河西魏晋墓伏羲女娲画像资料的文化价值

你有没有想过，如果有一种既甜又健康、还不容易长胖的糖(táng)，那该多好？如今，科学家们真的从植物中发现(fāxiàn)了这样的“天然超级甜味剂”，而且他们(tāmen)还找到了一种特别的量产方法——用酵母来“造糖”。

甜味剂最好还是天然(tiānrán)的

我们都知道，吃太多糖有损身体健康(jiànkāng)，比如容易长胖、得糖尿病(tángniàobìng)，还可能损害牙齿(yáchǐ)。但甜味是人类最喜欢的(de)味觉之一，很多人离不开它。为了满足人们对甜味的需求，同时又减少糖的摄入，科学家们一直在寻找更健康的甜味剂。

目前已经有一些人工合成(réngōnghéchéng)的甜味剂，比如阿斯巴甜(āsībātián)、糖精钠(tángjīngnà)等，它们的甜度很高，热量却(què)很低。然而，这些人工甜味剂的安全性一直受到质疑，很多人担心它们可能会对身体产生不良影响。相比之下，天然的甜味剂更受欢迎。

科学家们发现，甜茶苷(gān)（rubusoside）和莱鲍迪苷（rebaudiosides）是(shì)两种非常有潜力的(de)天然甜味剂。这两种甜味剂都(dōu)来自植物，甜茶苷主要存在于中国甜茶中，而莱鲍迪苷则来自甜叶菊。它们都是天然的甜味剂，符合人们对健康食品的需求。

甜茶苷的(de)甜度是蔗糖的 114 倍(bèi)，而莱鲍迪苷的甜度更是高达蔗糖的 200-350 倍。这些甜味剂几乎不含热量(rèliàng)，非常适合减肥(jiǎnféi)人士(rénshì)和糖尿病患者食用。对于那些既想享受甜味又想控制热量摄入的人来说，这无疑是一个巨大的福音(fúyīn)。这些甜味剂还(hái)具有其他优点，部分莱鲍迪苷的甜味更加纯粹，没有传统人工甜味剂常见的苦涩余味。这使得它们在口感上更加接近蔗糖，能够为消费者提供更好的食用体验。

不过，天然(tiānrán)甜味剂在自然界中(zhōng)的(de)含量很低，主要存在于植物中，传统的提取方法不仅成本高，而且对环境不友好，产量也很有限。为了解决(jiějué)这个问题，科学家们尝试了一种新方法：用酵母来合成这些甜味剂。

为合成(héchéng)天然甜味剂寻找最佳工具

科学家们(men)选择了一种常见的酿酒酵母(jiàomǔ)（Saccharomyces cerevisiae）作为“工厂(gōngchǎng)”，通过基因工程的手段，让酵母能够生产甜茶苷和莱鲍迪苷。

酵母是(shì)一种单细胞真菌，广泛存在于自然界(zìránjiè)中。它们不仅在酿酒、烘焙(hōngbèi)等传统食品工业(shípǐngōngyè)中有着悠久的应用历史，而且在现代生物技术中也扮演着重要角色。酵母之所以能成为生产甜味剂的“工厂”，主要有以下几个原因：

酵母的基因组相对简单，科学家可以通过基因工程(jīyīngōngchéng)手段，精准地(dì)改造它们的代谢途径，让它们生产出特定的物质(wùzhì)。这种精准性就像在微观世界里(lǐ)进行一场精密的手术，每一个基因的修改都可能带来巨大的变化。

酵母在合适的条件下能够快速繁殖，使得其能够在较(jiào)短时间内实现产物的高效积累。想象一下，一个小小的酵母细胞在适宜的温度、营养条件下，几天内就能繁殖成千上万倍(bèi)，这种强大的繁殖能力为大规模生产提供(tígōng)了可能(kěnéng)。

酵母本身的代谢途径非常复杂(fēichángfùzá)且灵活，科学家可以通过调整这些途径，引入新的代谢功能。就像一个(yígè)拥有多个环节、不同(bùtóng)功能生产线的工厂，只要调整生产线的流程，就能生产出不同的产品。

酵母被认为是(shì)“公认安全”（Generally Recognized As Safe, GRAS）的微生物，这意味着它们在食品(shípǐn)生产(shēngchǎn)和工业应用中相对安全。人们食用酵母制品已经有几千年的历史(lìshǐ)，这为酵母作为生产工具的应用提供了坚实的基础。

化身(huàshēn)“工厂负责人”：

保证甜味剂的正常生产与(yǔ)增量

制造天然甜味剂(tiánwèijì)的过程就(jiù)像搭建(dājiàn)一条复杂的生产线。如何生产出甜味剂？如何提高甜味剂的产量(chǎnliàng)？这需要科学家们运用专业知识，通过增加生产线、调动高效劳动力等一系列操作，才能保证工厂的正常运行。

1.搭建生产线，构建(gòujiàn)代谢途径

科学家将甜味剂的合成途径分解成(fēnjiěchéng)几个(jǐgè)模块，逐步引入酵母(jiàomǔ)(jiàomǔ)中。例如(rú)，他们将生产甜茶苷所需的多个基因，如贝壳杉烯合成酶 kaurene synthase (KS)、对映-贝壳杉烯氧化酶 ent-kaurene oxidase (KO)、异贝壳杉烯酸(xīsuān) 13α-羟化酶 kaurenoic acid 13α-hydroxylase (KAH)等，整合到酵母的基因组(jīyīnzǔ)中，形成一个完整的代谢网络。这就像在酵母这个“工厂”里搭建一条新(xīn)的生产线，每一个基因都代表着一个生产环节，只有(zhǐyǒu)将这些环节全部打通，才能最终生产出甜茶苷和莱鲍迪苷。

2.升级设备(shèbèi)，减少代谢产物积累

在生产过程中，科学家(kēxuéjiā)们发现了一些限制甜味剂产量的“瓶颈”，比如某些(mǒuxiē)酶的活性不足或代谢中间(zhōngjiān)产物的积累(jīlěi)对酵母有毒性。科学家们通过蛋白融合和截短策略，提高 P450s 酶的催化效率，从而减少代谢中间产物的积累，提高甜味剂的产量。这就(jiù)像对生产线上的关键设备进行技术升级，对整个生产流程进行优化，减少浪费，让它们(tāmen)能够更高效地完成任务。

3.增设排污系统(xìtǒng)，提高酵母适应性

甜味剂的积累可能会对酵母产生毒性，影响其生长。科学家们发现了一种(yīzhǒng)主动(zhǔdòng)运输机制——可以将甜味剂排出酵母细胞，减少(jiǎnshǎo)了对酵母的伤害，同时也有助于提高甜味剂的产量(chǎnliàng)。这就像在工厂里安装了排污系统，及时排出有害物质，保证工厂的正常运行。

4.调动高效劳动力(láodònglì)，集中资源提高产量

通过计算机(jìsuànjī)模拟和实验验证，科学家们找到了一些关键的(de)代谢(dàixiè)节点，通过调整这些节点的代谢流量，表达某些基因，增加关键酶的数量和活性(huóxìng)，从而(cóngér)提高甜味剂的产量。这些“关键酶”如同生产线上的高效工人，让整个生产效率得到提升。通过基因敲除，减少与甜味剂生产竞争的代谢途径，让更多的资源流向甜味剂的合成途径，就像在(zài)工厂里关闭一些不重要的生产线，把资源集中到主要的产品生产上。

为消费者提供更多(duō)甜味选择

目前，利用(lìyòng)酵母生产甜茶苷和莱鲍迪苷的研究已经(yǐjīng)取得了显著的成果。在实验室规模的发酵实验中，科学家们(men)已经能够生产出高浓度(gāonóngdù)的甜味剂。通过优化酵母的代谢网络和工程化(gōngchénghuà) P450s 酶(méi)，甜茶苷的产量(chǎnliàng)已经达到了 1368.6 mg/L，莱鲍迪苷的产量也达到了 132.7 mg/L。这些成果表明，酵母生产甜味剂的技术已经从实验室走向了产业化。一些公司已经开始利用这种技术进行大规模生产。

此外，科学家们还在不断(bùduàn)探索和优化生产过程。例如，通过进一步的(de)基因工程改造和发酵工艺优化，甜味剂的产量和纯度都在不断提高。同时，研究(yánjiū)人员也在开发新的甜味剂品种，以满足(mǎnzú)不同消费者的需求。

“绿色(lǜsè)工厂”还将持续推广

这项研究的成果令人兴奋。科学家们不仅成功地用酵母生产(shēngchǎn)了甜茶苷和莱鲍迪苷，还为未来(wèilái)大规模生产这些甜味剂奠定了基础。这项研究的意义不仅在于它为低热量(dīrèliàng)甜味剂的生产提供了一种新的方法，更在于它展示(zhǎnshì)了酵母作为一种“绿色工厂”的巨大潜力(qiánlì)。这意味着，我们有望在市场上看到更多健康的甜味剂产品。

更重要(zhòngyào)的(de)是，这(zhè)种方法还可以应用于其他天然产物的生产(shēngchǎn)，比如药物、香料等。酵母作为一种“绿色工厂”，可以为我们提供更多可持续的、环保的生产方式。未来，我们可能会看到更多由酵母生产的健康、环保的产品，不仅能改善我们的生活(shēnghuó)质量(zhìliàng)，还能减少我们对传统农业和工业的依赖。想象一下(yīxià)，一个由微小酵母细胞构成的巨大“绿色工厂”，在可持续的资源利用下，为我们生产出各种各样的必需品，这将是多么令人兴奋的场景。

所以，下次当你享受一块低热量的甜点时，也许(yěxǔ)应该感谢这些小小的酵母，它们正在为我们(wǒmen)的健康和甜蜜生活努力工作！

作者丨李卓洋 中国科学院青岛生物能源与(yǔ)过程研究所