低聚果糖與低聚半乳糖在嬰幼兒配方乳粉中的精準(zhǔn)化應(yīng)用

王煒宏，楊新球

量子高科（廣東）生物有限公司，廣東廣州 510030

0 引言

母乳是嬰幼兒營養(yǎng)配方的金標(biāo)準(zhǔn)[1]。母乳喂養(yǎng)最佳方式是從出生后1 h以內(nèi)開始，至少6 個(gè)月的純母乳喂養(yǎng)及母乳輔食混合喂養(yǎng)至2 歲或以上[2]。然而，受各種因素的影響，全球母乳喂養(yǎng)率低于40%[3]，而我國0～6 月嬰兒純母乳喂養(yǎng)率只有27%[4]。因此，嬰幼兒配方乳粉（以下簡稱“嬰配粉”）新國標(biāo)（《GB 10765—2021 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 嬰兒配方食品》《GB 10766—2021 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 較大嬰兒配方食品》和《GB 10767—2021 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 幼兒配方食品》）調(diào)整了營養(yǎng)素指標(biāo)，旨在最大限度模擬母乳功能，從而促進(jìn)嬰幼兒健康成長。其中，為模擬母乳低聚糖（Human milk oligosaccharides,HMO）的作用，嬰配粉通常添加低聚果糖（Fructo-oligosaccharides,FOS）與低聚半乳糖（Galacto-oligosaccharides,GOS）。

1 母乳低聚糖的作用

1.1 調(diào)節(jié)腸道菌群

HMO在嬰兒腸道菌群的形成和健康維持方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用[5]。研究表明，只有1%的HMO被吸收到循環(huán)系統(tǒng)中，其余的則被腸道微生物代謝并通過糞便和尿液排出體外[6]。新生兒腸道微生物在利用HMO的能力上存在差異[7]。HMO可促進(jìn)腸道內(nèi)雙歧桿菌和擬桿菌等有益菌的生長，通過增殖有益菌“戰(zhàn)勝”潛在病原微生物來防止感染[8～11]。

1.2 預(yù)防病原體，調(diào)節(jié)免疫

HMO通過模擬受體糖鏈結(jié)構(gòu)而結(jié)合病原體，從而抑制病原體黏附到宿主細(xì)胞，防止病原體入侵[12]。HMO對(duì)某些病原體有直接的抵抗作用[10]。HMO還可以調(diào)節(jié)腸上皮細(xì)胞的反應(yīng)來發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)劑的作用，通過減少細(xì)胞生長、誘導(dǎo)分化和凋亡來改變腸道環(huán)境，改變T細(xì)胞對(duì)平衡的Th1/Th2細(xì)胞因子的反應(yīng)來改變免疫應(yīng)答[13，14]。

1.3 預(yù)防壞死性小腸結(jié)腸炎（NEC）

NE C 是早產(chǎn)兒中最常見、最致命的疾病之一[15]。5%～10%的出生體重極低嬰兒（小于1500 g）會(huì)發(fā)生NEC，其中超過1/4的嬰兒死亡，幸存者也會(huì)面臨嚴(yán)重的神經(jīng)并發(fā)癥[16～18]。母乳喂養(yǎng)的嬰兒患NEC的風(fēng)險(xiǎn)要比服用嬰配粉的嬰兒低6～10 倍，其中HMO發(fā)揮關(guān)鍵作用[19]。

1.4 促進(jìn)大腦發(fā)育

母乳喂養(yǎng)的早產(chǎn)兒在18 月時(shí)發(fā)育得分更高，到7 歲時(shí)的智商也更高[20]。有證據(jù)表明，大腦發(fā)育和認(rèn)知部分依賴于唾液酸[21，22]。唾液化的HMO是母乳中唾液酸的主要來源，有助于嬰兒獲得更高的智商和更好的發(fā)育[10]。

2 母乳低聚糖的組成及含量

HMO是由相對(duì)少量的不同單糖形成的復(fù)雜碳水化合物聚合物，其結(jié)構(gòu)、大小、復(fù)雜性均不同，主要受母體遺傳的影響[23～26]。目前鑒定出的HMO分子有200 多種[27]。

HMO的濃度在個(gè)體之間和哺乳期之間有所不同，這種差異會(huì)隨著嬰幼兒生長期的不同生理需求變化，從而協(xié)調(diào)嬰兒胃腸道微生物群的逐步發(fā)展[28～30]。HMO在初乳中含量多達(dá)20.0～25.0 g/L，成熟母乳中含量下降到5.0～20.0 g/L[10]。我國母乳HMO平均含量為4.5～9.2 g/L[31]。母乳中的低聚糖濃度是牛奶的100～1000 倍[32]。母牛產(chǎn)后立即收集的牛初乳中低聚糖質(zhì)量濃度約為1.0 g/L，在48 h后質(zhì)量濃度迅速降低，而山羊乳含量更低，僅為250～300 mg/L[33，34]。

3 采用低聚果糖與低聚半乳糖模擬母乳低聚糖的作用

益生元是被微生物選擇性利用從而賦予宿主健康效益的一類物質(zhì)[35]，包括低聚果糖（FOS）、低聚半乳糖（GOS）、HMO。FOS由果糖基以β-2,1糖苷鍵連接而成，聚合度為2～9。GOS是以乳糖為原料，經(jīng)β-半乳糖苷酶催化水解半乳糖苷鍵，并通過轉(zhuǎn)半乳糖苷的作用將水解下來的半乳糖苷轉(zhuǎn)移到乳糖分子，從而生成GOS，聚合度為2～8。GOS和FOS是被允許加入嬰配粉的兩種益生元。研究表明，嬰配粉中添加FOS和GOS，可以模擬HMO諸如調(diào)節(jié)腸道菌群、促進(jìn)排便、提高免疫、減少感染、緩解過敏及特應(yīng)性皮炎等的作用[36～45]。

4 低聚果糖與低聚半乳糖的含量對(duì)于精準(zhǔn)模擬母乳低聚糖的作用至關(guān)重要

FOS與GOS模擬HMO的效果受不同因素的影響。其中，F(xiàn)OS與GOS的含量對(duì)于精準(zhǔn)模擬母乳低聚糖的作用至關(guān)重要。

Euler等[46]進(jìn)行的一項(xiàng)針對(duì)2～6 周齡的健康足月嬰兒試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，無論嬰配粉中添加1.5 g/L或3.0 g/L（約1.05 g/100 g或2.10 g/100 g）FOS，糞便中的腸球菌和擬桿菌都沒有發(fā)生明顯變化，未實(shí)現(xiàn)改善腸道菌群的目的。在抑制艱難梭菌毒素的產(chǎn)生方面也沒有顯著效果。而母乳喂養(yǎng)的嬰兒這些指標(biāo)均有明顯變化。

Brunser等[47]對(duì)90 名近4 個(gè)月大的嬰兒進(jìn)行的一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，服用2.0 g/L（約1.40 g/100 g）FOS對(duì)雙歧桿菌、乳酸桿菌等有益菌沒有明顯增殖效果。

Takumi等[48]的研究讓不同年齡段的嬰幼兒分別服用不同劑量的FOS（0～1 歲：1 g；2～3 歲：2 g；4～5 歲：3 g），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只有0～1 歲嬰兒服用FOS后可以增殖普拉梭菌，而2～5 歲的幼兒每天服用2 g或3 g的FOS并無明顯效果。

Bakker-Zierikzee等[49]給嬰兒服用含6.0 g/L（約4.20 g/100 g）的FOS和GOS混合物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在試驗(yàn)前期，服用FOS+GOS組嬰兒糞便中的醋酸、丁酸等短鏈脂肪酸含量要低于母乳喂養(yǎng)嬰兒，后期才逐漸無差異。母乳喂養(yǎng)組前期pH值也更低，在16 周后兩組才基本一致。而較低的腸道pH值不利于有害菌的定植。同樣的使用劑量下還有研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)OS+GOS促進(jìn)嬰兒產(chǎn)生分泌型免疫球蛋白A（sIgA）的速度也更慢，直到第28周以后才能基本達(dá)到母乳喂養(yǎng)嬰兒水平[50]。sIgA是人體內(nèi)最豐富的免疫球蛋白之一，是黏膜表面的主要免疫球蛋白，在胃腸道防御機(jī)制中發(fā)揮關(guān)鍵作用，抑制潛在有害抗原在黏膜組織的黏附和入侵，中和來自微生物病原體的毒素和毒力因子[51]。

服用添加量為8.0 g/L（約5.60 g/100 g）的嬰配粉后，對(duì)嬰兒腸道雙歧桿菌的生長和微生物的代謝活性有促進(jìn)作用，而在短鏈脂肪酸、乳酸和pH值等的變化方面也與母乳喂養(yǎng)嬰兒更接近[52]。嬰兒糞便狀態(tài)、大便頻率、每天體重增加情況也與母乳相似[53]；此添加量也提高了胃動(dòng)素含量，增強(qiáng)胃動(dòng)力，減少胃液殘留，同時(shí)還降低了膽固醇和低密度脂蛋白膽水平，具有降低血脂的保護(hù)作用[54]；還有研究發(fā)現(xiàn)，此劑量可降低過敏高危嬰兒免疫球蛋白游離輕鏈（Ig-fLC）的血漿濃度，從而降低了嬰兒發(fā)生特應(yīng)性皮炎的發(fā)病率[55]。

另一項(xiàng)研究則發(fā)現(xiàn)，在早產(chǎn)兒嬰配粉中添加10.0 g/L（約7.00 g/100 g）的GOS和FOS混合物可刺激腸道雙歧桿菌的生長，其糞便特征與母乳喂養(yǎng)的早產(chǎn)兒相似。這兩種益生元混合物有助于提高早產(chǎn)兒的腸道耐受性[56]。

5 低聚果糖與低聚半乳糖在嬰配粉中的應(yīng)用現(xiàn)狀

母乳HMO平均含量為4.5～9.2 g/L[31]，而嬰兒平均每天攝入母乳690～770 mL[57]。因而，我國母乳喂養(yǎng)嬰幼兒平均每天攝入3.5～6.4 g母乳低聚糖。目前，國內(nèi)嬰配粉建議服用量多為每天60～130 g，而嬰配粉中FOS和（或）GOS的添加量為1%～3%（w/w）。嬰配粉喂養(yǎng)嬰幼兒平均每天攝入的FOS和（或）GOS僅0.6～3.0 g。由此可見，國內(nèi)嬰配粉的FOS和（或）GOS添加量低于嬰幼兒正常需求。相對(duì)而言，國外嬰配粉的FOS和（或）GOS添加量較高（表1）。根據(jù)我國對(duì)FOS和GOS在嬰幼兒配方食品中使用的法規(guī)要求：低聚果糖（或低聚半乳糖）作為益生元類物質(zhì)的來源之一，該類物質(zhì)在嬰兒配方食品、較大嬰兒和幼兒配方食品中總量不超過64.5 g/kg”，即6.45%，此限值基本與國外嬰配粉中的添加量一致。但是我國目前相關(guān)產(chǎn)品中添加量遠(yuǎn)低于此限值，多是概念性添加，這種低劑量的添加是否能真正起到模擬HMO的作用值得探討。

表1 國內(nèi)外嬰配粉中FOS/GOS 添加量對(duì)比

6 小結(jié)

嬰幼兒時(shí)期是身體和智力發(fā)育的關(guān)鍵期。而母乳作為嬰幼兒營養(yǎng)配方的黃金標(biāo)準(zhǔn)，是嬰幼兒最安全、最天然的食物，其不僅含有多種免疫蛋白和生長因子，而且還包含成分復(fù)雜卻功能多樣的母乳低聚糖。由于多種原因造成部分寶寶無法攝入足夠量的母乳，因此，盡可能模擬母乳營養(yǎng)成分的嬰配粉便成為營養(yǎng)替代品的首選。

母乳低聚糖由于其成分復(fù)雜且種類繁多，尚無法全部人工合成。目前國外可合成并使用的有2'-巖藻糖基乳糖（2'-fucosyllactose,2'-FL）和乳酰-N-新四糖（lacto-N-eotetraose,LNnT）兩種成分。而我國本土HMO的相關(guān)研究比較滯后，加之法律方面的限制，目前尚無法使用，多采用添加益生元的方式來模擬HMO的功效，其中以FOS和GOS為主。雖然已發(fā)現(xiàn)FOS和GOS在部分功效上已經(jīng)和HMO差異不大，但其使用卻還是存在諸多盲目性，添加量不足便是其中之一，這一點(diǎn)在國產(chǎn)品牌產(chǎn)品中尤為突出。目前已有多個(gè)研究發(fā)現(xiàn)，較低的添加量無法對(duì)嬰兒健康產(chǎn)生有益作用，達(dá)不到模擬HMO的效果。因此，加大對(duì)我國母乳HMO的研究，同時(shí)加大對(duì)嬰配粉中FOS、GOS等低聚糖的用量配比、有效添加量、與其他營養(yǎng)素的關(guān)系等內(nèi)容研究，將為今后指導(dǎo)和改進(jìn)嬰配粉，使其更接近我國母乳，更有利于我國嬰幼兒的發(fā)育成長打下堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。