人乳中的乳糖:性质、用途及实验室指南
人乳中的乳糖:性质、用途及实验室指南
Lactose from Human Milk是一种源自人类母乳的高纯度二糖试剂,为研究人员在婴儿营养科学、糖类生物化学及肠道微生物组研究领域提供真实可靠的生物参考标准物质。
- 化学名称
- 4-O-β-D-吡喃半乳糖基-D-葡萄糖(乳糖)
- 来源
- 人类母乳
- 分子式
- C₁₂H₂₂O₁₁
- 分子量
- 342.30 g/mol
- CAS号
- 63-42-3
- 产品货号
- L1529069
- 推荐储存条件
- 储存于阴凉干燥处,避光保存,使用后密封保存
化学特性与结构
乳糖是一种天然存在的二糖,由D-半乳糖和D-葡萄糖通过β-1,4-糖苷键连接而成。其IUPAC命名为4-O-β-D-吡喃半乳糖基-D-葡萄糖,分子式为C₁₂H₂₂O₁₁,分子量为342.30 g/mol(CAS号:63-42-3)。乳糖以两种异头体形式存在——α-乳糖和β-乳糖,在水溶液中通过变旋作用相互转化,在环境条件下达到以β-异头体为主的平衡混合物。
人乳乳糖(货号:L1529069)专门从人类母乳中分离获得,与食品级应用中使用的牛乳来源乳糖有所区别。这种人源性来源对于需要真实生物基质的研究至关重要,例如婴儿肠道定植研究和人乳生物标志物调查。
物理与化学性质
乳糖为白色至类白色结晶粉末,相对于蔗糖甜度较低。主要理化性质包括:
- 溶解性:溶于水;α-乳糖一水合物在25 °C时的水溶解度约为18 g/100 mL,β-乳糖溶解度更高(25 °C时约为55 g/100 mL)。几乎不溶于乙醇及大多数有机溶剂。
- 熔点:α-乳糖一水合物在约202 °C时分解;无水β-乳糖熔点约为252 °C。
- 旋光度:水溶液呈正旋光性;平衡旋光值[α]D²⁰约为+55°(变旋平衡值)。
- 还原糖:乳糖因葡萄糖残基上存在游离异头羟基,属于还原性二糖,在班尼迪特试验和费林试验中呈阳性反应。
研究人员应注意,吸湿会改变异头体比例;样品应在受控湿度条件下处理,对于需要特定异头体形式的实验,应明确规定所需晶体形式(α-一水合物或无水β型)。
研究应用
人乳乳糖作为多功能试剂,广泛应用于多个研究领域:
- 婴儿营养与配方研究:用作经认证的参考标准品,用于人乳研究中乳糖的表征与定量,支持与天然母乳成分高度相似的母乳替代品配方开发。
- 肠道微生物组研究:乳糖是新生儿肠道微生物群的主要碳水化合物能量来源,尤其支持双歧杆菌和乳杆菌的生长。人源乳糖用于体外发酵试验和益生元研究。
- 酶活性测定:作为β-半乳糖苷酶(乳糖酶)活性测量、动力学研究(Km和Vmax测定)及抑制剂筛选试验的底物。
- 糖类化学与糖生物学:用作人乳低聚糖(HMOs)及其他含半乳糖糖缀合物合成或表征的起始物料或参考化合物。
- 分析方法开发:在HPLC、LC-MS及酶法测定方法中作为校准标准品,用于生物和食品基质中乳糖的定量分析。
操作、储存与安全指南
储存:将产品储存于密封容器中,置于阴凉(15–25 °C)、干燥环境,避免直接光照及与不相容物质(强氧化剂)接触。在推荐条件下,产品在检验合格证书(CoA)所述有效期内保持质量稳定。避免对配制溶液进行反复冻融循环。
储备液的配制:溶于超纯水(Milli-Q水)。为避免敏感测定中的异头体平衡问题,应新鲜配制溶液,并在使用前留出足够时间使变旋达到平衡(通常在室温下需30–60分钟),除非实验需要特定异头体形式。
个人防护装备(PPE):尽管乳糖通常被视为低危害碳水化合物,但标准实验室规程要求在操作任何化学试剂时佩戴手套、穿着实验服并佩戴安全眼镜。完整危害信息请参阅该产品专属安全数据表(SDS)。
废物处理:按照所在机构及当地法规关于含水生物材料废物的处置要求处理乳糖溶液。未经环境健康与安全(EHS)办公室批准,不得将高浓度溶液直接倒入排水系统,须稀释后方可处理。
质量保证与法规注意事项
纯度与表征:每批人乳乳糖(L1529069)均附有检验合格证书(CoA),记录身份确认、纯度及相关理化参数。建议研究人员在实验使用前从Aladdin Scientific产品页面下载对应批次的CoA,并存档备查。
人源性材料注意事项:由于本产品源自人类生物材料,机构生物安全委员会(IBC)和机构审查委员会(IRB)可能要求提供原料来源伦理批准文件及病毒灭活或检测记录。研究人员在首次使用前应咨询所在机构的生物安全官员。
法规状态:本产品仅供科研用途(RUO),未经适当法规审查和批准,不得用于诊断、治疗或食品添加剂用途。用于动物实验可能需要额外的伦理审查。
批间一致性:对于纵向研究或实验室间比较,研究人员应从单一批次中预留足够用量,或采用HPLC或核磁共振波谱等经验证的分析方法验证批次间一致性。
常见问题
人乳乳糖与牛乳来源乳糖在研究应用中有何区别?
人乳乳糖(L1529069)专门从人类母乳中分离获得,提供经认证的人源参考物质。尽管乳糖的化学结构(C₁₂H₂₂O₁₁)无论来源物种均相同,但人源乳糖对于需要生物真实性的研究至关重要,例如婴儿肠道微生物组研究、人乳成分分析以及基质背景影响显著的新生儿乳糖酶活性研究。
如何配制乳糖溶液以确保在酶动力学测定前达到异头体平衡?
将人乳乳糖溶于超纯水中,配制至所需浓度,在室温下轻轻搅拌至少30–60分钟后再使用,以使变旋达到天然α/β平衡混合状态。若您的测定明确需要单一异头体,则应选择相应的晶体形式,并在受控条件下使用新鲜配制的溶液。
人乳乳糖是否适合用作HPLC或LC-MS校准标准品?
是的。高纯度人乳乳糖(L1529069)非常适合用作HPLC和LC-MS定量测定生物及食品相关基质中乳糖含量的校准标准品。研究人员应从检验合格证书中核实批次纯度,并以重量法精确配制标准曲线。在质谱检测中,乳糖在正离子模式下通常以[M+Na]⁺或[M+NH₄]⁺加合物形式被检测。
使用人源乳糖时需要采取哪些生物安全预防措施?
尽管乳糖本身是低危害碳水化合物,但由于本产品来源于人类生物材料,研究人员应遵守所在机构关于人源试剂的生物安全政策。通常包括:咨询机构生物安全官员、确认产品已经过适当处理(如病毒检测或灭活),并保持标准实验室卫生规范,包括佩戴手套和穿着实验服。
未使用的人乳乳糖应如何储存以保持稳定性?
将产品以干燥固体形式储存于密封容器中,置于15–25 °C阴凉、干燥处,避免光照和强氧化剂。避免暴露于高湿度环境,因为吸湿会改变异头体组成。请参阅批次专属检验合格证书上的有效期说明,未经纯度重新验证,不得超过有效期使用。
参考文献
- Fox PF, McSweeney PLH. Advanced Dairy Chemistry, Volume 3: Lactose, Water, Salts and Minor Constituents. Springer; 2009.
- Urashima T, Taufik E, Fukuda K, Asakuma S. Recent advances in studies on milk oligosaccharides of cows and other domestic farm animals. Biosci Biotechnol Biochem. 2013;77(3):455-466. doi:10.1271/bbb.120810
- Kunz C, Rudloff S, Baier W, Klein N, Strobel S. Oligosaccharides in human milk: structural, functional, and metabolic aspects. Annu Rev Nutr. 2000;20:699-722. doi:10.1146/annurev.nutr.20.1.699
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