真正認識牛奶的價值

“我們希望盡可能多地找到關于牛奶的細節，因為它非常重要，但對其化學知之甚少，”負責NIST研究項目的化學家Connie Remoroza說。

它被稱為世界上完-美的食物，并且有明確的證據表明它可以對抗疾病并建立更好的嬰兒大腦。但即使經過數十年的研究，關于母乳如何發揮作用的知之甚少。為了幫助完成這一難題，美國國家標準與技術研究院(NIST)的化學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行編目。

Remoroza一直與NIST的質譜數據中心(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，通過化學鍵連接在一起。科學家們了解到，它們在嬰兒大腦發育和增強免疫力方面發揮了作用。

Remoroza和她的科學家們正在建立的NIST圖書館將作為那些想要進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。其中絕大多數在食用時不會被人體消化或吸收;相反，他們終進入結腸。它們在那里發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，因為它們被認為可以促進有益細菌的生長，從而為身體創造健康，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，鎂和其他礦物質的吸收。

在2018年夏天，Remoroza及其同事在NIST的標準參考物質(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名母乳喂養母親的混合牛奶樣品2006年美國不同的奶庫。化學家經常用它來確定尋找環境污染物如多氯聯苯(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現過。

這些發現是用質譜儀進行的，質譜儀是一種用于測量分子和化合物化學結構的儀器。化學家使用這些測量結果來繪制“質譜圖”，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的結構更具挑戰性，因此對它們知之甚少。通過建立一個庫，NIST正在填補一個巨大的數據空白。

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

NIST團隊近將注意力轉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，她坐在她創建的一個適度的電子表格前面，詳細說明了化學家使用質譜儀(如她實驗室中的那個)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生一種物質以喂養它們的后代這一事實所定義的，”動物園動物科學家之一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，在史密森尼國家動物園和保護生物學研究所工作的科學家們確實積累了相當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的技術能力和研究這些牛奶分子所需的設備。合作伙伴關系于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，盡管人乳確實含有大約兩倍的脂肪。但近的技術進步幫助我們進一步了解更多信息。科學家近了解到，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認為這些細節可能有助于我們了解進化。

“人們談論牛奶是完美的食物。我說這是-好的進化食物，但它并不完美，“他說。了解更多關于低聚糖的信息將告訴我們現在的人乳及其重要性，并不重要。

“它似乎主要是免疫功能。當你開始考慮我們如何改變我們的環境時，這就變得很有意義。“與猿類不同，人類開始種植莊稼，養殖家畜。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，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，因為她意識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可以提供更多關于牛奶的細節，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，保護生物學家和營養學家，當母親不會(或不能)提供時，他們經常必須喂養嬰兒，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隊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更好的人類嬰兒配方奶粉。