Um dos maiores obstáculos para encontrar uma alternativa saudável e acessível ao açúcar de mesa ou à sacarose é a capacidade de prepará-lo. Uma dessas alternativas é a alulose, que é cerca de 70% tão doce quanto a sacarose, mas tem apenas 10% das calorias, e até demonstrou melhorar os níveis de açúcar no sangue e ajudar na perda de peso em pessoas com diabetes tipo 2. No entanto, os métodos de produção atuais são conhecidos por baixos rendimentos e má qualidade, o que tem dificultado o seu desenvolvimento.
Agora, cientistas da Universidade da Califórnia, Davis (UCDavis) fizeram um “grande avanço” na produção de alulose, utilizando um método que proporciona rendimentos de alta qualidade e é viável e escalável, tornando-o uma alternativa de açúcar viável e mais saudável. Este método também reescreve a forma atual de obtenção de celulose e pode promover rapidamente a sua produção comercial.
“A celulose é um ótimo substituto do açúcar, mas ainda não temos uma forma econômica de produzi-la”, disse Shota Atsumi, professor de química na Universidade da Califórnia, em Davis. "Nosso novo método é eficiente, econômico e pode ser ampliado para produção comercial."
A alulose (também conhecida como açúcar D-arroz integral) é considerada um açúcar raro porque ocorre naturalmente em pequenas quantidades em apenas alguns alimentos vegetais, como trigo, figos e passas. Uma vez extraído, tem textura e sabor de sacarose com apenas 0,4 calorias por grama, em comparação com 4 calorias por grama de sacarose. Por ser um monossacarídeo, uma única molécula de açúcar, passa por um processo muito diferente no corpo humano. Aproximadamente 70% é absorvido pelo intestino delgado e excretado na urina em 24 horas. O restante é excretado pela via cênica do intestino grosso em cerca de 48 horas. Portanto, a alulose não afeta os níveis de açúcar no sangue ou de insulina.
Atualmente, as enzimas D-tagatose-3-epimerase (DTEase) (DTEase) e D-psicose-3-epimerase (DPEase) são utilizadas para extrair a psicose e catalisar sua conversão a partir da frutose, mas as limitações desse processo fazem com que o rendimento só possa chegar a 50% no máximo, e a pureza seja muito baixa.
Em vez de tentar aumentar a produção dessas enzimas, os cientistas da UC Davis procuraram encontrar outra maneira de produzir inteiramente o açúcar. Eles encontraram esse método na bactéria intestinal comum Escherichia coli (E. coli).
A equipe, trabalhando com o Mars Advanced Research Institute, editou os processos metabólicos dos micróbios para que, quando as células fossem alimentadas com glicose, elas a convertessem em psicose. Como resultado, o rendimento atingiu imediatamente 62% (e, mais importante, a pureza excedeu 95%).
"Uma vez que o fluxo é redirecionado, você descobre que as células têm tudo o que precisam; elas só precisam ser ligadas e os caminhos desnecessários são desligados", disse Atsumi.
Basicamente, a E. coli tem naturalmente o caminho certo para produzir aurinose a partir da glicose, e os cientistas ajustaram o design para mudar para um resultado metabólico específico. Este novo método não só produz psicose, como também é sustentável e rentável, permitindo que a produção seja ampliada utilizando a infra-estrutura existente e as tecnologias bioquímicas.
“A tecnologia e a infraestrutura de catálise de células inteiras já estão estabelecidas industrialmente e podem fornecer ao organismo modelo E. coli matérias-primas que não competem com a produção comercial de alimentos”, observaram os pesquisadores no artigo. "A capacidade de produzir açúcares raros em lote fornecerá alternativas de açúcar de baixas calorias aos alimentos ultraprocessados, ajudando assim a enfrentar o aumento das taxas de obesidade em todo o mundo. O aumento da produção de açúcares raros também fornecerá pesticidas sustentáveis à indústria agrícola e açúcares simples com valor medicinal à indústria farmacêutica."
E, como as E. coli modificadas devoram toda a glicose que lhes é fornecida, pouco trabalho posterior é necessário para melhorar a pureza, o que resolve outro problema com os métodos de produção atuais.
A pesquisa foi publicada na revista Nature's Science of Food.