新研究表明植物可能是改善婴儿配方奶粉商业化的秘诀
人类母乳含有独特的糖类混合物和 蛋白质 专为满足成长婴儿的需求而设计，包括约 200 种复杂的糖分子，有助于预防疾病并支持健康肠道的生长 菌。不幸的是，这些复合糖制造起来非常棘手，而市售婴儿配方奶粉中所含的复合糖仅为人类母乳中含量的一小部分。
在一项新的研究中 今天发表在杂志上 自然食品研究人员展示了如何利用植物的制糖机制来生产各种各样的人乳糖，也称为人乳寡糖。这一发现可能会为婴儿带来更健康、更实惠的配方奶粉，或为成人带来更有营养的非乳制植物奶。
“植物是一种神奇的生物，它们从大气中吸收阳光和二氧化碳，并利用它们来制造糖。它们不只制造一种糖——它们制造各种各样的简单和复杂的糖，”这项研究的资深作者、植物和微生物生物学助理教授、创新实验室研究员帕特里克·施 (Patrick Shih) 说。 基因组学 加州大学伯克利分校的研究人员表示，“我们想，既然植物已经具备这种潜在的糖代谢，那么我们为什么不尝试改变它来制造人乳寡糖呢？”
所有复合糖（包括母乳低聚糖）都是由简单糖的“基本成分”构成的，这些简单糖被称为单糖，可以连接在一起形成大量的链和支链。母乳低聚糖的独特之处在于这些分子中存在一组特定的连接方式，即连接简单糖的规则。
如果我们能够开始制造这些更大、更复杂的母乳低聚糖，我们就可以解决该行业目前无法解决的问题。
为了说服植物制造人乳寡糖，这项研究的第一作者 Collin Barnum 设计了 基因 负责 酶 建立这些特定联系。他与加州大学戴维斯分校的 Daniela Barile、David Mills 和 Carlito Lebrilla 合作，将这些基因引入 烟草 植物，烟草的近亲。
转基因植物产生了 11 种已知的人乳寡糖，以及多种具有相似连接模式的其他复合糖。
“我们制造了三种主要的母乳寡糖，”Shih 说道。“据我所知，还没有人证明过可以在一个生物体中同时制造这三种寡糖。”
巴纳姆随后致力于打造 本萨姆猪笼草 经过优化的植物可以生产一种名为LNFP1的单一人乳寡糖。
“LNFP1 是一种由五个单糖组成的母乳寡糖，据说非常有益，但目前无法使用传统的微生物发酵方法大规模生产，”巴纳姆说，他在加州大学戴维斯分校读研究生时完成了这项工作。“我们认为，如果我们能够开始生产这些更大、更复杂的母乳寡糖，我们就可以解决该行业目前无法解决的问题。”
目前，少量母乳低聚糖可以利用工程 E。大肠杆菌 细菌。然而，从其他有毒副产品中分离出有益分子是一个昂贵的过程，只有有限数量的婴儿配方奶粉在其混合物中包含这些糖。
作为研究的一部分，Shih 和 Barnum 与北卡罗来纳州立大学的合作者杨敏良一起估算了工业规模从植物生产人乳低聚糖的成本，并发现这可能比使用微生物平台更便宜。
“想象一下，如果能够在一株植物中生产出所有人乳寡糖。然后你只需研磨该植物，同时提取所有寡糖，并将其直接添加到婴儿配方奶粉中，”Shih 说道。“实施和商业化将面临很多挑战，但这是我们努力实现的远大目标。”
其他作者包括加州大学戴维斯分校的 Bruna Paviani、Garret Couture、Chad Masarweh、Ye Chen、Yu-Ping Huang、David A. Mills、Carlito B. Lebrilla 和 Daniela Barile；加州大学伯克利分校的 Kasey Markel；以及北卡罗来纳州立大学的 Minliang Yang。
这项工作得到了美国国立卫生研究院 (NIGMS T32 培训计划)、美国能源部和美国国家科学中心的部分支持。 补充 和综合健康（R00AT009573）
媒体联络： 卡拉·曼克
