤和更醇香的風(fēng)味，可以用于焙烤食品中。此外，由于塔格糖粘度低、易結(jié)晶，也可用于霜化食品。

Dambert Tagatesse系列推出的無麩質(zhì)姜餅曲奇，添加塔格糖，不含乳糖，且低碳水，適合乳糖不耐癥人群，也符合生酮飲食的要求。

圖源：Dambert Tagatesse

4）糖果&巧克力

塔格糖可以作為唯一的甜味劑應(yīng)用于巧克力中，且工藝不需要太大改變，巧克力的粘性和吸熱特性與添加蔗糖時相似。

不過由于高成本，高零售價格，目前市面上使用塔格糖的產(chǎn)品寥寥無幾。

需要注意的是，F(xiàn)DA將塔格糖歸類為添加糖。Bonumose此前向FDA申請將塔格糖從添加糖中豁免，以試圖吸引食品和飲料制造商。該公司認(rèn)為，他們是使用植物性淀粉和酶的簡化方法生產(chǎn)塔格糖，質(zhì)疑甜味劑的使用與添加糖標(biāo)簽背后的基本原理沖突。此外，根據(jù)Bonumose的研究，塔格糖不但不會增加患慢性病的風(fēng)險，反而對健康有積極的影響。

FDA同意了Bonumose提交的健康研究，但是食品行業(yè)監(jiān)管機構(gòu)指出，塔格糖的卡路里含量過高（與阿洛酮糖相比），不能在標(biāo)簽中豁免。所以最終FDA拒絕了Bonumose的申請。

參考文獻(xiàn)：

1、https://now.tufts.edu/2019/11/21/bacteria-help-make-low-calorie-sugar

2、王靜. 甜味劑D-塔格糖的生產(chǎn)及其在食品中的應(yīng)用

3、Tagatose to be classified as an added sugar when used in foods, US Food regulator rules