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母乳低聚糖
发布日期:2024-03-06

作者:荫士安 中国营养保健食品协会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


低聚糖(Oligosaccharides)是由3~9个单糖通过糖苷键构成的聚合物。母乳低聚糖或母乳低聚寡糖(human milk oligosaccharide, HMO)是一类存在于乳汁中结构多样的低聚合度的寡糖,人乳中HMO的含量仅次于乳糖和脂肪而位居第三。HMOs不易被胃肠道消化,具有调节肠道菌群,有利于益生菌生长和定植,提高机体免疫和抗感染等多重功效。


一、可检测的HMO种类


至今HMO的研究已经有100多年的历史了,约有200多种的HMO已经被发现和鉴定,其研究也正日益受到广泛关注。目前关于母乳HMOs的分析尚无标准检测方法。基于目前公开发表的研究报告,可检测母乳HMO的种类从几种到22种不等;化学家们可分离制备人乳中100多种低聚糖。


二、HMO的代谢特点


新生儿每天经母乳摄入约5g/L~15g/L的HMOs。HMOs进入肠道后,首先是在胃、小肠、大肠等部位发挥作用,防止致病菌附着在肠道细胞表面; HMOs还可作用于肠道表皮细胞,促进母乳喂养儿小肠成熟和表面糖基化;部分HMOs能通过肠道细胞进入体内,分布于身体各组织器官,如大脑。进入体内后,HMOs继续发挥抗炎、抗感染和促进大脑发育等多种功能。在大肠部位,HMOs与肠道丰富的菌群发挥作用,作为益生元影响菌群组成,尤其是有助于益生菌(如双歧杆菌、乳酸杆菌)的定植。在体内代谢过程中,部分HMOs能完整地通过消化道,随粪便排出体外,剩下一部分HMO降解产物通过大肠细胞,被吸收并经尿排出。


三、生理功能


多项临床横断面调查、添加HMO的婴幼儿配方食品(奶粉)干预试验等研究结果均显示,HMO的重要作用是调节肠道菌群,降低新生儿坏死性小肠结肠炎发生率,同时还参与肌体免疫功能和大脑认知功能发育等。


⑴ 调节肠道菌群 HMOs虽然不能为母乳喂养儿提供能量,但是能促进指导婴儿健康/良好肠道微生态的建立,使有益的肠道微生物成为婴儿肠道的优势菌种。


⑵ 降低新生儿坏死性小肠结肠炎发生率 新生儿坏死性小肠结肠炎(necrotizing enterocolitis,NEC)是5%~10%极低出生体重儿中最常见的致命性肠道病症。临床试验观察到,母乳喂养的早产儿组发生NEC的发病率比婴儿配方奶粉喂养组低6~10倍。


⑶ 参与免疫功能 多项研究证实HMOs具有调控免疫的功能,对于感染、过敏、自身免疫疾病和发炎等均有显著效果。HMOs通过与婴儿肠道及可能其他部位的免疫系统和表皮细胞表达的表面受体结合,调控新生儿的免疫力或作为可溶性的诱饵受体,阻止不同致病微生物吸附到细胞。


⑷ 参与大脑认知功能发育HMOs具有调控认知和促进智力发育的功能。其中唾液酸类低聚糖可能被胃肠道微生物利用产生唾液酸,进而该类成分进入大脑影响神经系统发育与成熟。


⑸ 其他功能 近年来,对于HMO的研究发现,它们不仅参与肠道免疫与大脑认知功能,而且也影响代谢过程和骨骼健康。在生命早期给非肥胖但有糖尿病小鼠喂饲HMO,能延缓并抑制后期1型糖尿病的发展,并减轻严重胰岛炎的病症进程。


四、应用


近年来,经化学合成或采用基因改造微生物发酵的方法可获得HMO的商业化原料,其中以2’岩藻糖基乳糖(2’-FL)和乳糖-N-新四糖(LNnT)为代表。例如,国际上使用2’-FL和LNnT强化的婴幼儿配方奶粉的临床研究结果显示,2’-FL和LNnT加入到婴幼儿配方粉中是安全的,且喂养儿的耐受性良好,其吸收与排泄与人乳中HMO有相似效力,而且添加HMO的婴幼儿配方奶粉喂养婴幼儿能增强免疫与肠道健康。


虽然可以从人乳中分离出“真正”的HMOs,但是不可能进行大规模商业化生产;从牛乳乳清中能分离出几种与人乳寡糖相似结构的低聚糖,因为工业上牛乳乳清量大且普遍,大规模生产也相对容易些。然而,牛乳中低聚糖的量相比人乳的含量要低得多,而且并非含有人乳中发现的所有HMOs,牛乳中还含有几种人乳中不含有的低聚糖,故其安全性和对人类婴儿的必需性也有待证实。但牛乳低聚糖有可能作为酶法化学合成人乳寡糖的前体物质。用酶法化学合成能确保产生特定结构的HMO,然而大规模工业化生产也面临很大的挑战。最后,用生物工程菌生产HMOs可实现大规模量产,可达到很高的纯度,而且几乎没有任何局限性(困难),目前国外已有7种HMOs获准可以添加到婴幼儿配方食品,我国也有两种(2’-FL和LNnT)获批准可用于婴幼儿配方食品。


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