• Facebook
  • Instagram
  • KONTAKT
  • ANNONCERING
  • OM KEMIFOKUS
  • PARTNERLOGIN

KemiFOKUS

Fokus på kemi

  • Analytisk kemi
  • Arbejdsmiljø/Indeklima
  • Bioteknologi
  • Branchenyt
  • Energi
  • Fødevarekemi
  • Historisk kemi
  • Kemiteknik
  • Kemometri
  • Klima og miljø
  • Lovgivning og patenter
  • Medicinalkemi
  • Nanoteknologi
  • Organisk kemi
  • Klimateknologi

Fødevarekemi07. 06. 2022 | heidit

Oligosakkarider

Fødevarekemi07. 06. 2022 By heidit

– substrat til bakterierne i spædbarnets tarm.

Læs originalartiklen her

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 3, 2022 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder.

Af Louise M. Arildsen Jakobsen, Institut for Fødevarer, Aarhus Universitet

Metabolomics kan anvendes som et værktøj til at forstå den biokemiske aktivitet af bakterier fra spædbarnets tarm og hvordan de påvirkes af specifikke kulhydratsubstrater. Ny viden om, hvordan tarmbakterier omsætter disse kulhydrater til bioaktive metabolitter, kan bidrage til udvikling af modermælkserstatning, der understøtter spædbarnets naturlige tarmmikrobiota og bidrager til barnets sundhed, blandt andet ved at forhindre vækst af sygdomsfremkaldende bakterier.

Spædbarnets tarm er spækket med bakterier – og det er godt
Vores krop er dækket af bakterier, der er specielt udviklet til at leve i helt specifikke biologiske nicher, såsom vores næsebor, vores hud og i mundhulen. Særligt mange bakterier har taget ophold i tyktarmen, hvor de blandt andet lever af præbiotika (se faktaboks 1), der kommer fra den mad, vi indtager. Bakterierne i tyktarmen har stor betydning for menneskets sundhed gennem deres produktion af kemiske forbindelser og metabolitter samt gennem interaktion med tarmvævet.
De første 1.000 dage af et barns liv (fra undfangelse til to års fødselsdag) er en særlig vigtig periode i forhold til at udvikle barnets tarmbakterier og sikre barnet en sund udvikling [1,2]. Hos spædbørn er der især fokus på mælkesyrebakterier såsom bifidobakterier og lactobacilli. Mælkesyre nedsætter tarmens pH og det ændrede kemiske miljø forhindrer vækst af sygdomsfremkaldende bakterier.

Modermælk – det hvide vidunder
Modermælk er spækket med vigtige næringsstoffer og bioaktive forbindelser til det nyfødte spædbarn. Indholdet af laktose, fedt og protein medvirker til, at barnet vokser og tager på. Den mælk, som moderen danner, er nøje målrettet spædbarnets behov. Man skulle tro, at alle indholdsstofferne i modermælk blev udnyttet til fulde af spædbarnet, men sådan er det ikke. Humane mælke-oligosakkarider (HMO) er det tredjestørste indholdsstof i modermælk og nedbrydes ikke af spædbarnet, men passerer fordøjelsessystemet og ender i tyktarmen, hvor det fungerer som næring for gavnlige bakterier og beskytter mod sygdomsfremkaldende bakterier. HMO er præbiotiske kulhydrater, hvilket vil sige, at de stimulerer væksten af gavnlige tarmbakterier. I de første dage efter fødsel er koncentrationen i modermælken >10 g/L, hvorefter koncentrationen falder til et stabilt niveau på ~4 g/L [3,4].
HMOer består af en laktoseenhed i den reducerende ende, som af β-glukosid-bindinger forlænges med galaktose, og N-acetylglucosamin-enheder, hvilket danner en lineær eller forgrenet struktur [3] (figur 1). De terminale positioner kan være udstyret med fukose- eller sialylsyre-enheder, som sidder i α-position. Størstedelen (70-90 procent) af HMOerne i modermælk er neutrale med eller uden fukose i terminalposition, herunder kan nævnes lacto-N-tetraose (LNT) og 2-fukosyllaktose (2’FL) [4]. De sialylerede HMOer udgør de resterende 10-30 procent af HMOerne, hvoraf 6’-sialyllaktose og 3’-sialyllaktose findes i den største koncentration [4]. Analytiske studier baseret på massespektrometri har anslået, at der findes omtrent 200 forskellige HMOer, hvoraf strukturen af lidt over halvdelen er karakteriseret og beskrevet i litteraturen [5]. Det særlige ved oligosakkarider fra modermælk er, at selvom kæderne er korte, så fungerer de stadig som præbiotika, fordi bindingerne, der holder dem sammen, kun kan brydes med særlige enzymer.

Fødevarekemisk viden om oligosakkarider bidrager til at forbedre modermælkserstatning
Der er spædbørn, der af den ene eller den anden grund ikke får modermælk. Det er svært at efterligne naturen, og forskning viser også, at der er stor forskel på tarmbakteriernes sammensætning hos børn, der har fået henholdsvis modermælk og modermælkserstatning [6,7]. Hvor de ammede børn har en simpel sammensætning med lav diversitet af tarmbakterier domineret af bifidobakterier og lactobacilli, er sammensætningen hos børn, der har fået modermælkserstatning mere kompleks [8,9], hvilket kan medføre forøget risiko for sygdom, fordi tarmen ikke er blevet modnet tilstrækkeligt, før den udsættes for komplekse påvirkninger [1].
Det er derfor vigtigt at undersøge kilder til præbiotiske kulhydrater, som tilnærmer sig effekten af de oligosakkarider, som findes naturligt i modermælk. De simpleste oligosakkarider kan produceres i laboratoriet, mens det endnu ikke er muligt at producere de mere komplekse oligosakkarider i kommerciel skala [10]. Oligosakkarider fra komælk er grundlæggende opbygget på samme måde som HMOerne, men findes i meget lavere koncentration i mælken og derudover er der kun omkring 40-50 oligosakkarider identificeret i komælk [11,12]. Modermælk og komælk har mindst 10 oligosakkaridstrukturer til fælles, men i komælk er det dog 3’-sialyllaktose og 6’-sialyllaktose, der dominerer, hvorimod neutrale eller fukosylerede oligosakkarider kun forekommer i små mængder [13]. Koncentrationen af oligosakkarider er relativt lav i komælk og derfor kan det ikke betale sig at oprense dem direkte fra mælken. Forskere har arbejdet målrettet på at løse denne udfordring, og det viser sig, at oligosakkarider findes i valle, der er et restprodukt fra osteproduktion. Ved hjælp af ultrafiltrering er det lykkedes at oprense oligosakkariderne til en koncentration, der kan bruges til at teste effekterne i modelforsøg i laboratoriet [14].

Bifidobakterierne skyder med skarpt
Ved at anvende en bakteriekultur bestående af otte bakteriestammer (figur 2), som er særligt velkarakteriserede og velkendte i spædbørns tyktarm, har vi undersøgt, hvordan bakterier påvirker hinanden for at opnå detaljeret viden om effekterne af oligosakkarider på bakteriernes biokemiske aktivitet og vækst i et komplekst system [15]. Bakteriekulturen indeholder blandt andet bifidobakterier, som hører til de ønskede bakterier i spædbarnets tarm, samt clostridier, der er potentielt sygdomsfremkaldende. Når bifidobakterier fermenterer kulhydrater i tarmen, dannes forskellige syrer, herunder kortkædede fedtsyrer og organiske syrer. Mængden af ikke-metaboliserede glykaner, kortkædede fedtsyrer og organiske syrer kan bruges som et direkte mål for, hvor aktiv tarmbakterierne er.
Ved at anvende kernemagnetisk resonans (NMR) spektroskopi som metabolomics-metode har det været muligt at karakterisere den biokemiske aktivitet af bakterierne under forskellige betingelser. Anvendelsen af metabolomics har gjort det muligt på én og samme tid at bestemme et meget bredt sæt af metabolitter og dermed opnå indblik i, hvor biokemisk aktive bakterierne er ved tildeling af forskellige substratsammensætninger. Resultaterne fra et modelforsøg, der specifikt undersøgte interaktioner mellem bifidobakterier og clostridia viste, at oligosakkariderne fra komælk i kombination med laktose stimulerede de gavnlige Bifidobacterium longums evne til at danne metabolitter såsom mælkesyre og eddikesyre, og at dette forhindrede sygdomsfremkaldende bakteriers evne til at nedbryde de selvsamme kulhydrater på trods af, at Clostridium perfringens har de nødvendige enzymer [16] (figur 3).  
En af de vigtige mekanismer, der har relevans i forhold til undersøgelser af HMOernes virkninger på tarmmikobiotaen, er mikrobe-mikrobe-vekselvirkninger (se faktaboks 2), såsom cross-feeding af glykaner. Derudover kan de kortkædede fedtsyrer og organiske syrer beskytte mod diarré og bidrage til et sundere tarmvæv (mikrobe-vært-vekselvirkninger). Syrerne kan også sænke pH i tarmen. En lav pH-værdi i tarmen beskytter mod infektion med sygdomsfremkaldende bakterier.
Resultaterne fra in vitro modelforsøgene kan medvirke til at forbedre sammensætning af modermælkserstatning, så de børn, der ikke får modermælk, også kan få gavn af oligosakkarider og dermed en sund udvikling af tarmens bakteriesammensætning og beskyttelse mod infektioner. Perspektiverne er, at vi en dag vil have kortlagt, hvordan vi nøjagtigt skal sammensætte modermælkserstatning for at lave målrettede ændringer i sammensætningen af tarmbakterierne.
Denne artikel beskriver data fra Louise M.A. Jakobsens ph.d.-projekt, som blev udført i samarbejde med Arla Foods Ingredients P/S.

E-mail:
Louise M. Arildsen Jakobsen: loujak@food.au.dk

Referencer
1. Laursen M.F., Bahl M.I., Michaelsen K.F., Licht T.R. First Foods and Gut Microbes. Front microbio. Frontiers Media SA; 2017; 8.
2. Selma-Royo M., Tarrazó M., García-Mantrana I., Gömez-Gallego C., Salminen S., Collado M.C. Shaping Microbiota During the First 1000 Days of Life. Springer; 2019.
3. Sela D.A., Mills D.A. Nursing our microbiota: molecular linkages between bifidobacterial and milk oligosaccharides. Trends Microbio. 2010;18(7):298-307.
4. Ten Bruggencate S.J.M., Bovee-Oudenhoven I.M.J., Feitsma A.L., van Hoffen E., Schoterman M.H.C. Functional role and mechanisms of sialyllactose and other sialylated milk oligosaccharides. Nutr Rev. 2014;72(6):377-89.
5. Ninonuevo M.R., Park Y., Yin H., Zhang J., Ward R.E., Clowers B.H., et al. A strategy for annotating the human milk glycome. Journal of agricultural and food chemistry. ACS Publications; 2006;54(20):7471-80.
6. Wang M., Li M., Wu S., Lebrilla C.B., Chapkin R.S., Ivanov I., et al. Fecal microbiota composition of breast-fed infants is correlated with human milk oligosaccharides consumed. J Pediatr Gastroenterol Nutr. NIH Public Access; 2015;60(6):825-33.
7. Charbonneau M.R., O’Donnell D., Blanton L.V., Totten S.M., Davis J.C., Barratt M.J., et al. Sialylated milk oligosaccharides promote microbiota-dependent growth in models of infant undernutrition. Cell. Elsevier; 2016;164(5):859-71.
8. Harmsen H.J., Wildeboer-Veloo A.C., Raangs G.C., Wagendorp A.A., Klijn N., Bindels J.G., et al. Analysis of intestinal flora development in breast-fed and formula-fed infants by using molecular identification and detection methods. J Pediatr Gastroenterol Nutr. LWW; 2000;30(1):61-7.
9. Lim E.S., Wang D., Holtz L.R. The Bacterial Microbiome and Virome Milestones of Infant Development. Trends Microbiol. Elsevier; 2016;24(10):801-10.
10. Zeuner B., Meyer A.S. På vej mod bedre modermælkserstatning. Dansk Kemi. TechMedia A/S; 2018;99(2):14-7.
11. Tao N., DePeters E., Freeman S., German J., Grimm R., Lebrilla C.B. Bovine milk glycome. J Dairy Sci. Elsevier; 2008;91(10):3768-78.
12. Aldredge D.L., Geronimo M.R., Hua S., Nwosu C.C., Lebrilla C.B., Barile D. Annotation and structural elucidation of bovine milk oligosaccharides and determination of novel fucosylated structures. Glycobiology. Soc Glycobiology; 2013;23(6):664-76.
13. Robinson R.C. Structures and metabolic properties of bovine milk oligosaccharides and their potential in the development of novel therapeutics. Frontiers in nutrition. Frontiers; 2019;6:50.
14. Barile D., Tao N., Lebrilla C.B., Coisson J-D., Arlorio M., German J.B. Permeate from cheese whey ultrafiltration is a source of milk oligosaccharides. Int Dairy J. Elsevier; 2009;19(9):524-30.
15. Jakobsen L.M., Sundekilde U.K., Andersen H.J., Nielsen D.S., Bertram H.C. Lactose and Bovine Milk Oligosaccharides Synergistically Stimulate B. longum subsp. longum Growth in a Simplified Model of the Infant Gut Microbiome. J Proteome Res. ACS Publications; 2019;18(8):3086-98.
16. Jakobsen L., Maldonado-Gómez M.X., Sundekilde U.K., Andersen H.J., Nielsen D.S., Bertram H.C. Metabolic Effects of Bovine Milk Oligosaccharides on Selected Commensals of the Infant Microbiome-Commensalism and Postbiotic Effects. Metabolites. Multidisciplinary Digital Publishing Institute; 2020;10(4):167.
17. Gibson G.R., Hutkins R.W., Sanders M.E., Prescott S.L., Reimer R.A., Salminen S.J., et al. The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) consensus statement on the definition and scope of prebiotics. 2017.
18. Turroni F., Duranti S., Milani C., Lugli G.A., van Sinderen D., Ventura M. Bifidobacterium bifidum: a key member of the early human gut microbiota. Microorganisms. Multidisciplinary Digital Publishing Institute; 2019;7(11):544.
19. Belenguer A., Duncan S.H., Calder A.G., Holtrop G., Louis P., Lobley G.E., et al. Two routes of metabolic cross-feeding between Bifidobacterium adolescentis and butyrate-producing anaerobes from the human gut. Appl Environ Microbiol. 2006;72(5):3593-9.

Skrevet i: Fødevarekemi

 

Seneste nyt fra redaktionen

Ferietiden er over KemiFokus

Branchenyt29. 06. 2022

I den næste måneds tid holder KemiFokus ferielukket, men vi er tilbage onsdag den 3. august

Ser bare Tour de France – med god klima-samvittighed

Klima og miljø27. 06. 2022

Når verdens største cykelløb kommer til landet om nogle dage, er det et kæmpe arrangement, der er stablet på benene. Nogle vil måske have det lidt svært med den sammenhæmg. For mens cyklen er klimasmart, er hele Tour-karavanen det jo ikke. De skal bl.a. flyves frem og tilbage, så er den

Fiber-flaske kommer et skridt tættere på

Klima og miljø27. 06. 2022

I løbet af sommeren vil forbrugere i otte europæiske lande få mulig for at teste deres Fiber Bottle, der blev præsenteret ved “C40 World Mayors Summit” i 2019, men egentligt har udviklingen været i gang siden 2015. Fiber Bottle-flasken, som Carlsberg nu vil teste i otte europæiske lande (Danmark,

Fra bøvlet etiket-bagpapir til isoleringsmateriale

Branchenyt27. 06. 2022

Det silikone-belagt bagpapir fra etiketter har alle dage været noget bøvlet, hvis man tale om genanvendelse. Men nu er der lys forude, for det er lykkedes for virksomhederne UPM Raflatac, Inosence Polyol Oy og Finnfoam at finde en metode, hvor papiret ender sine dage som isoleringsmateriale.

Et skridt tættere på at kunne nedfryse organer

MedicinalkemiTop24. 06. 2022

Australske forskere har opfundet en slags frostvæske, der skulle gøre dem i stand til at nedfryse organer, ligesom vi kender det var fx æg og sæd. Forskerholdet opdagede, at et såkaldt kryobeskyttelsesmiddel bestående af prolin og glycerol, var effektivt til alle fire testede celletyper,

Epilepsi-medicin kan måske hjælpe patienter med tilstanden NF1

AktueltMedicinalkemi24. 06. 2022

Lægemidlet Lamotrigin, der gives mod både epilepsi og såkaldt stemningsstabiliserende medicin ved bipolar lidelse, har vist sig måske at have en tredje funktion. Det viser et nyt forskningsresultat. Lægemidlet ser ud til at kunne stoppe tumorvæksten ved tilfælde af neurofibromatose type 1 (NF1).

Første carbon-nanobånd i Möbius-form

AktueltNanoteknologi23. 06. 2022

En række forskere er lykkedes med at fremstille et carbon nanobånd med en Möbius-struktur. Et Möbius-bånd har kun én overflade og en kant. Möbius kulstof nanobåndet var et drømmemolekyle i det videnskabelige samfund, efter vi rapporterede den første kemiske syntese af et kulstof nanobånd - et

Glemt reaktor-type giver massevis af energi

Energi22. 06. 2022

Atomaffald lyder som noget ubrugeligt, men affaldet er smækfyldt med energi. Faktisk kan den nuværende mængde atomaffald i USA forsyne netop USA med energi i de næste cirka 100 år. Hemmeligheden, eller rettere den glemte reaktortype, har været kendt siden 1950´erne, og Experimental Breeder

Uddannelse i kvantevidenskab er lige på trapperne

AktueltBranchenyt21. 06. 2022

Kvantevidenskab er stærkt på vej over det meste af verden, og for at kunne holde trit, er Københavns Universitet og DTU gået sammen om at åbne den første uddannelse i kvantevidenskab. Endnu er kvantevidenskaben ikke slået igennem, men der arbejdes hårdt på kvantecomputere. Fx har DTU anvendt

Gavekort fik unge voksne til at nedtone risiciene ved Covid-19

Branchenyt21. 06. 2022

Da covid-19 hærgede tidligere, var mange af de sociale aktiviteter lukket med. Men nu viser ny svensk forskning, at man alene ved hjælp af et gavekort kunne få unge voksne i Sverige, til at nedtone risiciene ved pandemien - så de kunne komme på café og få brugt et gavekortet. Det viser en ny

Tilmeld Nyhedsbrev


Arkiv over seneste nyhedsbreve




Få fuld adgang til indlægning af egne pressemeddelelser...
Læs mere her

/Nyheder

  • DENIOS ApS

    Hvordan tjekker du, om dit lithiumbatteri er defekt?

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Skruevakuumpumper til Arc PVD Coating

  • Din foretrukne samarbejdspartner indenfor salg, service og kalibrering af laboratorieudstyr

    Service og kalibrering

  • Mikrolab Aarhus A/S

    Mikrolab Opvaskestativer

  • DENIOS ApS

    Gør din opbevaring og transport af gasflasker sikrere med ét redskab

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Vakuumteknologi forbedrer egenskaberne i fjernvarmenettet

  • LABDAYS – Fagmesse for Laboratorieteknik

    GRATIS Adgangskort til LabDays

  • Drifton

    Peristaltisk pumpe med høj præcision og innovativt flerkanals pumpehoved

  • DENIOS ApS

    Tre ting, du bør tjekke, inden du skyder sommerferien i gang

  • Bisco Vægte A/S

    Få dine vejeresultater over på PC

Vis alle nyheder fra vores FOKUSpartnere ›

Seneste Nyheder

  • Ferietiden er over KemiFokus

    29.06.2022

  • Ser bare Tour de France – med god klima-samvittighed

    27.06.2022

  • Fiber-flaske kommer et skridt tættere på

    27.06.2022

  • Fra bøvlet etiket-bagpapir til isoleringsmateriale

    27.06.2022

  • Et skridt tættere på at kunne nedfryse organer

    24.06.2022

  • Epilepsi-medicin kan måske hjælpe patienter med tilstanden NF1

    24.06.2022

  • Første carbon-nanobånd i Möbius-form

    23.06.2022

  • Glemt reaktor-type giver massevis af energi

    22.06.2022

  • Uddannelse i kvantevidenskab er lige på trapperne

    21.06.2022

  • Gavekort fik unge voksne til at nedtone risiciene ved Covid-19

    21.06.2022

  • Ny metode kan lettere opdage kromosom-fejl

    21.06.2022

  • Kastede corona nogle gode idéer af sig?

    21.06.2022

  • Et billigt jern-mineral, CO2 fra atmosfæren og sollys er vejen til myresyre-brændstof

    20.06.2022

  • Langt flere mænd end tidligere antaget har ekstra kønskromosomer

    14.06.2022

  • Bæredygtigt landbrug kræver en helhedsorienteret vision

    14.06.2022

Alle nyheder ›

Læs Dansk Kemi online

Annoncering i Dansk Kemi

KONTAKT

TechMedia A/S
Naverland 35
DK - 2600 Glostrup
www.techmedia.dk

Telefon: +45 43 24 26 28
E-mail: info@techmedia.dk

Privatlivspolitik
Denne hjemmeside benytter cookies. Acceptér Afvis Læs mere om vores brug af cookies her: Brug af cookies
Privacy & Cookies Policy

Privacy Overview

This website uses cookies to improve your experience while you navigate through the website. Out of these, the cookies that are categorized as necessary are stored on your browser as they are essential for the working of basic functionalities of the website. We also use third-party cookies that help us analyze and understand how you use this website. These cookies will be stored in your browser only with your consent. You also have the option to opt-out of these cookies. But opting out of some of these cookies may affect your browsing experience.
Necessary
Altid aktiveret
Necessary cookies are absolutely essential for the website to function properly. This category only includes cookies that ensures basic functionalities and security features of the website. These cookies do not store any personal information.
Non-necessary
Any cookies that may not be particularly necessary for the website to function and is used specifically to collect user personal data via analytics, ads, other embedded contents are termed as non-necessary cookies. It is mandatory to procure user consent prior to running these cookies on your website.
GEM & ACCEPTÈR