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母乳低聚糖介绍

发布日期:2025-03-08

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作者:荫士安 中国英国威廉希尔公司婴幼儿配方食品分会主任委员

中国疾病预防控制中心营养与健康所研究员

刘彪 中国英国威廉希尔公司婴幼儿配方食品分会副主任委员兼秘书长

伊利集团奶粉事业部总监


母乳低聚糖,也称为“人乳寡糖”(human milk oligosaccharides, HMOs),是一类天然存在于人乳中丰富、多样和复杂的寡聚糖混合物,是母乳中的重要成分之一。HMOs基本不能被人体胃肠道所消化,但可被肠道内微生物利用。与其他动物乳汁(如牛奶和羊奶等)相比, 人乳中HNOs种类和含量尤为丰富,比其他可产奶的动物(如牛、羊等)的乳汁中高100~1000倍,而且HMOs含量通常超过总蛋白质的含量。虽然牛羊乳中也含有少量的低聚糖,但其种类比人乳中要少得多,而且牛奶、羊奶中低聚糖的结构和组成与HMOs并不完全相同。


一、母乳低聚糖的发现历史


迄今HMOs的研究已经经历了100多年。HMOs的发现归功于儿科学、微生物学及化学家们的不断探索。1886年,儿科学和微生物学家Escherich等发现肠道细菌能影响婴儿肠道的消化过程以及消化相关生理功能,随后化学家Eschbach和Deniges等发现人乳和牛乳中的碳水化合物组成不同。1900年,儿科学和微生物学家Tissier及Moro发现母乳与奶粉喂养婴儿的肠道菌群组成不同,到1926年,Schönfeld等报道了人乳中存在“双歧因子”;之后的几年里,Lespagnol和Polonowski将人乳中发现的其他碳水化合物组分命名为Gynolactose。直到1954年,György和Kuhn等提出母乳中“双歧因子”确实由“Gynolactose”,即低聚糖组成。


在随后的半个世纪里,HMOs的相关研究逐渐深入,在人体内代谢过程中,部分HMOs能完整地通过消化道,随粪便排出体外;部分HMOs进入体循环并经尿液排出;部分到达结肠的HMOs执行对婴儿发育至关重要的多种功能,如抑制潜在病原体、促进肠道屏障功能、促进免疫系统发育以及作为肠道对人体有益微生物的底物,如为利用HMOs的细菌(如双歧杆菌、乳酸菌等)生长提供选择性底物,影响肠道菌群组成,而HMOs的代谢产物通过肠道细胞进入体内,可分布于身体组织器官如大脑。目前,已有多种精准发酵(生物合成)的HMOs产品被允许添加到婴幼儿配方食品等产品。


二、母乳低聚糖的分类和数量


HMOs由葡萄糖、半乳糖、N-乙酰葡萄糖胺、岩藻糖和唾液酸这五种单糖通过不同方式链接而成。HMOs的基本结构主要是以乳糖为核心,通过重复的乳糖胺单元以直链或支链结构延长,通过岩藻糖基转移酶和唾液酸转移酶的作用,被不同数目的岩藻糖和唾液酸所修饰。根据结构组成的不同可将HMOs分为两大类:


1、中性低聚糖类:为HMOs的主要成分,可再细分为⑴ 岩藻糖基化中性母乳低聚糖,如2’-岩藻糖基乳糖(2’-Fucosyllactose,2’-FL)、3-岩藻糖基乳糖(3-Fucosyllactose,3-FL)和二岩藻糖基乳糖(Difucosyllactose, DFL)等;⑵ 非岩藻糖基化中性母乳低聚糖,如乳糖-N-四糖(Lacto-N-tetraose,LNT)、乳糖-N-新四糖(Lacto-N-neotetraose,LNnT)和3’-半乳糖基乳糖(3’-Galactosyllactose,3’-GL)等。


2、酸性低聚糖类:又称为唾液酸化母乳低聚糖,如3’-唾液酸乳糖(3’-Sialyllactose,3’-SL)和6’-唾液酸乳糖(6’-Sialyllactose, 6’-SL)等。


三、人乳中HMOs主要存在形式及影响因素


目前识别的HMOs已超过200多种,是除水分以外母乳中含量仅次于乳糖、脂肪的第三固体物质。母乳中岩藻糖基化中性HMOs占总HMOs的75%以上,其中最丰富的是2’-FL,约占分泌型母乳中HMOs的30%;非岩藻糖基化中性母乳低聚糖乳糖-N-四糖(Lacto-N-tetraose,LNT)是第二丰富的HMOs,其次是乳糖-N-新四糖(Lacto-N-neotetraose,LNnT)。


母乳中HMOs成分和含量受遗传影响,因而不同基因型母亲的HMOs表型不同,如非分泌型母乳中2’-FL含量极低甚至无法检出。而3’-SL和6’-SL等酸性低聚糖受遗传表型影响较小,在大多数母乳样本中均可检出。泌乳期是影响HMOs含量的常见非遗传因素,在整个泌乳期中国母乳HMOs含量约为8 g/L~23g/L,初乳中HMOs总含量可达约25g/L,随泌乳期的延长,总HMOs和大多数种类HMOs含量下降,突出了初乳来源的HMOs在母乳喂养中的重要性。其他可能影响HMOs含量的因素与母体特征有关,如体质指数(超重肥胖)、年龄、膳食、胎次、分娩方式和胎龄(足月或早产)等。


四、母乳低聚糖与其他低聚糖的区别


目前我国市售婴幼儿配方食品中还没有添加HMOs的产品,很多婴幼儿配方食品中添加的低聚糖成分是低聚果糖(Fructooljgosaccharides,FOS)和/或低聚半乳糖(Galactooligosaccharides,GOS)和/或聚葡萄糖(Polydextrose,PDX)。FOS广泛存在于自然界中,根据原料和生产工艺不同可分为两种:蔗糖来源的蔗糖低聚果糖、菊苣来源的菊苣低聚果糖; GOS的制备方法包括天然原料提取、天然多糖酸解、化学合成法、酶法及微生物发酵法。PDX系利用酶催化葡萄糖分子聚合成聚葡萄糖。这三种低聚糖通过动物试验和临床喂养试验均证明可改善人工喂养儿的胃肠道功能、降低大便的硬度等,尝试从功能上模拟HMOs。


与HMOs相比,尽管牛乳低聚糖种类远低于HMOs,但至少含多种与母乳相同或相似结构的低聚糖,因此牛乳配料带入牛乳低聚糖也是模拟母乳低聚糖的有效途径之一。截至目前。用精准发酵(生物合成)大规模生产的几种HMOs与母乳中天然存在的HMOs化学结构一致。



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