第五代嬰兒配方奶粉研發及應用展望

張巖春，戴智勇，汪家琦，莫紅衛，唐明，董玲

（澳優乳業（中國）有限公司，長沙410200）

0 引 言

據統計，2018 年我國新生人口為1 523 萬人，自2016 年“全面二孩”政策實施出生新出生人口累計為5 032 萬人，“全面二孩”政策為嬰幼兒奶粉行業提供巨大契機。2018 年中國嬰幼兒奶粉市場銷售額達到2 221.0 億元，同比增長18.6%。母乳是嬰幼兒最理想的食品，但由于工作、健康、母乳不足或無母乳等原因導致無法正常進行母乳喂養時，營養成分及功能更接近母乳的嬰兒配方奶粉是一種比較理想的選擇。為了能更好地滿足嬰幼兒生長發育所需的能量及營養需要，開發新一代母乳化嬰幼兒配方奶粉勢在必行。

已經證明母乳蛋白質主要含有α-乳白蛋白、β-酪蛋白、乳鐵蛋白、血清白蛋白和糖蛋白肽酶等成分。母乳中含有的脂類物質包含多種長鏈不飽和脂肪酸（如亞油酸、α-亞麻酸、花生四烯酸及二十二碳六烯酸）甘油三酯、磷脂、膽固醇、乳脂肪球膜(Milk fat globule membranes； MFGM)、游離脂肪酸、膽固醇、β-胡蘿卜素、脂溶性維生素等成分[1]。

母乳低聚糖（human milk oligosaccharides，HMOs）是一類存在于人乳中的復合低聚糖，是母乳中的第三大營養物質，在嬰幼兒生長發育中起到重要作用。母乳低聚糖在人乳腺中合成，在不同的哺乳階段人乳低聚糖的濃度變化很大，在初乳中濃度約25 g/L，在成熟乳汁中下降到10～15 g/L。目前在人乳中已分離出200 多種母乳低聚糖，80%左右以巖藻糖基形式存在，其余主要以唾液酸基形式或其他形式存在[2]。

1 我國嬰幼兒配方奶粉母乳化研制發展歷程

中國嬰幼兒配方奶粉的研制生產，從上世紀七十年代開始，經歷了將近有半個世紀。“5410”是衛生部營養與食品衛生研究所在建國初期研究開發的一種嬰兒配方食品。因在1954 年10 月提出配方, 故名“5410”。“5410”的原料選用大豆粉、蛋黃粉、大米粉、植物油、維生素、礦物質。1979 年黑龍江乳品研究所和黑龍江輕工業廳模擬人奶的成分, 研制出一種嬰兒食品, 以牛奶、豆漿為蛋白質來源, 配以蔗糖、飴糖, 并強化維生素、礦物質, 命名為“嬰兒配方乳粉I”。1982年, 黑龍江乳品研究所和內蒙古輕工研究所對上述母乳化奶粉共同研究改進, 用乳清粉調整蛋白質的組成, 使乳清蛋白與酪蛋白的比例為60∶40, 同時提高乳糖的含量, 使乳糖占總糖的90%, 又添加植物油以增加不飽和脂肪酸,添加維生素與礦物質,使這些營養物質更接近人乳的成分, 定名為“嬰兒配方乳粉II”。

上世紀九十年代，黑龍江省乳品工業技術開發中心開始研制第三代嬰兒配方奶粉。第三代嬰兒配方奶粉著重于“微量營養素”模擬母乳階段，主要是在牛乳中添加乳清粉、植物油、麥芽糊精、白砂糖。調整了牛乳中蛋白質, 增加α-乳白蛋白含量，調節乳清蛋白與酪蛋白比例至6∶4；要求乳糖占碳水化合物量90%以上；強化維生素、礦物質等營養素[3]。

2015 年，嬰幼兒配方食品行業進入第四代嬰幼兒配方奶粉開發階段。第四代嬰幼兒配方奶粉強調在第三代產品基礎上，更深層次的模擬母乳成分及結構。作為第四代配方奶粉的新技術代表——SN-2 結構化脂肪，依據人乳的脂肪結構研發的母乳化配方奶粉，從成分結構上更貼近母乳[4]。

2 第五代嬰幼兒配方奶粉的基本定義

應2018 年新嬰幼兒配方食品國家標準的修訂方向要求，降低嬰幼兒配方食品中蛋白質總量和優化氨基酸構成比例，調整脂肪結構及脂肪酸構成比例、優化碳水化合物、礦物質及維生素的構成，增添母乳富含及嬰幼兒生長發育所需的生物活性成分，結合產品功能驗證，開發更加接近母乳成分及結構的、在智力及視力、免疫調節、腸道微生態、營養吸收及降低肝腎負擔等五個維度有明顯改善的新一代母乳化嬰幼兒配方奶粉。

3 第五代嬰幼兒配方奶粉的研發方向

第五代嬰幼兒配方奶粉的母乳化主要包括以下五個維度的改善調整。

（1）降低嬰幼兒人群的蛋白質攝入總量，提高蛋白質生物利用率。通過添加母乳富含的蛋白質，如增加α-乳白蛋白、β-酪蛋白、乳鐵蛋白比例及增添水解蛋白及某些氨基酸含量（如色氨酸、亮氨酸等），優化氨基酸組成接近母乳；（2）優化脂肪酸組成與結構。增加母乳化結構脂OPO、DHA，ARA 的比例，優化脂肪酸組成接近母乳，優化亞麻酸及亞油酸組成比例；（3）優化碳水化合物成分，如人乳寡糖與多種低聚糖復配，改善腸道微生態；（4）優化營養素及礦物鹽的比例，使產品滲透壓值接近母乳，降低肝腎負荷；（5）優化活性成分：增加母乳富含的磷脂、膽固醇、膽堿、牛磺酸、益生菌等活性成分；同時增添嬰幼兒生長發育需要的肌醇、益生元、葉黃素及免疫活性成分等活性成分。使得第五代嬰幼兒配方奶粉成為成分及結構更接近母乳的，能幫助嬰幼兒的腦部及視力、免疫、腸道微生態、身體發育等五個維度有顯著營養改善作用的嬰幼兒配方食品。

4 母乳研究成果在第五代嬰幼兒配方奶粉中應用

近年來，隨著國內外對中國母乳成份研究不斷深入，更多的母乳化成分及配料得以分離制備和功能證明，這些為第五代嬰兒奶粉研發與應用提供了充分的根據。如氨基酸構成優化、水解蛋白添加、脂肪酸母乳化、脂肪結構母乳化、乳脂肪球膜應用、乳鐵蛋白應用、配方滲透壓調整及多種低聚糖復配等，均為第五代嬰幼兒配方奶粉的技術突破點。

4.1 蛋白質母乳化

基于牛乳與母乳蛋白質的差異比較大，與母乳蛋白質相比，牛乳的乳清蛋白與酪蛋白比例不同，氨基酸組成也不盡相同。

第五代嬰幼兒配方奶粉的蛋白質成分優化將通過降低總蛋白攝入量，提高蛋白質吸收率為目標，增添優質蛋白有α- 乳清蛋白、乳鐵蛋白、β-酪蛋白、水解蛋白、乳脂肪球膜蛋白等成分[5]，通過增加這些母乳富含蛋白質的比例和含量，優化第五代配方奶粉的氨基酸構成，使其更接近母乳。其中，α- 乳白蛋白在氨基酸構成比例及功能作用都與母乳α- 乳白蛋白非常相似。另外，水解蛋白是通過酶水解技術，將完整大蛋白分子水解成小分子肽，通過分離過程剔除不易消化的蛋白組分，獲得的氨基酸比例構成更接近母乳，更容易吸收的蛋白肽。

4.2 脂類母乳化

由于牛乳與母乳脂類結構及構成的差異比較大，與母乳脂肪相比，牛乳的飽和脂肪酸與單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸及長鏈多不飽和脂肪酸的組成比例不同，而且母乳中脂肪約有70%的棕櫚酸（C16:0）集中在甘油三酯的2 位結構上，不飽和脂肪酸集中在1,3位上。因此牛乳與母乳脂類在組成及結構上都不盡相同。有研究證明，Sn-2位結構的棕櫚酸在嬰兒小腸內更易于轉化為三酰甘油而被吸收[6]。在人乳乳腺中，由甘油三酯(TAG)組成的脂滴結構(lipid-droplets)被磷脂膜包覆，在分泌過程中，透過乳腺細胞的頂尖膜(apical plasma membrane)將雙層脂質膜(polar lipid)包覆于脂肪外層，形成乳脂肪球膜(Milk fat globule membranes； MFGM)。母乳脂肪(HMF)含98%～99% 甘油三酯（TAG）、微量非酯化脂肪酸、單酰甘油，二酰甘油，約0.8%甘油磷脂鞘脂，約0.3%左右類固醇與絕大部分的脂性維生素[7]。有研究表明，MFGM 屬于具有免疫等生物活性的功能性營養成分，如促進大腦和神經發育，提高認知能力，抗感染能力及免疫調節功能等。因此，第五代嬰幼兒配方奶粉的脂類成分優化將通過復配動植物脂肪，將其脂肪酸構成及結構接近母乳，添加DHA、ARA、磷脂、乳脂肪球膜及膽固醇等成分，使其脂肪及類脂接近母乳。

4.3 碳水化合物母乳化

母乳中乳糖含量高于牛乳，成熟母乳中所含碳水化合物85%左右是乳糖，其余都是低聚糖類，含量大概為10～15 g/L。母乳低聚糖是一類存在于母乳中的復雜混合低聚糖，是母乳中的第三大營養物質，在嬰幼兒生長發育中起到重要作用。它由5 種單體組成：D-葡萄糖(D-glucose, Glc)、D-半乳糖(D-galactose,Gal)、N- 乙酰氨基葡萄糖(N-acetylglucosamine,GlcNAc)、L-巖藻糖(L-fucose, Fuc)和N-乙酰神經氨酸(Neu5Ac)（唾液酸(sialic acid, Sia)的主要形式）。它一般具有調節腸道菌群，減少致病菌感染，提高機體免疫力，促進嬰兒大腦和神經系統的發育等作用[8]。人乳低聚糖主要由2'-巖藻基乳糖、3'-巖藻基乳糖、3'-唾液乳糖、3'-唾液基-N-乙酰乳糖胺、6'-唾液乳糖、6'-唾液基-N-乙酰化乳糖胺、3'-唾液基-3-巖藻基乳糖、二唾液酰乳糖、單巖藻基,單唾液基乳糖、乳糖-N-三糖、乳糖-N-四糖、乳糖-N-新四糖、唾液基乳糖-N-四糖等多種低聚糖成分混合組成。

有研究表明，2'-巖藻基乳糖對DC 細胞有直接的免疫調節作用，且在GOS/FOS 存在情況下更高效，2'-FL 組合低聚半乳糖（GOS）與 低聚果糖（FOS）降低Th2 類炎癥因子IL13 的分泌，而Th1 類炎癥因子IFNy沒有變，這項研究結果證明了不同低聚糖的功能多樣化[9]。

隨著母乳低聚糖的新食品原料的審批和新嬰幼兒配方食品國家標準修訂工作不斷推進，除了允許嬰幼兒配方奶粉中添加低聚果糖、低聚半乳糖、多聚果糖、聚葡萄糖等益生元之外，未來母乳低聚糖將允許使用于中國嬰幼兒配方食品中，這將加快第五代嬰幼兒配方奶粉的組成及功能母乳化進程。

4.4 接近母乳滲透壓

通過分析母乳滲透壓，結果顯示，母乳滲透壓值大致分布在290-310 mOsm/Kg·H2O 范圍內[10]。嬰幼兒配方食品的滲透壓值與人體的代謝和健康密切相關。如果嬰幼兒配方奶粉的滲透壓高，將加重機體肝臟轉化吸收及腎臟代謝負擔，增加患腎結石風險[11]。與母乳相比，牛乳中無機鹽種類不均衡且含量過高，不僅影響礦物質營養的吸收利用，還進一步影響其他各種營養素的吸收代謝。嬰幼兒配方奶粉的滲透壓主要受配方中宏量營養成分素比例及P、Na、K、Cl、Ca、Mg 等無機鹽離子濃度的影響，奶粉沖調溶液的單位質量的摩爾分子數越大，滲透壓越高[12]。

第五代嬰幼兒配方奶粉基于宏量營養素及礦物鹽成分調配技術，采用離子交換膜分離技術，降低原輔料中P、Na、K、Cl、Ca、Mg 等礦物元素含量，使得嬰幼兒配方奶粉產品滲透壓值接近母乳，進而達到減輕腎臟負擔的作用。

4.5 成分及功能母乳化

有研究表明，母乳中的蛋白質含量約為0.9～1.3 g/100mL，約為牛奶的1/3，在蛋白質構成上，母乳中以乳清蛋白為主，酪蛋白含量較少，牛乳則恰恰相反。母乳前沿研究表明，母乳可能含有800 種甚至上千種蛋白組分，主要包含母乳特有的乳蛋白、免疫蛋白、各種酶類、功能轉運蛋白等，都將是第五代及新一代母乳化嬰幼兒配方奶粉蛋白優化和功能改進的目標。

有研究表明母乳中富含磷脂成分，母乳中的脂肪以天然的脂肪球形式穩定存在，其中的磷脂主要以乳脂肪球膜的形式包裹在甘油三酯外，保持乳滴的完整性并維持穩定性。磷脂含量較低，僅占總脂肪的0.4%～1%，母乳中的主要磷脂為鞘磷脂(Sphingomyelin,SM)、磷脂酰膽堿(Phosphatidylcholine,PC)、磷脂酰乙醇胺(Phosphatidylethanolamine,PE)、磷脂酰絲氨酸(Phosphatidylserine,PS)和磷脂酰肌醇(Phosphatidylinositol,PI)。其中SM 含量最高，其次為PE 和PC,PI 和PS含量最低[13]。有研究表明，各泌乳期母乳中膽固醇含量差異顯著(P＜0.05)。初乳期膽固醇含量最高,平均含量達到202.81±3.72 mg/L,隨著泌乳期的延長,膽固醇含量急速下降,在過渡乳期和成熟乳期人乳中平均含量分別為171.19±3.24 mg/L 和123.95±3.12 mg/L，成熟乳期膽固醇含量基本趨于降低且穩定。母乳中的膽固醇能促進寶寶大腦發育，還能提供組成激素、維生素D 和膽汁的基本成分[14]。膽固醇在母乳中含量較高，但在復合植物油配方食品中幾乎沒有膽固醇，因此，第五代嬰幼兒配方奶粉的脂類成分母乳化營養調配方面，不僅要脂肪酸構成及結構母乳化，還要考慮到磷脂和膽固醇成分的母乳化。

乳脂肪球是牛乳的主要成分之一，它以一種微小的球狀物存在于牛乳中，直徑約為0.2～15 μm，其表面被一層5～10 μm 的薄膜所包裹，即稱為乳脂肪球膜，起著阻止乳脂肪球的聚合和酶退化作用。乳脂肪球膜包含蛋白質、脂質（中性脂和極性脂）、唾液酸、微量元素、氨基酸、以及灰分等成分。由于乳脂肪球膜極性脂和蛋白的起源及特殊結構，以及其特殊的營養功能，它將為新一代嬰幼兒配方奶粉開發帶來廣闊的空間和可能性。

由于組成人乳低聚糖的單糖和糖普鍵在連接方式上的不同，使得人乳低聚糖在結構和功能復雜多樣，目前已經證明人乳中含有200 多種低聚糖；還有研究對112 名媽媽的臨床試驗表明，并不是所有的母親都分泌2'-FL,大約有23%的母親并不分泌2'-FL。這些研究結果提示，人乳低聚糖的多重作用，取決于不同組分低聚糖的協同及組合而形成的綜合功能效果。

人源益生菌是一類能夠調節人體腸道微生態平衡，對人體健康產生有益影響作用且來源于人體的活性微生物。從上個世紀人們就開始認識到微生物及其代謝產物能夠對機體產生影響，并從人體篩選獲得許多被認為有益益生菌的微生物，很多已成為非常知名的益生菌，并創造了巨大的經濟社會價值。人源益生菌將在嬰幼兒腸道微生態調整方面，起到不可替代的重要作用。

第三代和第四代嬰兒配方奶粉已將DHA 及ARA應用到產品中，但沒有明確DHA 及ARA 起到某些功能作用的起效添加量。目前新修訂的國家標準GB 10765、GB10766 及GB10767 征求意見稿規定了DHA及ARA 添加量下限和提高了使用量上限。相對母乳含量，DHA 及ARA 的使用量有較大的提升空間，這也是第五代及更新一代嬰幼兒配方奶粉功能改進的又一方向。

5 展望及建議

嬰幼兒配方奶粉的營養成分、結構不斷接近母乳，在功能作用上更加貼近母乳，將成為第五代及更新一代嬰兒配方奶粉發展的方向，也將成為未來國內嬰兒食品市場發展、研究及應用技術的主要發展方向。嬰配中唾液酸、人乳低聚糖、人源益生菌、免疫球蛋白和乳脂球膜蛋白等配料的開發至關重要，通過模式動物和臨床試驗驗證研究含這些成分的嬰幼兒配方奶粉與母乳的喂養效果，從而為開發第五代乃至更新一代嬰幼兒配方奶粉提供依據。

展望未來，國家及一些技術先進的企業將進行廣泛深入的中國母乳營養調查研究，進一步對我國母乳的營養成分及結構分析，完善母乳數據庫，為國家標準修訂及嬰幼兒人群的某些功能相關的營養素需求提供參考依據。建議嬰幼兒配方食品行業同仁們繼續開展母乳功能性成分深入研究及分析，并為新一代母乳化嬰幼兒配方奶粉在智力及視力、免疫調節、腸道微生態、營養吸收及降低肝腎負擔等維度有明顯營養改善作用的產品開發提供技術支撐。