真正認(rèn)識牛奶的價(jià)值

“我們希望盡可能多地找到關(guān)于牛奶的細(xì)節(jié)，因?yàn)樗浅Ｖ匾?，但對其化學(xué)知之甚少，”負(fù)責(zé)NIST研究項(xiàng)目的化學(xué)家Connie Remoroza說。

它被稱為世界上完-美的食物，并且有明確的證據(jù)表明它可以對抗疾病并建立更好的嬰兒大腦。但即使經(jīng)過數(shù)十年的研究，關(guān)于母乳如何發(fā)揮作用的知之甚少。為了幫助完成這一難題，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)的化學(xué)家們正在建立一個圖書館，對這種驚人的，有時是神秘的體液的重要部分進(jìn)行編目。

Remoroza一直與NIST的質(zhì)譜數(shù)據(jù)中心(MSDC)的其他人合作，分析一些牛奶中*的糖類，即低聚糖。低聚糖是碳水化合物。它們通常包括3到10個單糖，例如葡萄糖，通過化學(xué)鍵連接在一起?？茖W(xué)家們了解到，它們在嬰兒大腦發(fā)育和增強(qiáng)免疫力方面發(fā)揮了作用。

Remoroza和她的科學(xué)家們正在建立的NIST圖書館將作為那些想要進(jìn)一步研究這一主題的人的參考，以找到這些消化不確定性的確切答案。

除了它們在牛奶中的存在外，低聚糖還存在于許多植物中，例如豆類，洋蔥，小麥和蘆筍。其中絕大多數(shù)在食用時不會被人體消化或吸收;相反，他們終進(jìn)入結(jié)腸。它們在那里發(fā)揮的作用仍然很大程度上未知，盡管許多人將它們稱為益生元，因?yàn)樗鼈儽徽J(rèn)為可以促進(jìn)有益細(xì)菌的生長，從而為身體創(chuàng)造健康，功能性的微生物組。一些研究還表明，像寡糖這樣的益生元可以幫助人體腸道中鈣，鎂和其他礦物質(zhì)的吸收。

在2018年夏天，Remoroza及其同事在NIST的標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)(SRM)1953中記錄了74種*的低聚糖.SRM 1953與疾病控制中心一起被收購，包括來自100名母乳喂養(yǎng)母親的混合牛奶樣品2006年美國不同的奶庫?；瘜W(xué)家經(jīng)常用它來確定尋找環(huán)境污染物如多氯聯(lián)苯(PCBs)和殺蟲劑的方法是否有效。Remoroza記錄的12種低聚糖之前未在人乳中發(fā)現(xiàn)過。

這些發(fā)現(xiàn)是用質(zhì)譜儀進(jìn)行的，質(zhì)譜儀是一種用于測量分子和化合物化學(xué)結(jié)構(gòu)的儀器?；瘜W(xué)家使用這些測量結(jié)果來繪制“質(zhì)譜圖”，這就像*的指紋一樣，可以幫助識別原始樣本的成分。

在過去十年左右的時間里，液相色譜和質(zhì)譜越來越多地用于分析碳水化合物，包括低聚糖，以找到它們*的指紋。然而，測量碳水化合物比測量其他物質(zhì)的結(jié)構(gòu)更具挑戰(zhàn)性，因此對它們知之甚少。通過建立一個庫，NIST正在填補(bǔ)一個巨大的數(shù)據(jù)空白。

“一旦這些信息發(fā)布，任何人都可以將它用于各種研究目的，”MSDC的首-席科學(xué)家Stephen Stein說。

NIST團(tuán)隊(duì)近將注意力轉(zhuǎn)向其他類型的哺乳動物牛奶。首先，Remoroza編目了家畜的低聚糖，如奶牛和山羊。然后有一天，她坐在她創(chuàng)建的一個適度的電子表格前面，詳細(xì)說明了化學(xué)家使用質(zhì)譜儀(如她實(shí)驗(yàn)室中的那個)研究過哪種類型的牛奶。她想知道她能在熊，鴨嘴獸和猿的乳汁中找到什么。在華盛頓特區(qū)的康涅狄格大道上，世界上重要的研究動物園之一就在幾英里外，她突然想到：她想知道：他們有牛奶與我們分享嗎?

“哺乳動物是唯-一一大群動物，這些動物都是由它們的雌性從自己的身體產(chǎn)生一種物質(zhì)以喂養(yǎng)它們的后代這一事實(shí)所定義的，”動物園動物科學(xué)家之一Mike Rem表示，他一直與Remoroza合作。“從犰狳到大象再到人類的一切。”

一封快速的電子郵件證實(shí)，在史密森尼國家動物園和保護(hù)生物學(xué)研究所工作的科學(xué)家們確實(shí)積累了相當(dāng)不尋常的外來哺乳動物奶。他們和牛奶中的低聚糖一樣興奮。雖然動物園可以獲得大量動物奶，目前存儲的樣本超過15,000個，但它缺乏NIST的技術(shù)能力和研究這些牛奶分子所需的設(shè)備。合作伙伴關(guān)系于2018年12月成立。

雖然它們都生物試劑牛奶，但每種類型的內(nèi)容可以有很大差異。例如，大象和犀牛有很多不同的牛奶，即使它們生活在同一個棲息地并且過著相同的生活方式。

我們近的親戚，猿類的牛奶與我們的相似，盡管人乳確實(shí)含有大約兩倍的脂肪。但近的技術(shù)進(jìn)步幫助我們進(jìn)一步了解更多信息?？茖W(xué)家近了解到，人類中的寡糖往往比其他動物 - 甚至是猿類更多樣化，更豐富。人乳中大約20%的糖是低聚糖。這與大猩猩牛奶形成鮮明對比，大猩猩牛奶的份額接近5%。

Power認(rèn)為這些細(xì)節(jié)可能有助于我們了解進(jìn)化。

“人們談?wù)撆Ｄ淌峭昝赖氖澄?。我說這是-好的進(jìn)化食物，但它并不完美，“他說。了解更多關(guān)于低聚糖的信息將告訴我們現(xiàn)在的人乳及其重要性，并不重要。

“它似乎主要是免疫功能。當(dāng)你開始考慮我們?nèi)绾胃淖兾覀兊沫h(huán)境時，這就變得很有意義。“與猿類不同，人類開始種植莊稼，養(yǎng)殖家畜。終，人類也開始使用糞肥給作物施肥，這反過來可以傳播豬流感等新的毒性疾病。Power說，暴露可能需要更多的人體免疫系統(tǒng)，包括牛奶。

Remoroza希望通過動物園的冷凍資源來研究各種動物的牛奶，如霍加，大象，大猩猩，甚至是食蟻獸。然而，她從非洲獅子開始，因?yàn)樗庾R到對食肉動物的研究很少，動物園里有很多非洲獅奶可以分享給圖書館。

Remoroza可以提供更多關(guān)于牛奶的細(xì)節(jié)，研究人員越有可能為它建立更好的替代品。這可以幫助動物園的獸醫(yī)，保護(hù)生物學(xué)家和營養(yǎng)學(xué)家，當(dāng)母親不會(或不能)提供時，他們經(jīng)常必須喂養(yǎng)嬰兒，例如2017年辛辛那提動物園的河馬菲奧娜的著名例子。小河馬出生了，無法得到她所需要的東西，Power和他在國家動物園的團(tuán)隊(duì)被要求盡可能地與母親自己的牛奶制作一份副本。

NIST的寡糖庫可能有助于未來的其他類似情況。但它也可以幫助開發(fā)更好的人類嬰兒配方奶粉。