NIST udvider databasen, der hjælper med at identificere ukendte forbindelser i mælk

Fik mælk? De fleste mennesker har set de berømte annoncer med berømtheder, der fremhæver vigtigheden af ​​at drikke mælk for at opbygge stærke knogler. Forskning viser, at mælk har andre fordele, især til babyer, såsom at hjælpe dem med at vokse og styrke deres immunforsvar. Men forskerne forstår stadig ikke præcis, hvordan mælk gør disse ting.

At løse det mysterium starter med at identificere forbindelserne i mælk. For at støtte denne indsats, forskere ved National Institute of Standards and Technology (NIST) har for nylig fordoblet størrelsen af ​​et referencebibliotek, der indeholder eksempler på en bestemt type kulhydrat fundet i mælk fra mennesker og flere andre dyr. Udvidelsen af ​​biblioteket vil hjælpe forskere med at identificere de ukendte forbindelser i deres egne mælkeprøver. Forskerne offentliggjorde deres nye resultater i Analytisk kemi .

Sammensætningen af ​​mælk varierer fra mor til mor, men generelt indeholder modermælk 87 % vand og 13 % næringsstoffer, herunder fedtstoffer, proteiner og kulhydrater. Mælkeforskere fokuserer ofte på en type kulhydrat kaldet oligosaccharider, en af ​​de mange forskellige sukkerarter i mælk. Disse sukkerarter er kendt for at have en biologisk virkning, såsom at give energi til voksende babyer eller bidrage til organudvikling.

"Babyer kan ikke tygge eller sluge fast føde, så de er meget afhængige af mælk for at vokse. Det er en mirakelforbindelse, " sagde NIST-kemiker Connie Remoroza.

En af hovedårsagerne til, at forskere analyserer oligosaccharider, er, at hvis de kan bestemme, hvilke oligosaccharider der er til stede, de kan begynde at forstå, hvordan oligosaccharider påvirker celler, væv og biologiske processer.

Den første version af human milk oligosaccharide (HMO) biblioteket, udgivet i 2018, bestod af 74 oligosaccharider. For at bygge det, Remoroza og hendes kolleger analyserede komponenter i en mælkeprøve fra NIST Standard Reference Material (SRM) 1953. De brugte en proces kaldet væskekromatografi til at adskille prøven i dens finere komponenter og et instrument kaldet et massespektrometer til at skabe kemiske fingeraftryk kendt som massespektre .

Holdet sammenlignede derefter disse ukendte spektre med en massiv database på 1,3 millioner spektre på 31, 000 forbindelser kaldet NIST Tandem Mass Spectral Library. Det er en del af det større NIST Mass Spectral Library, som blev opdateret for nylig i en ny version kaldet NIST20.

Holdet identificerede yderligere 80 nye oligosaccharider, hvilket bringer det samlede antal til 154. Det nye HMO-bibliotek brugte også mælkeprøver fra SRM 1954, Organiske forurenende stoffer i beriget human mælk.

Forskere var også i stand til at identificere nye forbindelser, der aldrig var blevet rapporteret i mælk før, såsom en type oligosaccharid, der indeholdt 15 monosaccharidenheder, som er kulhydraternes byggesten.

Efter at massespektrometri og væskekromatografi er brugt til at producere rådata, det behandles derefter for at udtrække massespektrene for at identificere de ukendte forbindelser. "Identifikationen af ​​ukendte forbindelser afhænger af state-of-the-art metoder. Mange oligosaccharider er nu kendt på grund af forbedret følsomhed af massespektrometrene, kombineret med NIST søgesoftware, " sagde Remoroza.

Når de ukendte forbindelser er identificeret, de indgår i mælkebiblioteket.

Bortset fra modermælk, Remoroza og hendes kolleger har også udvidet dækningen af ​​andre typer pattedyrmælk. De analyserede fire forskellige ikke-menneskelige prøver takket være samarbejder med Smithsonians National Zoo and Conservation Biology Institute og Philippine Carabao Center.

Smithsonian leverede en afrikansk løveprøve, og Philippine Carabao Center leverede mælk fra en Saanen-ged og asiatisk vandbøffel. Bovine (ko) mælkeprøver kom fra NIST's helt egne SRM'er 1549a og 1849a. NIST-forskerne identificerede 90 oligosaccharider fra disse prøver, 25 af dem blev også fundet i modermælk.

Der er tidligere udført forskning på disse dyreprøver, men relativt få oligosaccharider blev rapporteret. Takket være udviklingen af ​​nye instrumenter, bedre metoder til at isolere oligosaccharider, og det nye HMO-bibliotek, forskere kan nu identificere flere oligosaccharider i deres prøver.

"Mange forskere vil forhåbentlig være i stand til at finde NIST mælkemassespektralbibliotek nyttigt til at analysere deres prøver, " sagde Remoroza.

Dette mælkebibliotek er især nyttigt for producenter af modermælkserstatning. "Forskere er interesserede i at identificere oligosaccharider i mælk, fordi de ønsker at afgøre, om disse kan tilsættes til modermælkserstatning, så babyer nu kan få de essentielle næringsstoffer, " sagde Remoroza.

Arbejdet er ikke færdigt endnu. Forskere ved NIST vil fortsætte med at identificere de forskellige typer af oligosaccharider i modermælk og udvide deres samling af ikke-menneskelig pattedyrsmælk. De vil snart analysere mælk fra sorte og hvide grise (i samarbejde med Mariano Marcos State University i Filippinerne), rhesus-aber (med University of Wisconsin) og delfiner (med National Oceanic and Atmospheric Administration, eller NOAA).

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra NIST. Læs den originale historie her.