FØDEVAREKEMI n anden grund ikke får modermælk. Det er svært at efterligne naturen, og forskning viser også, at der er stor forskel på tarm bakteriernes sammensætning hos børn, der har fået henholdsvis modermælk og modermælkserstatning [6,7]. Hvor de ammede børn har en simpel sammensæt ning med lav diversitet af tarmbakterier domineret af bifidobakterier og lacto bacilli, er sammensætningen hos børn, der har fået modermælkserstatning mere kompleks [8,9], hvilket kan medføre for øget 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 oligosak karider, som findes naturligt i moder mælk. De simpleste oligosakkarider kan produceres i laboratoriet, mens det endnu ikke er muligt at producere de mere komplekse oligosakkarider i kom merciel 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’-sia lyllaktose og 6’-sialyllaktose, der domi nerer, hvorimod neutrale eller fukosyle rede oligosakkarider kun forekommer i små mængder [13]. Koncentrationen af oligosakkarider er relativt lav i komælk og derfor kan det ikke betale sig at op rense dem direkte fra mælken. Forskere har arbejdet målrettet på at løse denne udfordring, og det viser sig, at oligosak karider findes i valle, der er et restpro dukt 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 be stående 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 bakteri ernes 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, herun Figur 3. Den alifatiske region af 1 H NMR-spektre opnået fra supernatant fra 24 timers fermentering af medie indeholdende 1 procent oligosakkarid fra komælk plus laktose. Farverne af spektrene indikerer, hvilken bakterie der har været til stede: grå (top): ingen bakterie/sterilt medie, sort (2. fra top): Clostridium perfringens , mørkeblå (3. fra top): Clostridium perfringens i prefermenteret Bifidobacterium longum subsp. longum medie, derefter blå (nederst): Bifidobacterium longum subsp. longum . Dette spektrum viser, hvordan C. perfringens (sort) kan metabolisere 3’-sialyllaktose, dog ikke hvis mediet først har været fermenteret med B. longum (mørkeblå). Dette tyder på, at metabolitter fra B. longum hindrer C. perfringens’ evne til at metabolisere denne oligosakkarid. der kortkædede fedtsyrer og organiske syrer. Mængden af ikke-metaboliserede glykaner, kortkædede fedtsyrer og or ganiske syrer kan bruges som et direkte mål for, hvor aktiv tarmbakterierne er. Ved at anvende kernemagnetisk reso nans (NMR) spektroskopi som metabo lomics-metode har det været muligt at karakterisere den biokemiske aktivitet af bakterierne under forskellige betin gelser. 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 substratsammen sætninger. Resultaterne fra et modelfor søg, der specifikt undersøgte interakti n Faktaboks 1 - Præbiotika Præbiotika er kulhydrater, der passerer fordøjelsessystemet uden at blive ned brudt, men i tyktarmen omsættes de af tarmbakterierne, der forøges i antal og producerer metabolitter, som har en gavnlig virkning på tarmsystemet. Præbiotika er defineret af International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) [17] som: ”et substrat, der selektivt udnyttes af værtsmikroorganismer, hvilket resulterer i en sundhedsgevinst”. Galaktooligosakkarider (GOS) og fruktooligosakkarider (FOS) er velunder søgte præbiotika, som anvendes i modermælkserstatning. Disse oligosakkarider bliver fortrinsvist nedbrudt af bifidobakterier, hvilket skyldes forholdet mellem struktur og funktion; bindingerne i GOS og FOS bliver fortrinsvist nedbrudt af enzymer af typen β -fructanosidase og β -galactosidase, som er udbredte i bifidobakterier. HMOer kategoriseres som præbiotika, idet indtagelse af modermælk medfører en forøgelse af HMO-omsættende bakterier Bifidobacteriaceae og Bacteroida- ceae . Glykosidaser (EC 3.2.1.X), herunder fukosidaser, sialidaser og galactosida ser, er nødvendige for omsætning af HMO-strukturer og selvom disse udskilles af en række bakterier i tarmen, indeholder bifidobakteriers genom særligt mange elementer, der sikrer en effektiv udnyttelse af oligosakkarider fra modermælk [3]. Bifidobakterier har således en særlig evne til at mobilisere HMOer ind i cellerne og har derfor en konkurrencemæssig fordel i forhold til andre medlemmer af tarmmikrobiotaen. Bifidobacterium longum subsp. infantis er den eneste bifido bakterie, der har alle enzymsystemer til at transportere og nedbryde alle HMO- strukturer [3]. Andre bifidobakterier er særligt tilpassede til at udnytte mindre dele af HMOerne. - Dansk Kemi, 103, nr. 3, 2022 11
Download PDF fil
Se arkivet med udgivelser af Dansk Kemi her
TechMedias mange andre fagblade kan læses her