En forskergruppe på DTU Kemiteknik har fremstillet nogle sjældne sukkerstrukturer, som findes i modermælk, og som menes at have sundhedsfremmende egenskaber.
Modermælk indeholder store mængder meget specielle kulhydrater, som er unikke for vores art. Deres egenskaber er ikke afdækket til fulde, men man mener, at de spiller en vigtig rolle i sygdomsforebyggelse og udvikling af de kognitive egenskaber hos spædbarnet. På DTU Kemiteknik er det lykkedes en forskergruppe at fremstille 10 gram af disse kulhydrater, hvis helbredsfremmende egenskaber industrien og videnskaben har store forhåbninger til.
Modermælk medvirker bl.a. til opbygning af barnets helbredsmæssige sunde tarmflora. Desuden er modermælkens kulhydrater med til at udvikle de nyfødtes immunsystem. Kulhydraterne kan også forhindre sygdomsfremkaldende bakterier som f.eks salmonella og campylobacter i at forårsage sygdom hos barnet, og man mener, at de kan forhindre overførsel af hiv-virus fra mor til barn.
Der findes et par hundrede forskellige molekylære kulhydratstrukturer i modermælk, men det vides ikke, om det er nogle få, meget potente strukturer, eller samspillet mellem dem alle, som fører til den sygdomsforbyggende effekt.
Industrien og videnskaben verden over har indledt et kapløb om at komme først med en metode til at producere kulhydratstrukturerne uden for menneskekroppen. Dels for at kunne forske i kulhydraternes egenskaber, dels for at udnytte dem i f.eks. produktionen af modermælkserstatning.
Det noget større perspektiv er at udnytte dem i andre sammenhænge f.eks. i fødevareproduktionen, så flere mennesker får glæde af kulhydraternes helbredsfremmende egenskaber gennem funktionelle fødevarer.
Patenteret enzym
I professor Jørn Dalgaard Mikkelsens forskergruppe på DTU Kemiteknik er det ved hjælp af skræddersyede enzymer lykkedes at fremstille mere end ti gram af de sjældne sukkerstrukturer, bl.a. sialyllaktose. Det har krævet fire års intensivt arbejde at få designet enzymerne til at fungere i den bio-katalytiske proces.
”Sukkeret er meget svært at fremstille,” lyder den korte udgave fra Jørn Dalgaard Mikkelsen, når han forklarer om sin forskning i modermælkens sukkerstrukturer.
Den mellemlange udgave lyder således:
”For at fremstille sialyllaktose skal man bruge laktose (mælkesukker, red.), som findes mange steder bl.a. i komælk. Laktosen skal ”dekoreres” med sialinsyre, som er en meget sjælden sukkerbyggesten. Derfor har vi kigget efter nogle donormolekyler – altså nogle naturlige kilder, hvorfra vi kunne udvinde sialinsyre,” forklarer professoren.
Den naturlige kilde til sialinsyre fandt forskerne i valle, som er et restprodukt i osteproduktionen. Men de to sukkerstrukturer – laktose og sialinsyre – forbindes ikke bare af sig selv, når de blandes.
”Stofferne skal aktiveres, før de forbindes i et enkelt molekyle. Der skal være en katalysator til stede, og der har vi opfundet et enzym, der efter molekylært design kan få bio-katalysen til at ske. Enzymet kan flytte sialinsyren fra vallen og forbinde det med laktosen.”
Fundet af enzymet har ført til et patent midt i 2013, og nu er forskergruppen teknisk set klar til at skalere produktionen af sialyllaktose op. Der er dog stadig tale om en bekostelig produktion, så der fokuseres på en økonomisk bæredygtig proces.
Samtidig forsøger forskergruppen på DTU Kemiteknik at fremstille en af de andre sukkerstrukturer fra modermælken, nemlig fucosyllaktose, der rummer de samme udfordringer som sialyllaktosen: Forskerne skal finde nogle naturlige kilder, hvor man kan hente byggestenene, for derefter at opfinde en metode til at få dem sat sammen igen til det eftertragtede sukker.
Professor Jørn Dalgaard Mikkelsens forskning går hånd i hånd med forskningen i professor Anne Meyers forskningsgruppe på samme institut, der også leder efter metoder til at fremstille molekylære strukturer med sundhedsfremmende egenskaber.