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母乳低聚糖产品的来源

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


研究人员已从牛、羊奶中分离出少量人乳低聚糖(human milk oligosaccharides,HMOs),化学家们可分离制备人乳中100多种低聚糖。目前,行业已经可以采用多种技术获得纯度较高的HMOs,例如采用酶法合成HMOs、精准发酵生物合成HMOs。


一、获得/生产HMOs的方法


⑴ 直接从人乳样品中分离:通过使用有机溶剂或膜过滤沉淀蛋白、离心或溶剂萃取去除脂肪,应用凝胶渗透色谱、离子交换色谱、亲和色谱等从母乳中可分离痕量的HMOs。 例如,通过捐赠母乳样品获得的有限种类和数量HMOs样品通常用于结构表征、体外研究和制备分析标准品等。从人乳中能分离出“真正”的HMOs,然而由于需要消耗大量捐赠母乳,而且还存在生产成本和医学伦理的困境,不可能实现商业化生产。


⑵ 从牛乳乳清中分离:虽然可从牛、羊乳乳清中分离出几种与人乳寡糖相似结构的低聚糖,然而牛、羊乳中低聚糖的种类和含量比人乳中要低得多,牛初乳中HMOs含量仅0.7~1.0g/L,成熟乳中的含量可忽略不计,而且并非含有人乳中发现的所有低聚糖,牛乳中还含有几种人乳中不含有的低聚糖,故其安全性和人类婴儿食用的必需性还有待证实;同时从牛、羊乳中分离HMOs还存在成本效益问题。


⑶ 酶法化学合成(化学合成):用酶法化学合成能确保产生特定结构的HMOs,可以合成化学结构精准的HMOs,用于结构和功能性研究。酶法化学合成主要技术包括线性合成(linear synthesis)、汇聚合成(convergent synthesis)、单罐合成(one-pot synthesis)和固相合成(solid-phase synthesis)。然而该种方法涉及多步纯化过程和劳动密集型,HMOs的产量也很低(20%~50%),生产成本高,同时还可能存在耗能高和对环境污染的风险,难以实现工业化生产和商业应用。目前已很少使用酶法化学合成HMOs。


⑷ 精准发酵合成(生物合成):利用细菌发酵的生物技术生产HMPs被认为是最经济可行的方法。目前精准发酵大规模生产HMOs的技术已取得突破,基于微生物可以利用碱性糖来生产复杂HMOs的特点,能够合成结构上与母乳来源等效的HMOs,已有多种HMOs以 较低的生产成本实现大规模商业化生产,并且在多个国家或地区已获批准允许添加到婴幼儿配方食品、特殊医学用途婴儿配方食品、学龄前儿童调制乳粉以及成人食品中。精准发酵合成HMOs技术的进步极大地推动了该类产品在人类健康相关领域的研究与应用。


二、目前国际市场上商品化HMOs的生产


目前国际上已批准使用可以用于婴幼儿配方食品等产品的HMOs主要是采用微生物发酵法制备(生物合成),该方法可适配工业化生产且环境友好。其产物HMOs与母乳中天然存在的HMOs在结构上完全一致,我国也批准了采用精准发酵法制备的2’-岩藻糖基乳糖和乳糖-N-新四糖。


经EFSA及FSAI评估,2'-FL及LNnT等HMOs是利用微生物发酵法生产,通过生物合成技术获得高纯度产物,产物中并未检测到生产菌株的DNA及活细胞成分,被认为是可以安全使用的产物。


三、国际上母乳低聚糖的应用情况


第一个获批的HMOs为2'-FL,化学合成的2'-FL于2015年9月6日获得美国国家食品药品管理局(FDA)的审查和批准(GRN.546),微生物发酵(生物合成)的2’-FL于2015年11月6日首次获得批准(GRN.571),2016年11月份批准了 Glycom生物发酵的2’-FL和LNnT。目前生产的2’-岩藻糖基乳糖纯度为≥94.0%(以干基计),乳糖-N-新四糖纯度为≥92.0%(以干基计)。截止2024年11月,欧盟获批HMOs的种类最多,已经有5家公司的7种HMOs原料获批:2’-FL、LNnT、 LNT、3’-SL,6’-SL、3-FL、2’-FL/DFL混合物等。


第一个添加HMO的婴儿配方奶粉,2016年9月雅培Similac在美国推出的添加一种2’-FL的婴配粉;第二个是雀巢2017年在欧洲推出添加HMOs(含2’-FL和LNnT)的婴儿配方奶粉。国际上婴幼儿配方奶粉产品添加的HMOs成分主要有:2’-FL、3-FL、LNT、LNnT、6’-SL、3'-SL和DFL等,所添加的HMOs基本上都是微生物来源(生物合成)。目前,欧盟、美国、澳新均批准部分HMOs可在婴幼儿配方食品中添加,荷兰、爱尔兰、德国、香港等地区均允许销售添加HMOs的婴幼儿配方产品。


欧盟批准的HMOs在婴配产品中的添加量上限分别为:2’-FL(1.2 g/L),LNnT(0.6 g/L),3'-SL(1段0.2g/L,2段0.15g/L),6'-SL(1段0.2g/L,2段0.15g/L),3-FL(0.85g/L),2'-FL/DFL(1段1.6g/L,2段1.2g/L),LNT)(1.82g/L)。


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