Uno de los mayores obstáculos para encontrar una alternativa saludable y asequible al azúcar de mesa o la sacarosa es la capacidad de producirla. Una de esas alternativas es la alulosa, que es aproximadamente un 70 % más dulce que la sacarosa pero tiene sólo el 10 % de las calorías, e incluso se ha demostrado que mejora los niveles de azúcar en la sangre y ayuda a perder peso en personas con diabetes tipo 2. Sin embargo, los métodos de producción actuales se caracterizan por sus bajos rendimientos y su mala calidad, lo que ha dificultado su desarrollo.
Ahora, científicos de la Universidad de California en Davis (UCDavis) han logrado un "gran avance" en la producción de alulosa, utilizando un método que ofrece rendimientos de alta calidad y es factible y escalable, lo que la convierte en una alternativa viable y más saludable al azúcar. Este método también reescribe la forma actual de obtener celulosa y puede promover rápidamente su producción comercial.
"La celulosa es un excelente sustituto del azúcar, pero todavía no tenemos una forma rentable de producirla", dijo Shota Atsumi, profesora de química de la Universidad de California en Davis. "Nuestro nuevo método es eficiente, rentable y puede ampliarse para la producción comercial".
La alulosa (también conocida como azúcar D-arroz integral) se considera un azúcar poco común porque se encuentra naturalmente en pequeñas cantidades en sólo unos pocos alimentos vegetales, como el trigo, los higos y las pasas. Una vez extraída, tiene la textura y el sabor de la sacarosa con sólo 0,4 calorías por gramo, en comparación con las 4 calorías por gramo de la sacarosa. Al ser un monosacárido, una única molécula de azúcar, pasa por un proceso muy diferente en el cuerpo humano. Aproximadamente el 70% se absorbe en el intestino delgado y se excreta por la orina en 24 horas. El resto se excreta por la vía escénica del intestino grueso en unas 48 horas. Por lo tanto, la alulosa no afecta los niveles de azúcar en sangre ni de insulina.
Actualmente, las enzimas D-tagatosa-3-epimerasa (DTEasa) (DTEase) y D-psicosa-3-epimerasa (DPEase) se utilizan para extraer la psicosa y catalizar su conversión a partir de fructosa, pero las limitaciones de este proceso hacen que el rendimiento sólo pueda alcanzar el 50% como máximo, y la pureza es muy baja.
En lugar de intentar aumentar la producción de estas enzimas, los científicos de UC Davis buscaron otra forma de producir azúcar por completo. Encontraron este método en la bacteria intestinal común Escherichia coli (E. coli).
El equipo, en colaboración con el Mars Advanced Research Institute, editó los procesos metabólicos de los microbios para que cuando las células fueran alimentadas con glucosa, la convirtieran en psicosa. Como resultado, el rendimiento alcanzó inmediatamente el 62% (y lo más importante, la pureza superó el 95%).
"Una vez que se redirige el flujo, se descubre que las células tienen todo lo que necesitan; sólo hay que activarlas y las vías que no son necesarias se desactivan", dijo Atsumi.
Básicamente, E. coli tiene naturalmente la vía correcta para producir aurinosa a partir de glucosa, y los científicos modificaron el diseño para activar el interruptor hacia un resultado metabólico específico. Este nuevo método no solo produce psicosa, sino que también es sostenible y rentable, lo que permite ampliar la producción utilizando la infraestructura y las tecnologías bioquímicas existentes.
"La tecnología y la infraestructura de catálisis de células completas ya están establecidas industrialmente y pueden proporcionar al organismo modelo E. coli materias primas que no compiten con la producción comercial de alimentos", señalaron los investigadores en el artículo. "La capacidad de producir azúcares raros en lotes proporcionará alternativas de azúcar bajas en calorías a los alimentos ultraprocesados, ayudando así a abordar las crecientes tasas de obesidad en todo el mundo. Una mayor producción de azúcares raros también proporcionará pesticidas sostenibles para la industria agrícola y azúcares simples con valor medicinal para la industria farmacéutica".
Y, debido a que la E. coli modificada devora toda la glucosa que se les suministra, se necesita poco trabajo posterior para mejorar la pureza, lo que resuelve otro problema con los métodos de producción actuales.
La investigación fue publicada en la revista Nature's Science of Food.