母乳低聚糖知识全解析：从结构到功能，一文掌握所有关键点
母乳低聚糖：结构与功能的全面解析
本文旨在深入剖析母乳低聚糖的关键特性，从其精细的结构到在婴幼儿健康中的不可或缺的功能，力求为读者提供全面的了解。
母乳低聚糖，亦被称为人乳寡糖（HMOs），在婴幼儿健康中发挥着至关重要的作用。近日，中国食品科学技术学会发布了关于母乳低聚糖的科学共识。该共识指出，微生物发酵法是生产HMOs的常用方法，其中大肠杆菌、酿酒酵母或枯草芽孢杆菌等常被用作出发菌株。通过基因工程技术，相关基因被引入以重构代谢网络，从而获得能够高效合成HMOs的基因工程菌。经过微生物发酵、分离、浓缩、纯化及干燥等工艺，最终得到纯化的HMOs。值得注意的是，在此过程中，基因工程菌、引入的外源基因及其转录翻译产物均被彻底去除。因此，欧盟已将发酵法生产的HMOs视为“化学定义的纯化物质”，并从转基因管理范围中豁免，即不将其视为转基因产品。同时，中国营养保健食品协会婴幼儿配方食品分会也针对母乳低聚糖的相关问题进行了详尽的问答编制，汇集了国内婴幼儿配方食品标准制定、产品研发及生产等多方面的专家意见。
01、
低聚糖的定义是什么？
答：低聚糖，又被称为寡糖，是指聚合度（Degree of polymerization，DP）介于3至9之间的碳水化合物。
02、
母乳低聚糖的独特性体现在哪些方面？
答：母乳低聚糖，亦称人乳寡糖（Human milk oligosaccharides，HMOs），是一类独特且丰富的寡聚糖混合物。它们在母乳中占据重要地位，含量仅次于乳糖和脂肪，位居第三。这些HMOs通常由3至20个单糖分子精致而成，尽管它们在人体胃肠道内难以被消化，却能被肠道内的微生物充分利用。相较于其他动物乳汁，如牛奶和羊奶，人乳中的HMOs种类和含量都显得尤为出众。
03、
母乳低聚糖的发现历程是怎样的？
答：母乳低聚糖的探索历程源远流长，历经了儿科学、微生物学及化学家的共同努力。自1886年儿科学和微生物学家Escherich等发现肠道细菌对婴儿肠道消化过程的影响以来，化学家Eschbach和Deniges等逐步揭示了人乳与牛乳在碳水化合物组成上的差异。随着Tissier及Moro在1900年发现母乳与奶粉喂养婴儿肠道菌群的不同，以及Schönfeld在1926年报道人乳中存在“双歧因子”，人们对母乳低聚糖的认识逐渐深入。Lespagnol和Polonowski在随后的几年里发现了其他碳水化合物组分，并命名为Gynolactose。直至1954年，György和Kuhn等最终证实了母乳中的“双歧因子”确实由“Gynolactose”，即低聚糖所构成。自此，母乳低聚糖的相关研究日益成为科学界的热点。
04、
母乳低聚糖的主要组成成分是什么？
答：母乳低聚糖的主要成分是各种类型的寡糖，这些寡糖由不同数量的单糖分子精致而成，其结构和功能各不相同。它们在母乳中发挥着独特的营养和健康作用，对婴儿的成长发育具有重要意义。
HMOs由葡萄糖、半乳糖、N-乙酰葡萄糖胺、岩藻糖和唾液酸这五种单糖通过独特方式链接构成，形成了超过200种不同的低聚糖结构。在母乳中，这些HMOs的含量位列第三，仅次于乳糖和脂肪，总含量维持在5g至20g/L之间，初乳中的含量更是高达20g至25g/L。
根据结构特点，HMOs可进一步细分为两类：一类是中性低聚糖，其中又包括岩藻糖基化中性母乳低聚糖，如2’-岩藻糖基乳糖和3-岩藻糖基乳糖等；另一类是酸性低聚糖，即唾液酸化母乳低聚糖，如3’-唾液酸乳糖和6’-唾液酸乳糖等。这些低聚糖在母乳中的含量和比例受到遗传因素的影响，因此不同基因型母亲的母乳中，HMOs的表型也会有所不同。例如，非分泌型母亲的母乳中2’-FL的含量可能极低甚至无法检测到，而3’-SL和6’-SL等酸性低聚糖则在大多数母乳样本中均可检测到。
值得注意的是，尽管HMOs的结构复杂，但它们在人体内却难以被消化吸收。然而，这些低聚糖对于肠道微生物而言却是极佳的营养来源。它们能够被肠道内的微生物充分利用，从而对婴儿的肠道健康和免疫系统发育产生深远的影响。这一发现，使得母乳低聚糖成为了营养学和生物学领域的研究热点。
在人体内，HMOs的代谢途径多样。部分HMOs能够完整地经过消化道，随粪便排出；而另一些则进入体循环，经尿液排出。更值得一提的是，人体肠道菌群会消耗利用部分HMOs，其代谢产物甚至能通过肠道细胞进入体内，进而分布于身体各组织器官，如大脑。
那么，母乳低聚糖究竟在婴儿成长中扮演着怎样的角色呢？研究显示，HMOs能刺激肠道中的有益菌（如双歧杆菌）生长，同时抑制有害菌的繁殖，从而维护肠道微生态的平衡。此外，它还有助于免疫系统的发育，降低或预防新生儿坏死性小肠结肠炎的发生率，并促进大脑认知功能的发育。
值得注意的是，尽管其他动物乳汁也含有某些低聚糖，但它们的结构和功能与母乳低聚糖存在显著差异。因此，在探讨低聚糖的重要性时，我们特别强调了母乳低聚糖的独特性和对婴儿成长的不可或缺的作用。
迄今，科学家们已成功从母乳中分离并制备出100余种低聚糖。这些低聚糖在结构和功能上与天然存在于母乳中的低聚糖高度相似，为研究母乳低聚糖的生物学功能和婴儿健康成长提供了有力的工具。
14、目前国际市场上商品化母乳低聚糖的生产方法是什么？
答：目前，国际上已批准使用的母乳低聚糖（HMOs）主要采用微生物发酵法进行制备。这种方法不仅适合工业化生产，而且对环境友好。所产出的HMOs在结构上与母乳中天然存在的HMOs完全一致。此外，我国也已批准了通过精准发酵法制备的2’-岩藻糖基乳糖和乳糖-N-新四糖用于商业生产。
15、采用精准发酵（生物合成法）生产的HMOs是否会有残留物？
答：根据爱尔兰食品安全局（FSAI）的实质等同意见，通过转基因大肠杆菌K-12菌株发酵制得的2'-FL、LNnT等产品，由于微生物细胞并未被破坏，因此不存在于最终产品中。这意味着这些产品无需按照欧盟转基因食品及饲料法规框架进行审批和标识。
经EFSA及FSAI评估，利用微生物发酵法生产的2'-FL及LNnT等HMOs，通过基因工程技术获得了高纯度产物。这些产物中未检测到转基因菌株的DNA及活细胞成分，因此引发转基因过敏性反应的风险较低，被认定为安全产物。
16、首个获批的母乳低聚糖是什么？其获批时间是什么时候？
答：首个获批的HMOs为2'-FL。化学合成的2'-FL于2015年9月6日获得美国国家食品药品管理局（FDA）的审查和批准，而微生物发酵的2'-FL则于2015年11月6日首次获得批准。
17、哪款婴幼儿配方产品是首款添加母乳低聚糖的？其上市时间是什么时候？
答：雀巢自2017年以来在欧洲推出的产品中，主要添加了2'-FL和LNnT，这标志着首款添加母乳低聚糖的婴幼儿配方产品上市。
18、目前全球已批准的母乳低聚糖种类有多少？
答：截至目前，国际上已经获批准可用于婴幼儿配方食品的母乳低聚糖共有7种。
19、目前国际上市售产品中都包含了哪些低聚糖（HMOs）？
答：国际上市售产品中添加的母乳低聚糖成分主要包括：2’-FL、3-FL、LNT、LNnT、6’-SL、3'-SL和DFL等。
20、目前国际上和我国已批准的母乳低聚糖结构是否与母乳中存在的一致？
答：目前，国际上和我国批准的2’-FL和LNnT等母乳低聚糖，其结构与母乳中天然存在的形式是一致的。
21、目前工业化生产的母乳低聚糖产品纯度能达到何种程度？
答：当前，工业化生产的2’-岩藻糖基乳糖纯度不低于94.0%（以干基计），而乳糖-N-新四糖的纯度则达到92.0%（以干基计）或以上。
22、哪些国家或地区允许销售添加母乳低聚糖的婴幼儿配方食品？
答：欧盟、美国、澳新等地均已批准部分HMOs可在婴幼儿配方食品中添加。同时，荷兰、爱尔兰、德国、香港等地区也允许销售含有HMOs的婴幼儿配方产品。
23、我国已批准可以添加到婴幼儿配方食品中的低聚糖有哪些？
答：目前，我国已批准可以添加到婴幼儿配方食品中的低聚糖包括2’-岩藻糖基乳糖和乳糖-N-新四糖等。
2023年10月7日，国家卫健委发布了关于桃胶等15种“三新食品”的公告，批准了2´-FL和LNnT作为食品营养强化剂，在婴幼儿配方食品、儿童调制乳粉以及特殊医学用途婴儿配方食品中均可使用。这一批准使得这两种母乳低聚糖得以更广泛地应用于婴幼儿食品领域。
同时，公告还明确了各自的添加量标准，以确保产品的安全性和有效性。此外，长期临床喂养试验已经证明，按照我国批准的添加量食用这些产品是安全的，不会对婴幼儿造成任何危害。
值得注意的是，通过跨境电商等渠道购买的婴幼儿配方奶粉中，很多产品已经添加了HMOs。消费者在购买时，可以通过查看配料表来确认产品是否含有母乳低聚糖。
在国际上，欧盟对添加母乳低聚糖的产品标签要求较为简单，只需标识出具体添加的成分，或提示含HMOs的膳食补充剂不能与母乳喂养或其他添加种类HMOs的食品同时食用。而在我国，由于2’-FL和LNnT属于食品营养强化剂，因此没有特别的标签标识要求。
另外，人乳中低聚糖的含量约为5g/L至20g/L。这一数据为婴幼儿配方食品中HMOs的添加提供了重要的参考依据。
母乳中的HMOs含量会随着泌乳期的变化而变化。在初乳阶段，HMOs的总含量可高达约25g/L，但随着泌乳期的延长，其含量会逐渐下降。整个泌乳期内，中国母乳的HMOs含量大致维持在8g/L至23g/L的范围内。
针对母乳低聚糖的检测，由于HMOs分子结构的复杂性和多样性，以及大多数HMOs带有分支结构的特点，检测时需要采用高灵敏度、可重现性、高通量且具有一定速度的分析技术。目前，常用的检测方法包括核磁共振波谱法、超高效液相色谱质谱联用法和高效阴离子交换色谱法等。
目前，国内市场上虽然尚未有明确标注添加HMOs的婴幼儿配方产品，但已有多款添加了HMOs的产品正处于配方注册审查阶段。此外，牛乳基或羊乳基的婴幼儿配方奶粉中也会带入部分天然HMOs成分，如3´-SL、6´-SL和3´-GL等。
同时，我国市场上也有3款市售儿童调制乳粉中添加了国家批准的2'-FL和LNnT。在产品配料表中，这些成分的具体名称信息为“2'-岩藻糖基乳糖、乳糖-N-新四糖”，并无其他特殊标识。
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