母乳中二位棕櫚酸酯含量分析及研究現狀

董 玲 周昕玥 姜毅康 李 威 潘麗娜

(1. 澳優乳業〔中國〕有限公司，湖南 長沙 410200；2. 澳優食品與營養研究院，湖南 長沙 410200；3. 湖南省營養健康品工程技術研究中心，湖南 長沙 410200)

母乳是嬰幼兒最理想的食物來源。母乳中脂肪含量為3%～5%，其中95%以上為甘油三酯[1]。甘油三酯由一分子甘油和三分子脂肪酸酯組成，通常采用“立體定向編號”系統(stereospecific numbering，sn)來描述脂肪酸在甘油骨架上的3個結合位點，分別被稱為sn-1、sn-2和sn-3位。棕櫚酸(Palmitic acid，C16:0)為母乳中最主要的飽和脂肪酸之一，為嬰幼兒生長發育、新陳代謝及大腦活動提供能量[2]。

市面上常見的嬰幼兒配方奶粉，通過添加多種植物油混合以模仿母乳中脂肪酸的組成和含量。但是，植物油中棕櫚酸以sn-1和sn-3位結合為主，sn-2位上棕櫚酸含量與母乳中含量差距較大[3]。因此，棕櫚酸酯的酯化結合位點及其對生理功能的影響引起了廣泛的關注和相關研究。近年來，越來越多的研究發現中西方母乳中sn-2棕櫚酸酯構型比例存在差異，中國母乳以1-油酸-2-棕櫚酸-3-亞油酸甘油三酯(OPL)為主，而西方母乳中1,3-二油酸 2-棕櫚酸甘油三酯(OPO)含量更高[4]。研究擬從對比中西方母乳以及不同乳源的sn-2棕櫚酸酯含量、sn-2棕櫚酸酯的生理功能及應用，以期為開發全新嬰幼兒配方奶粉提供理論依據。

1 sn-2棕櫚酸酯含量的分析

棕櫚酸是母乳中含量最高的飽和脂肪酸，約占總脂肪酸的20%(表1)，且含量較為穩定，不易受日常膳食(除素食主義外)及地域等因素的影響。母乳中約75%的棕櫚酸被酯化結合在sn-2位上，是甘油三酯sn-2位上含量最高的脂肪酸[5]。1,3-二油酸 2-棕櫚酸甘油三酯 (OPO) 和1-油酸-2-棕櫚酸-3-亞油酸甘油三酯(OPL)是sn-2棕櫚酸酯的兩種最主要構型。OPO與OPL sn-1和sn-2位結合的脂肪酸相同，為油酸和棕櫚酸。二者的區別是結合在sn-3位的脂肪酸有所不同，分別為油酸(C18:1)和亞油酸(C18:2)。

表1 母乳及其他乳源中脂肪酸含量及sn-2棕櫚酸酯含量[3-6]

為了區分母乳中OPO和OPL，通常采用液相色譜—蒸發光散射檢測法(HPLC-ELSD)、液相色譜質譜聯用—電噴霧離子源檢測法(HPLC/ESI-MS)或液相色譜/串聯四級桿—飛行時間質譜檢測法(HPLC/Q-TOF-MS)來檢測其含量[7]。目前，GB 30604—2015《食品營養強化劑1,3-二油酸2-棕櫚酸甘油三酯》僅對以植物油與油酸為原料，通過酯交換法制備的營養強化劑OPO的檢測方法作出規定，即通過氫火焰離子化檢測器(FID)—氣相色譜法，測得碳數為C52甘油三酯的總量，但并未對sn-2棕櫚酸酯不同構型進行區分[8]。而且GB 30604中的檢測方法并不適用于嬰幼兒配方奶粉[9]。關于嬰幼兒配方奶粉中OPO檢測方法的文獻報道很多[10]，如正相液相色譜法[11]、薄層色譜分離法、氣相色譜法[12]、氣相色譜—質譜聯用法[5]、銀離子交換柱液相色譜法[13]等。但對于嬰幼兒配方奶粉中OPL含量的檢測方法研究較少，新的檢測手段和技術尚待開發。

1.1 母乳與其他乳源中sn-2棕櫚酸酯含量對比

研究[14]表明，動物乳(牛、羊、駱駝)與母乳脂肪酸組成上表現出顯著的差異，動物乳以飽和脂肪酸為主，而母乳中不飽和脂肪酸比例更高。因此市售的嬰幼兒配方奶粉常通過添加多種不同來源的植物油來模擬母乳中脂肪酸的組成及含量[3]。除此之外，母乳脂肪在結構上表現出其獨特性。母乳脂肪中sn-2位上結合的多為長鏈飽和脂肪酸，如棕櫚酸，而sn-1和sn-3位上多為不飽和脂肪酸，與動物乳脂肪正好相反[1]。因此，盡管動物乳中棕櫚酸含量高于母乳，但母乳中棕櫚酸在sn-2位上的比例顯著高于其他動物乳。

1.2 中西方母乳中sn-2棕櫚酸酯含量對比

Kallio等[4]采用HPLC/ESI-MS法檢測母乳中甘油三酯含量，對比研究中國與西方國家母乳發現，盡管母乳中棕櫚酸總含量接近，但sn-2棕櫚酸酯含量比例及組成存在差異(表2)。中國母乳中OPL含量高于OPO含量，而西方母乳中OPO含量高于OPL含量，這與Tu等[15]的研究一致。通過對中國不同地區和不同泌乳階段的母乳脂肪組成分析發現，盡管不同地區母乳在泌乳期均表現出OPL含量逐漸降低的趨勢，但中國母乳中OPL的含量高于OPO。母乳的成分組成易受到飲食的影響，sn-2 棕櫚酸酯組成上的差異可能源于中西方飲食結構的不同。中國日常膳食以高亞油酸的植物油為主，如菜籽油、大豆油等[16]，而西方膳食以高油酸的橄欖油為主。這種飲食差異導致了母乳中sn-2棕櫚酸酯OPL與OPO的比例的不同[4]。

表2 中西方母乳中棕櫚酸酯平均含量及sn-2棕櫚酸酯組成[4]

因此，通過調節多種植物油之間的配比，彌補動物乳與母乳中不飽和脂肪酸含量的差異，以模擬母乳中脂肪酸含量及組成[17]。目前，中國嬰幼兒配方奶粉中脂肪來源主要為多種植物油或多種植物油和牛乳脂肪混合，其中高油酸葵花籽油、低芥酸菜籽油、棕櫚油、椰子油、棕櫚仁油及大豆油等植物油最為常見。由于目前中國相關法律僅對嬰幼兒配方奶粉中脂肪總量及反式脂肪酸、肉豆蔻酸、月桂酸、α-亞麻酸、亞油酸等含量提出要求，因此市售嬰幼兒配方奶粉中飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸含量基本接近母乳中相應脂肪酸的含量。但是，嬰幼兒配方奶粉中sn-2棕櫚酸酯含量與母乳的差異較大，尤其是未添加OPO的嬰幼兒配方奶粉[3]。

2 sn-2棕櫚酸酯生理功能

胰脂肪酶對甘油三酯的sn-1和sn-3位有著高度的選擇性。甘油三酯在胃腸道中被胰脂肪酶水解，形成兩分子的游離的脂肪酸和一分子的sn-2單甘油酸酯，為嬰兒生長發育提供所需的營養和能量[18]。sn-2棕櫚酸酯的生理功能與其獨特的構型緊密相關。當棕櫚酸結合在sn-2位上時，能有效降低游離脂肪酸和鈣之間的皂化反應[19]，且能被腸道微生物利用從而促進腸道微生物的增殖[20]，對嬰幼兒的生長發育表現出多重功效。sn-2棕櫚酸酯被胰脂肪酶消化的過程及其主要功效示意圖見圖1。

圖1 sn-2棕櫚酸酯胰脂肪酶消化過程及功效示意圖

2.1 提高脂肪吸收率

sn-2棕櫚酸酯能促進脂肪的吸收，脂肪的吸收差異可通過分析糞便及血清中脂肪酸含量獲得。Wang等[21]通過在大鼠膳食中添加OPO(PA含量占總脂肪酸的18.4%，sn-2位酯化率占總棕櫚酸54.3%)發現，OPO能顯著提高血清中棕櫚酸的含量，并有效降低糞便中總脂肪及各主要長鏈脂肪酸的含量。因此，棕櫚酸酯的結構型不僅對大鼠棕櫚酸吸收率有影響，而且可幫助提高總脂肪吸收率。Carnielli等[22]發現高含量sn-2棕櫚酸酯配方(PA含量占總脂肪酸的24%，sn-2酯化率占總棕櫚酸66%)喂養的嬰兒，糞便中肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸含量均降低，從而表現出更高的脂肪吸收率。

當棕櫚酸結合在sn-1和sn-3位后，在小腸的酸性環境下發生水解，游離的棕櫚酸易與游離的礦物質(Ca2+、Mg2+)發生皂化反應，從而形成不溶性皂化物，通過糞便直接排出，造成脂肪酸和礦物質的雙重流失[19]。相反，當棕櫚酸結合在sn-2位上時，胰脂肪酶水解產物為單棕櫚酸酯，可通過淋巴系統進入血液循環參與代謝。因此，母乳中70%以上棕櫚酸結合在sn-2位上，能有效地被嬰幼兒吸收利用。

2.2 促進鈣的吸收

大量研究證明，sn-2棕櫚酸酯能有效提高嬰幼兒對鈣的吸收。莊佳璐等[23]通過雙盲試驗，比較喂養90 d后sn-2棕櫚酸酯組(HPIF，sn-2棕櫚酸酯含量占總棕櫚酸的42%)和普通配方奶粉組(IF)的嬰兒糞便中鈣含量。HPIF組鈣含量(31.1 mg/g干重)顯著低于IF組(45.9 mg/g干重)，且更加接近母乳喂養組(21.5 mg/g干重)。因此在配方中添加sn-2棕櫚酸酯，能有效減少因脂肪酸與游離鈣發生皂化反應而導致鈣的流失。由此可見，棕櫚酸酯的結構差異對鈣的吸收有重要的影響。除此之外，sn-2棕櫚酸酯能促進益生菌的增殖并產生有機酸[24]。有機酸能降低腸道pH，將小腸中棕櫚酸與鈣形成的不可溶皂鈣重新轉化為游離的鈣離子，有利于提高鈣的吸收率[25]。

2.3 促進骨骼發育

sn-2棕櫚酸酯能通過有效提高鈣的吸收，促進嬰兒骨骼發育[26]。Litmanovitz等[27]通過一項對嬰兒開展的雙盲試驗發現，高含量sn-2棕櫚酸酯能有效增加骨骼密度，促進嬰幼兒骨骼發育，但對嬰兒身高和體重發育無顯著影響。定量超聲法(SOS)是一種定性分析骨骼強度的測量方法。攝入添加sn-2棕櫚酸酯配方奶粉(PA含量占總脂肪酸的22%，sn-2位酯化率占總棕櫚酸的44%)的嬰兒骨骼SOS為2 896 m/s，與母乳喂養的嬰兒(2 875 m/s)接近，且高于普通奶粉喂養的嬰兒(2 825 m/s)。Kennedy等[28]發現配方中添加sn-2棕櫚酸酯能顯著增加嬰兒骨骼密度(X-ray法)。

母乳喂養的嬰兒在后續的生長發育過程中骨骼鈣密度增長速度優于配方奶粉喂養的嬰兒[29]。Fewtrell等[30]通過追蹤母乳、普通配方奶粉和sn-2棕櫚酸酯配方奶粉喂養的嬰兒骨骼發育情況，發現sn-2棕櫚酸酯對骨骼生長發育僅能在短期內表現出促進作用。但由于樣本量過小，該研究的結論的可靠性仍待進一步驗證，且兒童的骨骼的生長發育受到多重因素的影響。目前，相關的研究僅側重于sn-2棕櫚酸酯對骨骼發育的短期影響，因此，關于sn-2棕櫚酸酯對骨骼密度增長的長期影響作用尚需更深入的研究。

2.4 改善腸道菌群及舒適性

sn-2棕櫚酸酯能有效地促進雙歧桿菌和乳酸桿菌的增殖[31]。Wang等[21]在大鼠無脂飼料中添加OPO(PA含量占總脂肪酸的18%，sn-2酯化率占總棕櫚酸的54.31%)，結果顯示棕櫚酸酯的結構能顯著影響腸道菌群的組成。試驗組和空白對照組腸道菌群均以厚壁菌門和擬桿菌門為主，但表現出不同的厚壁菌門和擬桿菌門比例。OPO能有效改善腸道菌群的組成，提高腸道中雙歧桿菌和乳桿菌的含量，并抑制有害菌的增殖。Yaron等[32]發現，給嬰兒喂養添加sn-2棕櫚酸酯的配方奶粉，該嬰兒腸道菌群組成與母乳喂養的嬰兒更相似。OPO能被雙歧桿菌和乳桿菌利用，促進腸道益生菌的增殖和乳酸的生成。乳酸的積累導致腸道pH降低，從而抑制有害菌的增殖[20]。

此外，游離棕櫚酸和鈣形成的不溶性皂鈣化合物可導致嬰幼兒大便干結并造成的排便困難[25]。雙盲試驗[33]表明，富含sn-2棕櫚酸酯的配方奶粉能有效減少糞便中皂鈣的形成。余章斌等[34]報道，配方奶粉中添加sn-2棕櫚酸酯對提高糞便稀糊狀比例、降低平均硬度、改善糞便性狀具有統計學意義。因此，sn-2棕櫚酸酯可有效緩解因大便干結造成的排便困難，從而提高腸道舒適性。

2.5 減少嬰兒哭鬧并促進神經系統發育

sn-2棕櫚酸酯(sn-2棕櫚酸酯含量占總棕櫚酸44%)能有效減少嬰兒哭鬧次數和每次哭鬧持續的時長[35]。Yoseph等[36]通過對比分別喂養添加sn-2棕櫚酸酯的配方奶粉(sn-2棕櫚酸酯含量占總棕櫚酸43%)、添加植物油的配方奶粉、母乳的嬰兒睡眠情況，發現sn-2棕櫚酸酯通過改變嬰兒的哭鬧模式，有效增加嬰兒的睡眠時長，尤其是日間的睡眠。嬰兒睡眠時長的增長，可幫助其建立良好的晝夜節律，因而有利于促進嬰兒神經系統的發育。

嬰幼兒哭啼是一種由外源性刺激和內源性調節引起的神經化學反應。外源性刺激由分離焦慮、饑餓、腸道不適等因素引起[37]。因此，這種減少哭鬧的作用可能與降低鈣皂含量從而減輕排便負擔和提高腸道舒適，或調節腸道菌群而改善腸道功能等因素有關。除此之外，sn-2棕櫚酸酯通過調節脂類前體物質和同源物，如油酰乙醇胺通過內源性調節影響哭鬧模式，具有潛在的促進脂類新陳代謝和大腦功能發育的作用[38]。

2.6 參與免疫調節

sn-2棕櫚酸酯具有潛在提高免疫力和緩解腸道炎癥的功效。Jeffery等[39]通過脾臟免疫細胞試驗發現，高OPO組(PA含量占總脂肪酸的39.4%，sn-2酯化率占總棕櫚酸78%)能夠顯著增強淋巴細胞的增殖作用，而淋巴細胞的增殖對免疫反應至關重要。

例如，高sn-2棕櫚酸酯對緩解小鼠腸道炎癥反應發揮著關鍵的作用。黏蛋白(Muc2-/-)是腸道上皮細胞與腸道黏膜層的重要組成成分，通過形成與微生物之間的屏障，從而保護腸道上皮細胞。Muc2-/-缺陷型小鼠試驗表明，sn-2棕櫚酸酯可通過誘發小鼠的免疫T細胞效應，并誘發抗氧化酶的表達，減少由高脂肪酸飲食導致的腸道黏膜層腐蝕及損傷程度，緩解小腸糜爛與損傷。對sn-2棕櫚酸酯誘發免疫T細胞效應和抗氧化酶表達的進一步研究，將助益于sn-2棕櫚酸酯的進一步開發利用[40]。

3 sn-2棕櫚酸酯應用

1995年時，歐盟(EFSA)已通過OPO在嬰幼兒配方奶粉中使用，2008年起中國相關法規也對OPO的使用范圍和在嬰幼兒配方奶粉中的添加量作出了明確的規定，OPO結構酯的安全性已得到充分的論證[41]。1995年，Bunge Loders公司推出的富含OPO的產品Betapol?，其被應用于嬰幼兒配方奶粉商業化生產中。Betapol?通過酸解法，將三棕櫚酸甘油酯(PPP)在sn-1,3位專一性脂肪酶的催化作用下發生酰基交換，生成OPO結構酯[42]。除此之外，Advanced Lipids公司生產的INFAT?，豐益公司(Wilmar Lmt.)的MILKOPAS?等，被廣泛地應用于國內外各大公司的嬰幼兒配方奶粉中[43]。隨著高端奶粉市場需求的增加，越來越多的市售嬰兒配方奶粉配方的設計均考慮脂肪酸酯化結合位置[3]。近年來，中西方母乳中sn-2棕櫚酸酯在構型組成上的差異被廣泛報道，sn-2棕櫚酸在嬰兒配方奶粉原料中的占比也得到提高，同時原料中OPO和OPL兩種構型的比例也得到了調整[44]。

4 展望

各大公司在努力提高產品中棕櫚酸酯sn-2位轉化率的同時，也未停止探究更科學的模擬母乳脂肪中sn-2棕櫚酸酯組成比例的必要性與科學性。Advanced Lipids和Bunge Loders公司目前均推出專為中國嬰幼兒設計的結構酯產品，使產品中OPO與OPL的比例更接近中國母乳。目前，關于OPL型結構脂的研究較少，且在配方奶粉設計時尚未引起重視。最近的一項研究，通過模擬OPO、OPL和LPL結構酯的體外消化得出，雖然富含油酸類的結構酯比富含亞油酸類的結構酯有著更高的消化率(OPO>OPL>LPL)，但OPL和LPL表現出比OPO更高的吸收率。二者在消化和吸收率上的差異與脂肪酸的不飽和度、甘油三酯初始粒徑大小、脂肪酸與胰腺酶結合的能力等因素有關[45]。

除此之外，sn-2棕櫚酸酯也表現出與其他營養元素潛在的協同作用，如低聚果糖。研究[33]表明，同時添加sn-2棕櫚酸酯和低聚果糖，可以協同促進大鼠對鈣的吸收，并能減少嬰兒糞便中皂鈣的形成。

綜上所述，sn-2棕櫚酸酯獨特的構型對嬰幼兒生長發育有著重要的影響。對sn-棕櫚酸酯的生理功能和作用機制的進一步深入研究，有利于更好地模擬母乳脂肪組成及構型，尤其是中國母乳，為開發最適合中國嬰幼兒的配方奶粉提供更科學的理論依據。