Nu kan forskere producere vigtige kulhydrater i modermælkserstatninger

Hvis man kan amme, skal man amme frem for at give modermælkserstatning. Det anbefaler både både WHO og Sundhedsstyrelsen.

For at vokse og udvikle et modstandsdygtigt immunforsvar behøver nyfødte alle kroppens byggesten – kulhydrater, fedt, proteiner, nukleotider og vitaminer. Modermælk indeholder alt, hvad den nyfødte har brug for.

Modermælkserstatning mangler nogle af disse komponenter, som har betydning for immunforsvaret – heriblandt visse antistoffer og en type kulhydrater kaldet humane mælkeoligosakkarider (HMO):

• HMO-kulhydrater fordøjes ikke direkte af barnet, men har forskellige funktioner i barnets tarm. HMO kan for eksempel binde sygdomsfremkaldende bakterier og vira og derved beskytte barnet mod disse.
• Desuden fremmer HMO 'programmeringen' af barnets tarmflora i den rigtige retning, da særlige gavnlige bakterier fremmes, fordi de kan fordøje HMO.
• Dertil kommer, at HMO bidrager til at aktivere barnets immunsystem.

HMO'er er altså yderst vigtige for udviklingen af den nyfødtes immunforsvar.

HMO kan produceres

I modermælk er mængden af HMO-kulhydrater høj, men i komælk er indholdet af de tilsvarende kulhydrater forsvindende lille. Derfor findes de ikke i modermælkserstatning.

Der arbejdes intenst på at forbedre modermælkserstatning, så det ligner modermælk mest muligt, og HMO er nu i fokus.

På DTU har vi for nylig vist, at man kan producere HMO effektivt ved hjælp af enzymatiske processer.

Modermælkserstatning er lavet af komælk, og der er strenge krav til indholdet. Komælkens sammensætning er en anden end modermælkens, så der skal en del arbejde til, før den bliver til modermælkserstatning.

Mange af de molekyler, som findes i modermælk, findes også i modermælkserstatningen. Der er dog også nogle, som mangler, og nogle som er erstattet af det bedste alternativ, man hidtil har kunnet producere.

\ Læs mere

Forskere advarer: Undgå vælling som modermælkserstatning

Første modermælkserstatning i 1800-tallet

Den første modermælkserstatning så dagens lys midt i 1800-tallet. Siden da er meget sket, og der arbejdes fortsat på at få erstatningen til at ligne den ægte vare mest muligt.

Seneste skud på stammen er modermælkserstatning tilsat 1-2 forskellige HMO-molekyler, nemlig 2'-fukosyllaktose, der er den mest udbredte HMO, og lacto-N-neotetraose, som ligger på 10.-12. pladsen, når det kommer til forekomst.

Indtil videre markedsføres produkterne kun i USA og Spanien, men der går næppe længe, før de også når Danmark.

HMO beskytter mod sygdomme

Modermælk indeholder forskellige probiotiske bakterier – dvs. bakterier, som har specifikke gavnlige effekter på spædbarnets tarmflora og dermed på dets immunforsvar og sundhedstilstand.

Nogle af disse gavnlige bakterier findes nu også i mange modermælkserstatninger.

Men hvad lever de probiotiske bakterier af dernede i tarmen? Svaret er, at de lever af HMO.

Det tætte samspil mellem spædbarnets tarmflora og de specielle HMO-kulhydrater i modermælk blev opdaget allerede sidst i 1800-tallet.

Midt i 1900-tallet stod det klart, at det netop var disse særlige kulhydrater, der fungerede som føde for de gavnlige probiotiske bakterier i spædbarnets tarm.

Senere forskning har slået fast, at det drejer sig om særlige bifidobakterier, og at disse bakterier sikrer barnet en sund tarmflora.

I dag ved vi, takket være intensiv forskning, at HMO ikke kun agerer føde for bakterierne. HMO har også direkte effekter på immunforsvaret og fungerer som aktiv beskyttelse mod en lang række sygdomme.

\ Læs mere

Kan modermælk bruges som kosttilskud - til voksne?

Kan vi lave HMO uden mødre?

Gennem de seneste syv år har vi på DTU forsket i at bruge enzymer til at producere HMO direkte i en tank.

I naturen findes næsten 200 kendte HMO-strukturer. Det kan virke overvældende, men alle har samme grundstruktur, og deres opbygning følger et mønster, som efterhånden er godt kortlagt. Desuden er der ca. 15 HMO-strukturer, som udgør langt størstedelen af de 5-10 g HMO, man finder i én liter modermælk.

I enden af alle HMO-strukturer findes laktose, dvs. mælkesukker. Dette er næppe overraskende, da mælkesukkeret laktose netop er en hovedbestanddel i modermælk – og i komælk for den sags skyld.

Laktose er et såkaldt disakkarid - et lille kulhydrat med to 'sukkerenheder', dvs. to monosakkarider, bundet sammen med en glykosidbinding.

Når man taler om kulhydrater, er netop typen af monosakkarider såvel som typen af glykosidbindinger mellem dem afgørende for kulhydratets funktion, struktur og navn. Således også for HMO'erne.

Alle de knap 200 kendte HMO-strukturer er opbygget af blot fem forskellige typer monosakkarider: Glukose, galaktose, N-acetylglukosamin, fukose og sialinsyre.

Deres indbyrdes placering er ikke tilfældig, og alle er sat sammen med helt bestemte glykosidbindinger. Bliver man ved at kombinere længe nok – og det gør den nybagte mors mælkekirtler åbenbart – når man op omkring 200 forskellige strukturer.

Har krævet mange års forskning

Helt så mange behøver vi dog ikke at kunne lave for at opnå en modermælkserstatning, der er på højde med den ægte vare, når det kommer til indholdet af HMO.

Der afsøges mange veje til industriel HMO-produktion: Kemisk syntese, fermentering af genmodificeret E. coli (en ufarlig slags), eller brug af forskellige typer enzymer i en reaktor.

De få HMO-produkter, der er på markedet, er lavet ved fermentering af genmodificeret E. coli, som kan lave udvalgte HMO'er inde i cellen.

Det har krævet mange års forskning at nå dertil. At få en bakterie til at lave meget specifikke kulhydrater i store mængder er ikke noget, man klarer på en eftermiddag.

HMO fra mejeriprodukter

Med ønsket om at benytte en relativt simpel proces til HMO-produktion har vores forskning taget udgangspunkt i lettilgængelige og billige produkter fra blandt andet mejeriindustrien.

Tilsat nøje udvalgte – og i nogle tilfælde genetisk forbedrede – enzymer har vi kunnet lave en række forskellige HMO'er.

To eksempler gives her:

Når man laver ost, får man valle tilovers. Vallen indeholder blandt andet laktose og et protein, som hedder casein glykomakropeptid – forkortet CGMP.

På CGMP findes sialinsyre. I en lang række forsøg har vi vist, at sialinsyre kan flyttes fra CGMP til laktose ved hjælp af en type enzymer, som kaldes sialidaser. Det dannede produkt – laktose med sialinsyre – hedder sialyllaktose og hører til blandt de 10 mest udbredte HMO'er.

Vores forskning har blandt andet afdækket mulighederne for at forbedre sialidaser fra harmløse mikroorganismer, så processen bliver mere effektiv.

Både CGMP og laktose kan leveres i tonsvis fra mejeriindustrien. Blandet med nøje udvalgte sialidaser og viden om reaktionsbetingelser er det nu muligt at producere sialyllaktose i store mængder.

Citronskræller kan også bruges til at lave HMO

Citrusskræl er et andet industrielt restprodukt, der er interessant i HMO-sammenhæng.

Når citrusfrugterne er presset til juice, fragtes skrællerne til pektinfabrikken. Her ekstraheres pektin, som anvendes som fortykningsmiddel/geleringsmiddel i en lang række fødevarer under E-nummer 440.

Men udover pektin indeholder citrusskrællerne en andet stor fiberkomponent (kulhydrat), nemlig xyloglukan.

På citrusskrællens xyloglukan sidder fukose – et andet af de fem monosakkarider, der findes i HMO'er.

Vi har for nylig vist, at tilsat bestemte fukosidaser – en anden type enzymer – kan fukose flyttes fra xyloglukan til laktose. Produktet bliver 2'-fukosyllaktose – den mest udbredte HMO.

\ Læs mere

Stamceller fra modermælk skal erstatte stamceller fra fostre

Flaskebarnets fremtid er lys

At efterligne naturen og producere HMO med samme effektivitet og elegance som moderens mælkekirtler er altså ikke helt ligetil, og amning skal ikke erstattes.

Modermælkserstatninger er dog vidt udbredte, og det er vigtigt, at modermælkserstatninger er så sunde og så opbyggende for barnet som overhovedet muligt.

Vi er afgjort på vej mod en bedre modermælkserstatning, som i sidste ende gavner små børn langt ind i livet.

Denne artikel bygger på en række forskningsartikler af Birgitte Zeuner og Anne S. Meyer m.fl. Den forskning har de også populærformidlet i to artikler i tidsskriftet Dansk Kemi. Udvalgte forskningsartikler såvel som de to til Dansk Kemi kan findes i kildelisten herunder. Øvrige forskningsartikler kan findes her.