Kostengünstige Herstellung von Tagatose als vorteilhafter Zuckerersatzstoff aus Sauermolke

Tagatose eignet sich hervorragend als Zuckerersatzstoff hinsichtlich Süßkraft und Kalorien. Die neue Methode beschreibt ein kostengünstiges Herstellungsverfahren aus Sauermolke. 

Neue Arabinoseisomerase:

• Hohe Aktivität im pH-Bereich 4-7 (Relative Aktivität ≥ 70%)
• Temperaturmaximum bei 75° C
• Halbwertszeit von ~6 h bei 60 °C in Magermilch-Ultrafiltrationspermeat pH 4,5
• Maximale Galactose-Tagatose-Isomerisierung von 50 % erreichbar
• Produktion in GRAS-Organismen möglich

Tagatose als Zuckerersatzstoff

• vergleichbare Süße wie Saccharose
• deutlich weniger Kalorien wie Saccharose (12,5 kJ/g Tagatose, 17 kJ/g Saccharose)
• geeignet für Diabetiker da glykämischer Index von 3 (Saccharose 65)
• präbiotisch, nur 15-20 % werden im Darm resorbiert
• nicht kariesfördernd
• in Europa als Novel Food seit 2005 zugelassen bereits verwendet in verschiedenen Produkten (z.B. Überzugsmittel, Diät-Drinks) 

Zuckerhaltige Lebensmittel erfreuen sich großer Beliebtheit bei Konsumenten, obwohl ein hoher Zuckerkonsum zu gesundheitlichen Problemen wie Übergewicht, Diabetes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen führen kann. Herkömmliche Zuckeraustauschstoffe und Süßstoffe, welche typischerweise in kalorienreduzierten Süßwaren, Soft-Drinks oder bei Diät-Produkten zum Einsatz kommen, weisen jedoch oft geschmackliche Unterschiede zu natürlichen Zuckern auf oder müssen als Zusatzstoffe deklariert werden, was bei Verbrauchern auf Skepsis stößt. 

Die Lebensmittelindustrie steht vor der Herausforderung, Produkte mit reduziertem Zuckergehalt anzubieten, die geschmacklich überzeugen und als natürlich wahrgenommen werden. Der Einfachzucker Tagatose könnte hier eine sinnvolle Alternative mit vorteilhaften Eigenschaften sein: er hat eine vergleichbare Süßkraft wie Saccharose, bei einem gleichzeitig geringeren physiologischen Brennwert (Tagatose = 12.5 kJ/g; Saccharose = 17 kJ/g). Tagatose kann durch ein chemisches Verfahren gewonnen werden, bei dem zuerst der Zweifachzucker Lactose hydrolytisch in die beiden Einfachzucker Galactose und Glucose gespalten wird. Die aufgereinigte Galactose kann dann unter alkalischen Bedingungen zu Tagatose isomerisiert werden. Kommerziell ist jedoch dieses Verfahren aufgrund der hohen Herstellungskosten und der Bildung von unerwünschten Nebenprodukten unattraktiv. Eine enzymatische Umsetzung könnte hier die Herstellungskosten und die Bildung von Nebenprodukten senken, jedoch gibt es bislang kein kommerziell erhältliches Enzym zur Umsetzung von Galaktose zu Tagatose. 

An der Universität Hohenheim wurde ein Verfahren zur enzymatischen Umsetzung von Lactose zu Tagatose entwickelt. Bei der bi-enzymatischen Reaktion unter Nutzung der Enzyme β-Galactosidase und L-Arabinoseisomerase entsteht ein Gemisch der Monosaccharide Glucose, Galactose und Tagatose. Als Rohstoff wird Lactose-reiche Molke, insbesondere Sauer-Molke, genutzt, welche in großen Mengen in Molkereien als bisher kaum weiter verwertbarer Nebenstrom entsteht. Ermöglicht wird die rein enzymatische Umsetzung durch eine neue L-Arabinoseisomerase, welche Galactose zu Tagatose umsetzt. Die neue Arabinoseisomerase aus Lentilactobacillus parakefiri zeichnet sich durch eine besondere pH-Stabilität und Aktivität im sauren Bereich aus, wodurch sie sich von herkömmlichen L-Arabinoseisomerasen und deren sonst üblichen Aktivitäten im neutralen oder alkalischen Bereich unterscheidet. Aufgrund dieser besonderen Eigenschaft kann die L-Arabinoseisomerase direkt in Sauermolke angewendet werden, ohne dass die Molke vorher aufgearbeitet werden muss. 

Multi-Enzymsystem zur Herstellung eines alternativen Zuckersirups, Sabine Lutz-Wahl et al., BIOspektrum, 2020