Heb melk? De meeste mensen hebben de beroemde advertenties gezien met beroemdheden die het belang benadrukken van het drinken van melk voor het bouwen van sterke botten. Onderzoek toont aan dat melk andere voordelen heeft, speciaal voor baby's, zoals hen helpen groeien en hun immuunsysteem versterken. Maar wetenschappers begrijpen nog steeds niet precies hoe melk deze dingen doet.

Het oplossen van dat mysterie begint met het identificeren van de verbindingen in melk. Om die inspanning te ondersteunen, onderzoekers van het National Institute of Standards and Technology (NIST) hebben onlangs de omvang verdubbeld van een referentiebibliotheek die voorbeelden bevat van een bepaald type koolhydraten dat wordt aangetroffen in melk van mensen en verschillende andere dieren. De uitbreiding van de bibliotheek zal wetenschappers helpen de onbekende verbindingen in hun eigen melkmonsters te identificeren. De onderzoekers publiceerden hun nieuwe bevindingen in Analytische scheikunde .

De samenstelling van melk verschilt van moeder tot moeder, maar over het algemeen bevat moedermelk 87% water en 13% voedingsstoffen, inclusief vetten, eiwitten en koolhydraten. Melkonderzoekers richten zich vaak op een soort koolhydraat dat oligosachariden wordt genoemd, een van de vele verschillende suikers in melk. Van deze suikers is bekend dat ze een biologisch effect hebben, zoals het leveren van energie voor opgroeiende baby's of het bijdragen aan de ontwikkeling van organen.

"Baby's kunnen niet kauwen of vast voedsel doorslikken, dus ze zijn sterk afhankelijk van melk voor groei. Het is een wondermiddel, " zei NIST-chemicus Connie Remoroza.

Een van de belangrijkste redenen waarom wetenschappers oligosachariden analyseren, is dat als ze kunnen bepalen welke oligosachariden aanwezig zijn, ze kunnen beginnen te begrijpen hoe oligosachariden cellen beïnvloeden, weefsels en biologische processen.

De eerste versie van de bibliotheek met oligosachariden voor moedermelk (HMO), uitgebracht in 2018, bestond uit 74 oligosachariden. Om het te bouwen, Remoroza en haar collega's analyseerden componenten in een melkmonster van NIST Standard Reference Material (SRM) 1953. Ze gebruikten een proces genaamd vloeistofchromatografie om het monster te scheiden in zijn fijnere componenten en een instrument genaamd een massaspectrometer om chemische vingerafdrukken te maken die bekend staan ​​als massaspectra .

Het team vergeleek vervolgens die onbekende spectra met een enorme database van 1,3 miljoen spectra van 31, 000 verbindingen genaamd de NIST Tandem Mass Spectral Library. Het maakt deel uit van de grotere NIST Mass Spectral Library, die onlangs is bijgewerkt in een nieuwe versie met de naam NIST20.

Het team identificeerde nog eens 80 nieuwe oligosachariden, waarmee het totaal op 154 ​​komt. De nieuwe HMO-bibliotheek gebruikte ook melkmonsters van SRM 1954, Organische verontreinigingen in verrijkte moedermelk.

Onderzoekers waren ook in staat om nieuwe verbindingen te identificeren die nog nooit eerder in melk waren gemeld, zoals een type oligosacharide dat 15 monosacharide-eenheden bevatte, dat zijn de bouwstenen van koolhydraten.

Nadat massaspectrometrie en vloeistofchromatografie zijn gebruikt om ruwe gegevens te produceren, het wordt vervolgens verwerkt om de massaspectra te extraheren om de onbekende verbindingen te identificeren. "De identificatie van onbekende verbindingen hangt af van state-of-the-art methoden. Veel oligosachariden zijn nu bekend vanwege de verbeterde gevoeligheid van de massaspectrometers, gecombineerd met NIST-zoeksoftware, ' zei Remoroza.

Zodra de onbekende verbindingen zijn geïdentificeerd, ze zijn opgenomen in de melkbibliotheek.

Afgezien van moedermelk, Remoroza en haar collega's hebben ook de dekking van andere soorten melk van zoogdieren uitgebreid. Ze analyseerden vier verschillende niet-menselijke monsters dankzij samenwerkingen met het Smithsonian's National Zoo and Conservation Biology Institute en het Philippine Carabao Center.

Het Smithsonian leverde een monster van een Afrikaanse leeuw, en het Philippine Carabao Centre leverde melk van een Saanen-geit en Aziatische waterbuffel. Monsters van rundermelk (koe) kwamen van NIST's eigen SRM's 1549a en 1849a. De NIST-onderzoekers identificeerden 90 oligosachariden uit deze monsters, 25 daarvan werden ook gevonden in moedermelk.

Er is eerder onderzoek gedaan naar deze diermonsters, maar relatief weinig oligosachariden werden gerapporteerd. Dankzij de ontwikkeling van nieuwe instrumenten, betere methoden voor het isoleren van oligosachariden, en de nieuwe HMO-bibliotheek, wetenschappers kunnen nu meer oligosachariden in hun monsters identificeren.

"Veel onderzoekers zullen hopelijk de NIST-melkmassaspectrale bibliotheek kunnen vinden die nuttig is voor het analyseren van hun monsters, ' zei Remoroza.

Deze melkbibliotheek is vooral handig voor fabrikanten van zuigelingenvoeding. "Wetenschappers zijn geïnteresseerd in het identificeren van de oligosachariden in melk, omdat ze willen bepalen of deze aan zuigelingenvoeding kunnen worden toegevoegd, zodat baby's nu de essentiële voedingsstoffen kunnen krijgen. ' zei Remoroza.

Het werk is nog niet gedaan. Onderzoekers van NIST zullen doorgaan met het identificeren van de verschillende soorten oligosachariden in moedermelk en hun collectie van niet-menselijke zoogdiermelk uitbreiden. Binnenkort gaan ze melk van zwart-witte varkens analyseren (in samenwerking met Mariano Marcos State University in de Filippijnen), resusapen (met de Universiteit van Wisconsin) en dolfijnen (met de National Oceanic and Atmospheric Administration, of NOAA).

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan NIST. Lees hier het originele verhaal.