新的研究发现了一个可能的解决方案，以弥补婴儿配方奶粉和母乳之间的营养差距。通过对植物进行编程，使其生产人乳中发现的多种有益糖类，该研究为创造更健康且更经济的婴儿配方奶粉提供了可能。此外，它还可能导致为成年人提供营养更丰富的非乳制植物奶。全球约75%的婴儿在头六个月依赖婴儿配方奶粉，作为他们主要的营养来源或补充母乳。然而，目前的配方选项并不含有与母乳相同的营养成分。
重新创造母乳的完整营养成分。
这部分是因为人乳含有约200种独特的益生元糖分子，这些分子有助于疾病预防并促进有益肠道细菌的生长。然而，大多数这些糖类的生产仍然具有挑战性，甚至是不可能的。
加州大学伯克利分校和加州大学戴维斯分校的研究人员领导的新发现展示了转基因植物如何帮助弥合这一差距。
在最近发表在《自然食品》期刊上的一项研究中，研究小组重新编程植物, 他们表示：“如果我们能将植物制造复杂糖类的能力转移到酵母中，我们就可以以一种成本效益高且可持续的方式生产这些有价值的分子。” 传统的人乳低聚糖生产方法涉及从母乳中提取，这不仅昂贵而且限制了其供应。通过使用酵母从植物中生产这些糖，研究人员希望创建一种更具规模化和经济性的方法，以获得人乳低聚糖。这可能导致更健康的婴儿配方奶粉的开发，以及为成年人提供更有营养的非乳制植物奶。酵母是一种真菌，数百年来一直用于面包、啤酒和葡萄酒的生产，使其成为大规模生产复杂糖类的可行候选者。研究人员成功地工程化酵母，使其能够生产多种人乳低聚糖，使其成为传统从母乳提取方法的有前景替代方案。通过利用植物自然产生复杂糖的能力，研究人员开启了以更可持续和经济的方式生产人乳低聚糖的新可能性。这可能对婴儿配方奶粉行业产生重大影响，并为那些寻求非乳制植物奶选择的人们提供选择。研究人员希望通过利用酵母从植物中生产这些糖，使这些有价值的分子更加可得且经济实惠，最终为婴儿和成年人提供更健康和更可持续的选择。“植物已经具备糖代谢，那么为什么不将其重新引导以生产人乳低聚糖呢？”
所有复杂糖，包括人乳低聚糖，都是由称为单糖的简单糖构建块构成的。这些单糖可以以不同方式连接，形成糖链和分支链。人乳低聚糖的独特之处在于将这些简单糖连接在一起的特定规则。
为了将植物转变为人乳低聚糖的生产者，研究的首席作者Collin Barnum修改了负责该过程的基因。负责形成这些特定连接的酶由Shih识别。他随后与加州大学戴维斯分校的Daniela Barile、David Mills和Carlito Lebrilla合作，将基因插入到与烟草亲缘关系密切的Nicotiana benthamiana植物中。结果是，转基因植物产生了11种已知的人乳低聚糖，以及多种具有类似连接模式的复杂糖。Shih表示：“我们制造了所有三大类人乳低聚糖。据我所知，没人曾展示过在单一生物体中可以同时制造这三种类型。”Barnum专注于开发一种稳定供应的N. benthamiana植物，专门设计用于生产一种称为LNFP1的人乳低聚糖。LNFP1是一种特别有益的五单糖长的人乳低聚糖，使用传统的微生物发酵方法大规模生产具有挑战性。Barnum是在加州大学戴维斯分校学习时进行这项研究的，他认为，通过创建更复杂的人乳低聚糖，他们可以解决行业当前无法解决的问题。目前，由于现有方法的限制，只有少数人乳低聚糖可以大规模生产。低聚糖可以通过修改的E. coli细菌生产。然而，从有害副产品中分离出有用分子是昂贵的，仅有少数婴儿配方奶粉中含有这些糖。Shih和Barnum，以及合作者Minliang Yang，在北卡罗来纳州立大学进行了一项研究，以确定大规模从植物生产人乳低聚糖的成本。他们发现，这可能比使用微生物平台更具成本效益。“想想看，把所有的人乳低聚糖都放在一株植物中。然后你可以简单地磨碎植物，一次性提取所有低聚糖，然后直接添加到婴儿配方奶粉中，”Shih表示。“在实施和商业化过程中会面临许多挑战，但这是我们正在努力实现的主要目标。”
该研究的其他作者包括来自加州大学戴维斯分校的Bruna Paviani、Garret Couture、Chad Masarweh、Ye Chen、Yu-Ping Huang、David A. Mills、Carlito B. Lebrilla和Daniela Barile；来自加州大学伯克利分校的Kasey Markel；以及来自北卡罗来纳州立大学的Minliang Yang。
这项研究得到了国家卫生研究院（NIGMS T32训练计划）和美国农业部的支持。能源部和国家补充和综合健康中心在R00AT009573项目上进行了合作。
