研究者らがより健康的な砂糖代替品の作り方を開発(Researchers Develop Way to Make Healthier Sugar Substitute)

2025-12-11  タフツ大学

タフツ大学の研究チームは、従来の製造法より効率的かつ経済的に健康的な砂糖代替甘味料「タガトース」を生合成する新たな方法を開発した。この糖は砂糖(ショ糖)とほぼ同じ甘さ(92%)を持ちながら、約60%少ないカロリーであり、虫歯や血糖値の上昇への影響が抑えられるとされる。研究では、大腸菌を微細な工場として用い、従来は希少で高価なガラクトースの代わりに、豊富なグルコースからタガトースを高収率(最大95%)で生成するように遺伝子操作した。この方法は、粘菌由来の新酵素Gal1Pを導入し、グルコースからガラクトースを効率的に生成させるもので、従来の製法より大幅にコストと資源を節約できる。タガトースはFDAにより安全食品成分として認定されており、食品や飲料への利用が期待される。本成果は、甘味料市場における健康志向の選択肢を広げる可能性がある。

<関連情報>

グルコースからガラクトースとタガトースの合成を促進するためのルロア経路の逆転 Reversal of the Leloir pathway to promote galactose and tagatose synthesis from glucose

Aaron M. Love ∙ Christopher G. Toomey ∙ Abhishek Kumar ∙ … ∙ Pravin Kumar R. ∙ Nikhil U. Nair ∙ Christine N.S. Santos
Cell Reports Physical Science  Published:December 11, 2025
DOI:https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2025.102993

Graphical abstract

研究者らがより健康的な砂糖代替品の作り方を開発(Researchers Develop Way to Make Healthier Sugar Substitute)

Highlights

  • Engineered E. coli to convert glucose directly into D-tagatose
  • Reversed the Leloir pathway to enable galactose formation directly from glucose
  • Identified a phosphatase specific to galactose-1-phosphate
  • Computational analyses revealed basis of phosphatase substrate selectivity

Summary

D-Tagatose is a low-calorie rare sugar with health benefits as a low-glycemic sweetener. Current production methods are limited, often relying on galactose isomerization, and remain inefficient and costly. Here, we report a whole-cell process in Escherichia coli that converts glucose directly to tagatose by reversing the Leloir pathway. Central to this approach is a galactose-1-phosphate-specific phosphatase that drives equilibrium toward galactose. Computational analyses reveal hydrogen-bond networks that underlie stringent substrate selectivity. By co-expressing this phosphatase with an L-arabinose isomerase in a metabolically engineered strain, we demonstrate direct glucose-to-tagatose conversion. Cultures produced ∼10.5 g/L galactose from 30 g/L glucose (35% yield) and >1 g/L tagatose. While this is a proof-of-principle demonstration and further optimization is required to improve tagatose production, this strategy eliminates dependence on lactose-derived galactose and provides a framework for scalable, glucose-based biosynthesis of tagatose and other galactose-derived molecules, supporting sustainable rare-sugar production.

0502有機化学製品
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