L’un des plus grands obstacles à la recherche d’une alternative saine et abordable au sucre de table ou au saccharose est la capacité de le fabriquer. L'une de ces alternatives est l'allulose, qui est environ 70 % aussi sucré que le saccharose mais ne contient que 10 % des calories, et il a même été démontré qu'il améliore la glycémie et favorise la perte de poids chez les personnes atteintes de diabète de type 2. Cependant, les méthodes de production actuelles sont connues pour leurs faibles rendements et leur mauvaise qualité, ce qui a freiné son développement.
Aujourd'hui, des scientifiques de l'Université de Californie à Davis (UCDavis) ont réalisé une « percée majeure » dans la production d'allulose, en utilisant une méthode qui à la fois fournit des rendements de haute qualité et qui est réalisable et évolutive, ce qui en fait une alternative au sucre viable et plus saine. Cette méthode réécrit également la manière actuelle d’approvisionnement en cellulose et peut rapidement promouvoir sa production commerciale.
"La cellulose est un excellent substitut au sucre, mais nous n'avons pas encore de moyen rentable de la produire", a déclaré Shota Atsumi, professeur de chimie à l'Université de Californie à Davis. "Notre nouvelle méthode est efficace, rentable et peut être étendue à une production commerciale."
L'allulose (également connu sous le nom de sucre de riz brun D) est considéré comme un sucre rare car il est présent naturellement en quantités infimes dans seulement quelques aliments végétaux, comme le blé, les figues et les raisins secs. Une fois extrait, il a la texture et le goût du saccharose avec seulement 0,4 calories par gramme, contre 4 calories par gramme de saccharose. Puisqu’il s’agit d’un monosaccharide, une seule molécule de sucre, il subit un processus très différent dans le corps humain. Environ 70 % sont absorbés par l’intestin grêle et excrétés dans les urines dans les 24 heures. Le reste est excrété par la voie panoramique du gros intestin en 48 heures environ. Par conséquent, l’allulose n’affecte pas les niveaux de sucre dans le sang ou d’insuline.
Actuellement, les enzymes D-tagatose-3-épimérase (DTEase) (DTEase) et D-psicose-3-épimérase (DPEase) sont utilisées pour extraire le psicose et catalyser sa conversion à partir du fructose, mais les limites de ce procédé signifient que le rendement ne peut atteindre que 50 % au maximum et que la pureté est très faible.
Au lieu d’essayer d’augmenter la production de ces enzymes, les scientifiques de l’UC Davis se sont tournés vers une autre façon de produire entièrement le sucre. Ils ont trouvé cette méthode chez la bactérie intestinale commune Escherichia coli (E. coli).
L'équipe, en collaboration avec le Mars Advanced Research Institute, a modifié les processus métaboliques des microbes de sorte que lorsque les cellules recevaient du glucose, elles le transformaient en psicose. En conséquence, le rendement a immédiatement atteint 62 % (et surtout, la pureté a dépassé 95 %).
"Une fois le flux redirigé, vous constatez que les cellules ont tout ce dont elles ont besoin ; elles ont juste besoin d'être activées et les voies qui ne sont pas nécessaires sont désactivées", a déclaré Atsumi.
Fondamentalement, E. coli possède naturellement la bonne voie pour produire de l'aurinose à partir du glucose, et les scientifiques ont peaufiné la conception pour basculer vers un résultat métabolique spécifique. Non seulement cette nouvelle méthode produit du psicose, mais elle est également durable et rentable, permettant d’augmenter la production en utilisant les infrastructures et les technologies biochimiques existantes.
"La technologie et l'infrastructure de catalyse de cellules entières sont déjà établies industriellement et peuvent fournir à l'organisme modèle E. coli des matières premières qui ne concurrencent pas la production alimentaire commerciale", notent les chercheurs dans l'article. « La capacité de produire par lots des sucres rares offrira des alternatives à faible teneur en calories aux aliments ultra-transformés, contribuant ainsi à lutter contre la hausse des taux d'obésité dans le monde. La production accrue de sucres rares fournira également des pesticides durables à l'industrie agricole et des sucres simples ayant une valeur médicinale à l'industrie pharmaceutique.
Et comme les E. coli modifiés dévorent tout le glucose qui leur est administré, peu de travaux en aval sont nécessaires pour améliorer la pureté, ce qui résout un autre problème lié aux méthodes de production actuelles.
La recherche a été publiée dans la revue Nature's Science of Food.