它被称为世界上最完美的食物，并且有明确的证据表明它可以对抗疾病并建立更好的婴儿大脑。但即使经过数十年的研究，关于母乳如何发挥作用的知之甚少。为了帮助完成这一难题，美国国家标准与技术研究院(NIST)的化学家们正在建立一个图书馆，对这种惊人的，有时是神秘的体液的重要部分进行编目。

“我们希望尽可能多地找到关于牛奶的细节，因为它非常重要，但对其化学知之甚少，”负责NIST研究项目的化学家Connie Remoroza说。

Remoroza一直与NIST的质谱数据中心(MSDC)的其他人合作，分析一些牛奶中独特的糖类，即低聚糖。低聚糖是碳水化合物。它们通常包括3到10个单糖，例如葡萄糖，通过化学键连接在一起。科学家们了解到，它们在婴儿大脑发育和增强免疫力方面发挥了作用。

除了它们在牛奶中的存在外，低聚糖还存在于许多植物中，例如豆类，洋葱，小麦和芦笋。其中绝大多数在食用时不会被人体消化或吸收;相反，他们最终进入结肠。它们在那里发挥的作用仍然很大程度上未知，尽管许多人将它们称为益生元，因为它们被认为可以促进有益细菌的生长，从而为身体创造健康，功能性的微生物组。一些研究还表明，像寡糖这样的益生元可以帮助人体肠道中钙，镁和其他矿物质的吸收。

Remoroza和她的科学家们正在建立的NIST图书馆将作为那些想要进一步研究这一主题的人的参考，以找到这些消化不确定性的确切答案。

在2018年夏天，Remoroza及其同事在NIST的标准参考物质(SRM)1953中记录了74种独特的低聚糖.SRM 1953与疾病控制中心一起被收购，包括来自100名母乳喂养母亲的混合牛奶样品2006年美国不同的奶库。化学家经常用它来确定寻找环境污染物如多氯联苯(PCBs)和杀虫剂的方法是否有效。Remoroza记录的12种低聚糖之前未在人乳中发现过。

这些发现是用质谱仪进行的，质谱仪是一种用于测量分子和化合物化学结构的仪器。化学家使用这些测量结果来绘制“质谱图”，这就像独特的指纹一样，可以帮助识别原始样本的成分。

在过去十年左右的时间里，液相色谱和质谱越来越多地用于分析碳水化合物，包括低聚糖，以找到它们独特的指纹。然而，测量碳水化合物比测量其他物质的结构更具挑战性，因此对它们知之甚少。通过建立一个库，NIST正在填补一个巨大的数据空白。

“一旦这些信息发布，任何人都可以将它用于各种研究目的，”MSDC的首席科学家Stephen Stein说。

NIST团队最近将注意力转向其他类型的哺乳动物牛奶。首先，Remoroza编目了家畜的低聚糖，如奶牛和山羊。然后有一天，她坐在她创建的一个适度的电子表格前面，详细说明了化学家使用质谱仪(如她实验室中的那个)研究过哪种类型的牛奶。她想知道她能在熊，鸭嘴兽和猿的乳汁中找到什么。在华盛顿特区的康涅狄格大道上，世界上最重要的研究动物园之一就在几英里外，她突然想到：她想知道：他们有牛奶与我们分享吗?

一封快速的电子邮件证实，在史密森尼国家动物园和保护生物学研究所工作的科学家们确实积累了相当不寻常的外来哺乳动物奶。他们和牛奶中的低聚糖一样兴奋。虽然动物园可以获得大量动物奶，目前存储的样本超过15,000个，但它缺乏NIST的技术能力和研究这些牛奶分子所需的设备。合作伙伴关系于2018年12月成立。

“哺乳动物是唯一一大群动物，这些动物都是由它们的雌性从自己的身体产生一种物质以喂养它们的后代这一事实所定义的，”动物园动物科学家之一Mike Rem表示，他一直与Remoroza合作。“从犰狳到大象再到人类的一切。”

虽然它们都生产牛奶，但每种类型的内容可以有很大差异。例如，大象和犀牛有很多不同的牛奶，即使它们生活在同一个栖息地并且过着相同的生活方式。

我们最近的亲戚，猿类的牛奶与我们的相似，尽管人乳确实含有大约两倍的脂肪。但最近的技术进步帮助我们进一步了解更多信息。科学家最近了解到，人类中的寡糖往往比其他动物 - 甚至是猿类更多样化，更丰富。人乳中大约20%的糖是低聚糖。这与大猩猩牛奶形成鲜明对比，大猩猩牛奶的份额接近5%。

Power认为这些细节可能有助于我们了解进化。

“人们谈论牛奶是完美的食物。我说这是最好的进化食物，但它并不完美，“他说。了解更多关于低聚糖的信息将告诉我们现在的人乳及其重要性，并不重要。

“它似乎主要是免疫功能。当你开始考虑我们如何改变我们的环境时，这就变得很有意义。“与猿类不同，人类开始种植庄稼，养殖家畜。最终，人类也开始使用粪肥给作物施肥，这反过来可以传播猪流感等新的毒性疾病。Power说，暴露可能需要更多的人体免疫系统，包括牛奶。

Remoroza可以提供更多关于牛奶的细节，研究人员越有可能为它建立更好的替代品。这可以帮助动物园的兽医，保护生物学家和营养学家，当母亲不会(或不能)提供时，他们经常必须喂养婴儿，例如2017年辛辛那提动物园的河马菲奥娜的着名例子。小河马出生了，无法得到她所需要的东西，Power和他在国家动物园的团队被要求尽可能地与母亲自己的牛奶制作一份副本。

NIST的寡糖库可能有助于未来的其他类似情况。但它也可以帮助开发更好的人类婴儿配方奶粉。

Remoroza希望通过动物园的冷冻资源来研究各种动物的牛奶，如霍加，大象，大猩猩，甚至是食蚁兽。然而，她从非洲狮子开始，因为她意识到对食肉动物的研究很少，动物园里有很多非洲狮奶可以分享给图书馆。