Michael Power recupera un campione di latte di African Lion da un congelatore. Remoroza riporterà il campione al laboratorio del NIST, dove identificherà la moltitudine di zuccheri complessi, chiamati oligosaccaridi, presente nel latte. Questi zuccheri hanno una struttura molecolare più complicata rispetto agli zuccheri semplici presenti nella maggior parte degli alimenti, e fanno più che fornire calorie. Alcuni svolgono un ruolo nell'immunità mentre altri promuovono lo sviluppo del cervello. Credito:R. Press/NIST
Hai il latte? La maggior parte delle persone ha visto le famose pubblicità con celebrità che sottolineano l'importanza di bere latte per costruire ossa forti. La ricerca mostra che il latte ha altri benefici, soprattutto per i bambini, come aiutarli a crescere e rafforzare il loro sistema immunitario. Ma gli scienziati ancora non capiscono esattamente come il latte faccia queste cose.
Risolvere questo mistero inizia con l'identificazione dei composti nel latte. Per sostenere questo sforzo, i ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST) hanno recentemente raddoppiato le dimensioni di una libreria di riferimento che include esempi di un certo tipo di carboidrati presenti nel latte umano e in molti altri animali. L'espansione della libreria aiuterà gli scienziati a identificare i composti sconosciuti nei propri campioni di latte. I ricercatori hanno pubblicato le loro nuove scoperte in Chimica analitica .
La composizione del latte varia da madre a madre, ma in generale il latte umano contiene l'87% di acqua e il 13% di sostanze nutritive, compresi i grassi, proteine e carboidrati. I ricercatori del latte spesso si concentrano su un tipo di carboidrati chiamati oligosaccaridi, uno dei tanti zuccheri diversi nel latte. Questi zuccheri sono noti per avere un effetto biologico, come fornire energia per la crescita dei bambini o contribuire allo sviluppo degli organi.
"I bambini non possono masticare o ingoiare cibi solidi, quindi dipendono fortemente dal latte per la crescita. È un composto miracoloso, ", ha detto il chimico del NIST Connie Remoroza.
Uno dei motivi principali per cui gli scienziati analizzano gli oligosaccaridi è perché se riescono a determinare quali oligosaccaridi sono presenti, possono iniziare a capire come gli oligosaccaridi influenzano le cellule, tessuti e processi biologici.
La prima versione della libreria degli oligosaccaridi del latte umano (HMO), uscito nel 2018, costituito da 74 oligosaccaridi. Per costruirlo, Remoroza e i suoi colleghi hanno analizzato i componenti in un campione di latte dal NIST Standard Reference Material (SRM) 1953. Hanno usato un processo chiamato cromatografia liquida per separare il campione nei suoi componenti più fini e uno strumento chiamato spettrometro di massa per creare impronte chimiche note come spettri di massa .
Il team ha quindi confrontato quegli spettri sconosciuti con un enorme database di 1,3 milioni di spettri di 31, 000 composti chiamati NIST Tandem Mass Spectral Library. Fa parte della più ampia libreria spettrale di massa del NIST, che è stato aggiornato di recente in una nuova versione chiamata NIST20.
Il team ha identificato altri 80 nuovi oligosaccaridi, portando il totale a 154. La nuova libreria HMO utilizzava anche campioni di latte da SRM 1954, Contaminanti organici nel latte umano fortificato.
I materiali di riferimento standard del NIST per i contaminanti organici nei fluidi corporei umani riflettono i cambiamenti nei livelli di contaminanti da quando gli ultimi materiali sono stati emessi nel 2000 livelli di PCB, pesticidi, diossine/furani e altri contaminanti sono diminuiti del 50% mentre i livelli di ritardanti di fiamma bromurati sono aumentati. CSTL, SRM, latte umano, contaminante, sangue, CENTRO PER LA PREVENZIONE E IL CONTROLLO DELLE MALATTIE. Credito:NIST
I ricercatori sono stati anche in grado di identificare nuovi composti che non erano mai stati riportati nel latte prima, come un tipo di oligosaccaride che conteneva 15 unità di monosaccaride, che sono gli elementi costitutivi dei carboidrati.
Dopo che la spettrometria di massa e la cromatografia liquida vengono utilizzate per produrre dati grezzi, viene quindi elaborato per estrarre gli spettri di massa per identificare i composti sconosciuti. "L'identificazione di composti sconosciuti dipende da metodi all'avanguardia. Molti oligosaccaridi sono ora noti a causa della migliore sensibilità degli spettrometri di massa, combinato con il software di ricerca NIST, " disse Remoroza.
Una volta identificati i composti sconosciuti, sono inclusi nella libreria del latte.
A parte il latte umano, Remoroza e i suoi colleghi hanno anche ampliato la copertura di altri tipi di latte di mammiferi. Hanno analizzato quattro diversi campioni non umani grazie alle collaborazioni con lo Smithsonian's National Zoo and Conservation Biology Institute e il Philippine Carabao Center.
Lo Smithsonian ha fornito un campione di leone africano, e il Philippine Carabao Center ha fornito il latte di una capra Saanen e di un bufalo d'acqua asiatico. I campioni di latte bovino (mucca) provenivano dagli stessi SRM 1549a e 1849a del NIST. I ricercatori del NIST hanno identificato 90 oligosaccaridi da questi campioni, 25 dei quali sono stati trovati anche nel latte umano.
Sono state fatte ricerche precedenti su questi campioni animali, ma sono stati riportati relativamente pochi oligosaccaridi. Grazie allo sviluppo di nuovi strumenti, metodi migliori per isolare gli oligosaccaridi, e la nuova libreria HMO, gli scienziati possono ora identificare più oligosaccaridi nei loro campioni.
"Si spera che molti ricercatori riescano a trovare la libreria spettrale di massa del latte NIST utile per analizzare i loro campioni, " disse Remoroza.
Questa libreria del latte è particolarmente utile per i produttori di latte artificiale. "Gli scienziati sono interessati a identificare gli oligosaccaridi nel latte perché vogliono determinare se questi possono essere aggiunti al latte artificiale in modo che i bambini possano ora ottenere i nutrienti essenziali, " disse Remoroza.
Il lavoro non è ancora finito. I ricercatori del NIST continueranno a identificare i diversi tipi di oligosaccaridi nel latte umano e ad espandere la loro raccolta di latte di mammiferi non umani. Presto analizzeranno il latte dei maiali bianchi e neri (in collaborazione con la Mariano Marcos State University nelle Filippine), scimmie rhesus (con l'Università del Wisconsin) e delfini (con la National Oceanic and Atmospheric Administration, o NOAA).
Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione del NIST. Leggi la storia originale qui.
