人工生产母乳低聚糖（HMOs）通常成本高昂，但新的研究表明，母乳低聚糖（HMOs）可以低成本从植物中提取，包括那些难以用其他方法生产的植物。
母乳中含有一组特定的约 200 种益生糖，被称为母乳低聚糖（HMOs）。这些糖类对发育中的婴儿非常重要，尤其是对其微生物群的发育。然而，婴儿配方奶粉中往往没有这些成分。
自然食品》杂志的一项新研究成功地从植物中提取出了 HMOs。如果将这项研究的方法用于商业用途，就有可能为婴儿提供更健康的配方奶粉所需的 HMOs。
研究员帕特里克-施（Patrick Shih）告诉《食品导报》，除了在婴儿配方奶粉中使用HMO外，成人HMO的使用也有新兴市场。例如，目前正在研究它们治疗肠易激综合症、改善肠道屏障功能和降低胃肠道炎症的潜力。
生产 HMO 为何重要？
研究显示，全球 75% 的婴儿在出生后的头六个月饮用婴儿配方奶粉。然而，大多数婴儿配方奶粉要么不含 HMO，要么只含一种或两种 HMO。
糖类术语
单糖– 单糖是糖的最简单形式，不能水解（分解）成更小的亚单位。
低聚糖– 低聚糖（包括 HMOs）是单糖的短链。它们通常含有 3 到 9 个单糖，与益生元的益处有关。
多糖 – 多糖 是由长链单糖（通常至少有十种）组成的复杂碳水化合物。
HMO 对于婴儿发育、建立肠道微生物群、支持生长和预防疾病极为重要。
然而，它们很难在商业婴儿配方奶粉中复制。例如，目前可以用大肠杆菌来生产，但从有毒副产品中分离出有益分子的成本很高，而且用这种方法生产的 HMO 数量有限。一些公司，如 dsm-firmenich公司，也生产了一些 HMO 作为原料。
不过，目前的研究能够生产 HMO 的不是细菌，而是植物。研究人员认为，用这种方法生产的 HMO 比用微生物平台生产的 HMO 便宜得多。这主要是因为后者产量低。
此外，植物还能生产一系列目前无法通过微生物平台开发的 HMO。因此，植物可以让研究人员获得以前无法获得的 HMO。
研究人员是如何开发 HMOs 的？
Shih 认为，植物是糖类的完美来源，因为它们已经利用二氧化碳和阳光来制造糖类。研究人员只需通过分子耕作过程，将它们创造糖类的能力转变为创造 HMOs 的能力。
所有糖类都由单糖或单糖组成。制造 HMO 的关键在于在不同的单糖之间建立正确的连接。
乳铁蛋白
乳铁蛋白是母乳中经常发现的另一种成分，含量高达 1.4 毫克/毫升。它不仅能帮助婴儿吸收铁，还能起到抗菌和抗病毒的作用。
为了指导植物建立正确的连接，研究的第一作者科林-巴纳姆（Collin Barnum）设计了负责建立HMOs连接的酶的基因。然后，他将这些基因导入烟草植物（与烟草关系密切）。
这些转基因植物能够创造出 11 种已知的 HMO 以及具有类似复杂连接模式的其他糖类。
随后，巴纳姆创建了一个稳定的 N. benthamiana 植物品系，并对其进行了优化，以产生一种名为 LNFP1 的 HMO。
什么是 LNFP1？
LNFP1 是一种五单糖长的 HMO。迄今为止，生产 LNFP1 一直很困难，尤其是用微生物生产，这意味着很难研究它对健康的影响。但这项研究有助于推动这一进程。
“LNFPI是一种复杂的寡糖，因此在生物合成方面存在挑战，”Shih告诉我们。“植物与生俱来的糖代谢有助于 LNFPI 的生产。”
研究人员特异性生产 LNFP1 的能力很有希望，因为它显示了生产特异性 HMO 的潜力。
- 资料来源：Nature Food’Engineered plants provide a photosynthetic platform for the production of diverse human milk oligosaccharides’
- 发表时间：13 June 2024
- DOI：https://doi.org/10.1038/s43016-024-00996-x
- 作者：C. R. Barnum, B. Paviani, G. Couture, C. Masarweh, Y. Chen, Y. Huang, K. Markel, D. A. Mills, C. B. Lebrilla, D. Barile, M. Yang & P. M. Shih
