Fødevareforskning forebygger sygdom hos spædbørn

Man har længe vidst, at børn, som får modermælkserstatning, generelt ikke er lige så sunde som børn, der bliver ammet, og forskning har vist, at sammensætningen af modermælkserstatning er meget vigtig for børnenes sundhed og trivsel. Dereck Chattertons forskning handler om den effekt mælkeproteiner og aminosyrer har på tarmen hos nyfødte, og om hvordan forarbejdningen af modermælkserstatningen påvirker børnenes helbred.

”Selvom modermælkserstatninger i dag bruges med god effekt, når børn ikke kan ammes, kan varmbehandling ændre strukturen af mælkeproteiner, så effekten af de bioaktive stoffer ændres, hvilket kan føre til, at nogle proteiner mister deres virkning. Når proteinerne indtages, skal de fordøjes for at frigøre essentielle aminosyrer og bioaktive peptider (små kæder af aminosyrer, red.). Vi kigger derfor bl.a. på fordøjelsen af proteinerne, for at forstå hvordan de bidrager til et spædbarns sundhed, og hvordan varmbehandlingen påvirker proteinernes struktur og stabilitet under fordøjelsen,” siger lektor ved Institut for Fødevarevidenskab på Københavns Universitet, Dereck Chatterton.

Både modermælk og komælk, som modermælkserstatning laves af, indeholder mange vigtige bioaktive stoffer, der er essentielle for spædbørns vækst og immunforsvar. Der er dog bl.a. den forskel på modermælk og modermælkserstatning, at proteinerne i modermælkserstatningen varmebehandles ved hjælp af pasteurisering og spraytørring.

Forskningen er et eksempel på, at der indenfor fødevarevidenskaben i de senere år er kommet et større fokus på fødevarernes forarbejdning i forhold til sundhed og helbred, men også på, hvor kompleks forskningen er blevet, og hvor vigtige tværfaglige samarbejder er blevet.

Isolering af Alfa-Lactalbumin var startskuddet for en ny generation af modermælkserstatning

I 1999 begyndte Dereck Chatterton som den første erhvervs-Ph.d. hos Arla Foods Ingredients (AFI), hvor man dengang – såvel som i dag – producerede store mængder af ostevalle, som er et biprodukt af osteproduktionen. Vallen blev bl.a. brugt til at isolere ingredienserne, der tilsættes modermælkserstatning. Proteinandelen i disse modermælkserstatninger var dog ikke optimal, for mens modermælk har et proteinindhold på mellem 0,9 og 1,1 gram per 100 milliliter, havde modermælkserstatning på daværende tidspunkt et noget højere proteinindhold på mellem 1,6 og 1,8 gram per 100 milliliter.

”Fra børnelægerne hørte vi, at proteinindholdet burde formindskes – problemet var bare, at når man sænkede proteinindholdet, blev indholdet af næringsrige aminosyrer også lavere,” fortæller Dereck Chatterton.

AFI ville se, om de kunne isolere et protein fra vallen, Alfa-Lactalbumin, som også findes i modermælk i høje koncentrationer, og om det kunne bruges til at forbedre proteinsammensætningen i modermælkserstatning.

”Vi begyndte at isolere Alfa-Lactalbumin, som er meget rigt på essentielle aminosyrer. Det skulle testes i laboratorieskala og herefter i processkala, og det tog mere end fire år, da vi samtidigt skulle finde frem til en mild forarbejdning, der kunne bevare proteinets struktur så oprindelig som mulig, så den i højere grad kom til at ligne proteinstrukturen i modermælken,” siger Dereck Chatterton.

En del af tiden tilbragte han i USA sammen med forskere fra University of California, Davis, hvor han afprøvede modermælkserstatning beriget med Alfa-Lactalbumin i preklinisk testning på nyfødte aber. Det viste sig, at den berigede modermælkserstatning, som nu havde et lavere proteinniveau, tillige kunne sikre en mere optimal aminosyre-profil, hvilket tydede på, at aberne, som fik modermælkserstatning, havde en fordøjelse og optagelse af aminosyrer, der mindede meget om de ammede abers.  Endvidere beskyttede den berigede modermælkserstatning også dyrene bedre mod infektioner.  Senere kliniske tests viste, at effekterne hos spædbørn var tilsvarende positive. En ny generation af modermælkserstatning blev en realitet – bl.a. på baggrund af denne forskning. Modermælkserstatning med Alfa-Lactalbumin er gradvis blevet mere efterspurgt, og AFI’s produktionsanlæg er blevet kraftigt udbygget for at kunne følge med efterspørgslen.

Råmælk kan måske forebygge alvorlig tarmbetændelse

Såvel mejeriindustrien som sundheds- og fødevareforskere håber fremover at kunne overføre flere af modermælkens gavnlige effekter til endnu en ny generation af modermælkserstatning, hvorfor man har isoleret andre ingredienser i vallen og forsket med henblik på i endnu højere grad, at få modermælkserstatning til at ligne den humane modermælk. Forskningen kan både være til gavn for spædbørn, der ikke kan ammes, og børn som fødes for tidligt.

Selv om modermælk er bedst for børn, der fødes til tiden, forholder det sig anderledes med for tidligt fødte børn. Her er produktionen af modermælk typisk forsinket, og da disse børn samtidig er født med lav kropsvægt, har de et øget behov for vækst.  Modermælken, eller alternativt donormælk, skal derfor suppleres med modermælkserstatning, som er speciallavet til for tidligt fødte børn, for at øge proteinindholdet. Dermed kan man nøje tilpasse ernæringen for at opnå optimal vækst og udvikling af tarmen og immunforsvaret. Dette er vigtigt, fordi både mavetarmsystemet og immunforsvaret hos børnene, ikke er færdigudviklet, hvilket også betyder, at de er i risiko for alvorlig betændelse i tarmsystemet.

”Årligt fødes 15 millioner børn for tidligt på verdensplan, og én million af disse børn dør kort tid efter fødslen af Nekrotiserende enterokolitis, som er en alvorlig betændelse i tarmsystemet. Mange af de overlevende børn får kognitive problemer senere i livet. For at forebygge denne tarmbetændelse er tidlig og korrekt ernæring af børnene essentiel,” siger Dereck Chatterton.

Varmebehandling ændrer effekten af nogle af de anti-inflammatoriske proteiner, så deres beskyttende effekter bliver mindre. Derfor kan det være en fordel at bruge et mælkeprodukt, som indeholder store mængder anti-inflammatoriske proteiner. Et af disse produkter er et tørret pulverprodukt lavet af råmælken fra kvæg. Råmælken er den mælk, koen producerer inden for de første 2-3 dage, efter den har kælvet. Den kaldes kolostrum, og er både mere rig på protein og bioaktive antistoffer samt på anti-inflammatoriske proteiner.

”Råmælken har vist sig at indeholde vigtige stoffer, der beskytter tarmen hos for tidligt fødte grise, samtidig med at den mindsker pro-inflammatoriske cytokiner, som er en gruppe proteiner, der kan forårsage betændelse,” siger Dereck Chatterton, der håber, at forskningen kan bidrage til at nedbringe antallet af børn, der bliver ramt af Nekrotiserende enterokolitis.

I forbindelse med denne forskning har Dereck Chatterton gennem de seneste syv år samarbejdet tæt med forskere på diverse projekter, som ledes af Institut for Klinisk Veterinær- og Husdyrvidenskab ved Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet på Københavns Universitet. Også den danske virksomhed, Biofiber-Damino A/S, som producerer det tørrede råmælks-pulverprodukt har været med i projekterne.

”Sammen har vi testet effekten af råmælk samt andre mælkeprodukter og ingredienser på for tidligt fødte grise i en international anerkendt model,” siger Dereck Chatterton.

Det tørrede råmælks-pulverprodukt er nu nået så langt i processen, at det testes på for tidlig fødte børn i Kina, Australien og flere steder i Europa – herunder i Danmark.

Forskning i flydende modermælkserstatning

I kommende projekter fokuserer forskerne også på flydende mælkeerstatninger til for tidligt fødte børn, som er lettere at anvende for sygehuspersonale end modermælkserstatning i pulverform.

”Den flydende modermælkserstatning skal UHT-behandles, og vores forskning skal undersøge, om nogle af de proteiner, der kan forebygge inflammation, lider skade under denne form for varmebehandling. Vi håber også at finde frem til, hvor længe den flydende modermælkserstatning vil kunne opbevares, uden produktet tager skade,” siger Dereck Chatterton.

Effekten af UHT behandlingen testes også på nye modermælksingredienser.

”Forskningen vil vise, om vi kan mindske skaderne fra UHT-behandlingen gennem en mere skånsom forarbejdning, der kan bibeholde eller forbedre ingredienserne,” siger Dereck Chatterton.

Arbejdet med at forbedre modermælkserstatningen er med andre ord langt fra færdigt, og forskningen er i dag en kompliceret blanding af cellestudier i reagensglas, dyrestudier samt proteomics (avancerede proteinanalyser i massespektrometer), der tilsammen kan afsløre proteiners effekt i dyr og menneskers fordøjelsessystem og deres indflydelse på spædbørns og for tidligt fødte børns sundhed.

Emner