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人乳中的脂类组分及其功能 -四论婴幼儿配方食品配方知多少
发布日期:2022-04-07
中国疾病预防控制中心营养与健康所研究员、中国营养保健食品协会婴幼儿配方食品产业委员会主任委员  荫士安
 
中国营养保健食品协会婴幼儿配方食品产业委员会秘书长  陈福泉
 
  前文基于母乳中蛋白质的组分及其功能,论述了婴幼儿配方食品的配方研发和品质提升的重点,本文基于母乳中脂类组分及其功能进一步阐述婴幼儿配方食品的组方及品质提升的重点。
 
  因为脂肪是人乳中第二大营养素,对婴儿的能量供给、生长发育和脂溶性维生素吸收,以及特别是在中枢神经系统发育以及视网膜功能维持中发挥重要作用。目前关于人乳脂类的研究热点在于长链多不饱和脂肪酸和中链脂肪酸(medium-chain fatty acid,MCFA)与婴儿营养以及生长发育的关系,而对有关母乳脂类作为信号传递等方面功能的认识还有待深入研究。
 
  一、脂质种类
 
  与婴幼儿配方食品中的牛乳脂质或植物脂肪粉相比,人乳的脂质显示其独特的组成,而且婴儿的消化吸收效率更高。人乳中的脂类大部分(87%)是以直径4~5μm脂肪球的形式存在,由甘油三酯和胆固醇酯等非极性核心和极性的磷脂、胆固醇、酶、蛋白质和糖蛋白等组成。人乳中的脂类主要有甘油三酯(98%)、胆固醇(0.5%)、磷脂(0.8%)和脂溶性维生素。
 
  人乳中脂质的主要成分是甘油三酯(占总脂质的98%,其中90%是脂肪酸),可为婴儿提供必需的两种脂肪酸–亚油酸和a-亚麻酸,而这两种脂肪酸分别是花生四烯酸和二十碳五烯酸(EPA)的前体,后者可进一步转化为二十二碳六烯酸(DHA)。
 
  人乳中的脂肪酸氧化速度远低于婴幼儿配方食品,这是由于人乳乳脂肪球膜结构和维生素E等抗氧化剂发挥的保护作用。
 
  (一)分类
 
  人乳中脂肪酸的种类很多,实际应用中可基于脂肪酸的饱和度、双键位置和架构以及碳原子数目进行分类。
 
  1、根据脂肪酸饱和度:依据脂肪酸的饱和度,可将其分为饱和脂肪酸(saturated fatty acids,SFA)、单不饱和脂肪酸(mono-unsaturated fatty acids,MUFA)及多不饱和脂肪酸(poly-unsaturated fatty acids,PUFA)。母乳中富含饱和脂肪酸,C16:0(棕榈酸)可为母乳喂养的婴儿提供约10%~12%的能量。母乳中单不饱和脂肪酸主要包括C14:1、C16:1、C18:1(n-9)(油酸)等不饱和脂肪酸。
 
  2、根据双键位置和架构:根据双键位置,可将不饱和脂肪酸分为n-3,n-6和n-9系列;依据双键的空间位置又可分为顺式和反式脂肪酸。多不饱和脂肪酸主要包括n-6系:C18:2(n-6)(亚油酸)、C18:3(n-6)、C20:2(n-6)、C20:3(n-6)、C20:4(n-6)(AA)、C22:4(n-6)、C22:5(n-6)等;n-3系:C18:3(n-3)(α-亚麻酸)、C18:4(n-3)、C20:4(n-3)、C20:5(n-3)(EPA)、C22:5(n-3)、C22:6(n-3)(DHA)等。
 
  3、依据碳原子数目:依据碳原子数目通常可将脂肪酸分为短链脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFA),碳原子数介于2~5;中链脂肪酸(medium-chain fatty acids,MCFA),碳原子数介于6~12;和长链脂肪酸(long-chain fatty acid,LCFA),碳原子数介于14~24。母乳中脂肪酸碳原子数多介于8~22,并且多为偶数碳原子脂肪酸。碳链长度8~12的脂肪酸通常被称为MCFA。MCFA多是由乳腺细胞内源性合成。乳腺细胞利用血液循环中脂肪酸和乳腺自身合成的脂肪酸来合成TG。母乳中主要的反式脂肪酸是反式油酸C18:1 trans。棕榈酸(C16:0)是母乳中的主要饱和脂肪酸,占母乳总脂肪酸的20%~25%,是重要的产能脂肪酸,其含量受膳食的影响较小。
 
  人乳中脂肪酸以饱和、单饱和、多不饱和以及支链的形式存在。母乳脂肪酸的优势是富含长链脂肪酸(碳链长度13-21),还含有中长链脂肪酸和更长的长链脂肪酸。与牛奶相比,人乳中多不饱和脂肪酸和长链多不饱和脂肪酸的比例更高;人乳还含有14至18个碳链的支链脂肪酸(branched-chain fatty acids,BCFA)。约三分之二的人乳脂肪是由3种主要脂肪酸组成:油酸(c18:1 n-9,一种单不饱和脂肪酸);棕榈酸(c16:0,一种饱和脂肪酸);和亚油酸(c18:2 n-6,一种多不饱和脂肪酸)。虽然这3种脂肪酸始终是母乳中的主要脂肪酸,但确切含量和组分在乳母间和不同泌乳阶段存在显著差异,取决于遗传多态性和乳母的膳食摄入量等诸多因素。
 
  (二)分布
 
  母乳中脂类种类繁多,结构复杂,脂质因其种类和化学结构不同,其分布和所发挥的生物学作用也不同。
 
  1、甘油三酯酯化脂肪酸的分布:人乳中甘油三酯由于其脂肪酸位置分布的多样性,其结构是独特的。例如,饱和脂肪酸多位于sn-2位,超过50%母乳中sn-2位脂肪酸为C16:0,约占母乳中总C16:0的70%。临床研究发现位于sn-1位和sn-3位的棕榈酸(16:0)更容易与矿物质结合成为不易吸收的皂化脂肪酸,皂化C16:0与粪便的硬度呈正相关,含量越高粪便的硬度越高。这种有优先分布的特点有助于保护长链多不饱和脂肪酸不被分解成为游离脂肪酸。因此,婴幼儿配方食品中甘油三酯脂肪酸位置分布的差异将会增加不溶性钙皂的形成,影响钙吸收,而且与粪便的硬度增加有关。与牛奶相比,母乳中含有的脂肪酸种类多(超过200种),油酸和亚油酸的含量较高,而且饱和脂肪酸浓度较低。
 
  人乳中同时存在分解脂肪的酶类,包括脂肪酶、胆盐刺激脂肪酶和脂蛋白脂肪酶,其中胆盐刺激脂肪酶是人乳中主要的脂肪酶,占总蛋白质的1%~2%,而牛奶和羊奶中不存在这种酶。胆盐刺激脂肪酶不仅可催化甘油三酯水解,而且还可以打开许多其他脂肪酶无法打开的sn2位置上的棕榈酸和甘油之间的键,这也说明了为什么母乳喂养的婴儿有较高的脂肪酶含量,而且脂肪的吸收率高于婴幼儿配方食品的原因。
 
  2、磷脂:母乳中的磷脂包括鞘磷脂、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸和磷脂酰肌醇。磷脂参与了膜功能的完整和新陈代谢过程。
 
  3、胆固醇:人乳中的主要甾醇是胆固醇。人乳中的胆固醇水平远高于牛乳和山羊乳。胆固醇对所有的细胞膜结构完成都是必不可少的,尤其是神经系统的髓鞘膜,它对大脑的生长至关重要,同时还是婴儿生长的重要调节剂的底物,包括胆汁酸、脂蛋白维生素D和激素等。
 
  4、脂肪球:乳脂肪球均匀分散在乳汁中,成熟人乳脂肪球平均直径为4~5μm,表面积约2m2/g脂肪;乳脂肪球膜的厚度为10~20nm,占乳脂肪球质量的2%~6%,主要成分为磷脂和膜特异蛋白质以及胆固醇等成分。从初乳、过渡乳到成熟乳的整个哺乳期脂肪球大小的变化以及其功能作用,目前是有争议,仍需要深入研究。
 
  5、中链脂肪酸:根据营养学和脂肪消化吸收的特点,中链脂肪酸(medium-chain fatty acid,MCFA)系指含有6~12碳原子的饱和脂肪酸,包括己酸(C6:0,caproic acid)、辛酸(C8:0,caprylic acid)、癸酸(C10:0,capric acid)以及月桂酸(C12:0,lauric acid)。越来越多的研究结果提示,MCFA在新生儿和婴儿的营养与免疫中发挥重要作用,尤其在早产儿、低出生体重儿的营养方面具有重要意义。
 
  二、变化趋势
 
  乳汁中总脂类成分含量的变化趋势是在一次哺乳期间,后乳含量最高,其次为中段乳,前乳最低;随哺乳阶段,乳脂肪含量呈现增加趋势;同时存在昼夜节律变化、两个乳房间的差异。人乳脂肪球的大小,从过渡乳到成熟乳的变化趋势是增大的。
 
  母乳中脂肪酸的构成存在明显的地区差异,不同泌乳阶段的母乳中n-3和n-6多不饱和脂肪酸含量可能存在明显差异,内陆、山区地区的母乳中DHA含量显著低于沿海地区和江湖地区的母乳;而婴幼儿配方食品中的脂质含量是固定的。
 
  母乳中MCFA各组分的含量,变化趋势是初乳中最低,之后逐渐升高,过渡乳到成熟乳基本上维持稳定。
 
  三、母乳中脂类的功能作用
 
  母乳不仅仅是喂养儿膳食能量的重要来源,而且具有延迟喂养儿的胃肠排空时间、提供必需脂肪酸和帮助脂溶性维生素吸收;母乳中的脂类及其与蛋白质和糖类形成复杂多样的复合物对喂养儿的生长发育、神经-心理发育和远期健康发挥重要作用。蛋白质受体与不同的脂质结合发挥细胞间信号传导功能(作为代谢信号),如n-6多不饱和脂肪酸,特别是花生四烯酸通过许多经典途径可提供这些信号传导功能。人乳中脂类的主要存在形式与功能作用,如表1所示。
 
  表1人乳中脂类的主要存在形式与功能作用
表5
 
  尽管基于母乳成分的研究和技术的进步,已有越来越多的婴幼儿配方食品通过添加中链脂肪酸或结构脂肪,调整婴幼儿配方食品中的脂肪酸比例,然而脂肪酸的饱和度、双键数量(饱和度)和架构(空间构型)等仍与母乳中的脂肪酸构成不同;在哺乳过程中,母乳的脂肪和脂肪酸的含量处于动态变化中,以适应喂养儿的需要;而且母乳中脂质与蛋白质和糖形成的复合物(如脂蛋白、糖脂等)在身体的构成、完整和功能等方面发挥重要作用,然而至今这方面的研究甚少。
 
  市售产品成分的分析结果显示,人乳和婴幼儿配方乳粉的脂肪酸组分存在显著差异,婴幼儿配方乳粉的脂质部分主要由植物油组成。例如,⑴添加的植物脂肪粉主要来源于植物油,提供的主要脂肪酸是油酸,亚油酸和亚麻酸,难以确保摄入足够的a-亚麻酸和长链脂肪酸衍生物(如EPA、DHA和ARA)。⑵人乳中甘油三酯的酯化发生sn-2(或β),可使胰脂肪酶选择性水解sn-1和sn-3位的脂肪酸,产生sn-2单酰基甘油和游离脂肪酸被吸收,人乳中约60%的棕榈酸位于三酰基甘油的sn-2位;而棕榈油的酯化位置发生在sn-1(或)和sn-3(或),易于与钙结合形成不溶性钙皂经粪便排出,对早期骨骼生长产生负面影响。⑶人乳中含有少量短链和中链脂肪酸,无需胆汁酸盐的帮助可更快地被吸收。
 
  总之,人乳中脂类种类繁多、结构复杂,除了可提供能量外,对脂类的其他功能还有待深入研究,尤其是母乳中富含胆固醇和磷脂,而且母乳喂养婴儿的血清胆固醇含量也高于婴幼儿配方食品喂养的婴儿,因此应关注这些成分对婴儿大脑和神经系统发育的影响,然而至今的研究仍十分有限。母乳中不同的脂质组分在喂养儿体内代谢途径及功能作用的研究甚少,如短链和中链脂肪酸对婴儿供能和健康的意义,长链不饱和脂肪酸(ARA和DHA)对母乳喂养儿神经系统发育及生长发育的影响,不同结构的甘油三酯(如OPO、OPL、LPL)的吸收及功能差异,不同磷脂组分对婴儿生长发育的影响等。