母乳低聚糖健康功能與應用研究進展

摘 要：母乳低聚糖（Human Milk Oligosaccharides，HMOs）組成和結構復雜，無法直接從母乳中分離提取，一般采用化學合成、酶促合成和生物工程合成的方法獲得。不同結構特征的HMOs對不同人群健康的影響不同，當前各國對HMOs的認識和法規都在不斷完善。本文綜述了母乳低聚糖的組成及結構、合成及檢測方法、健康功能、法規要求和應用現狀等，旨在為HMOs的分離、開發及未來商業化應用提供相關參考。

關鍵詞：母乳低聚糖；健康功能；應用現狀

Abstract： Human milk oligosaccharides （HMOs） are complex in composition and structure， which cannot be directly isolated and extracted from breast milk， and are generally obtained by chemical synthesis， enzymatic synthesis， and bioengineering synthesis. HMOs with different structural characteristics have different effects on the health of different populations， and the understanding and regulations of HMOs are constantly improving in various countries. This paper reviews the composition and structure， synthesis and assay methods， health functions， status of regulations and applications of HMOs， aiming to provide relevant references for the isolation， development and future commercialization of HMOs.

Keywords： human milk oligosaccharides; health function; status of applications

母乳是嬰兒營養的“黃金標準”，是嬰兒出生后的天然食物，支持嬰兒的生長和發育[1]。母乳低聚糖（Human Milk Oligosaccharides，HMOs）是母乳中含量僅次于乳糖和脂類的第三大營養成分[2]。HMOs的組成和結構復雜，其分離檢測仍存在較大挑戰。本文從HMOs的組成及結構、合成及檢測方法、健康功能及應用現狀等方面進行綜述，旨為HMOs在未來產品中的應用提供相關參考。

1 母乳低聚糖概述

1.1 母乳低聚糖組成及結構

HMOs由3～14個單糖單元組成，由5種單糖構成[1]。其分子結構以乳糖為核心，還原端以2種糖苷鍵進行鏈接延伸：①以β-1，3糖苷鍵鏈接乳糖-N-二糖形成直鏈結構；②以β-1，6糖苷鍵鏈接N-乙酰胺基乳糖形成支鏈結構[2-3]。在末端進行進一步延伸后形成中性巖藻糖基化、中性非巖藻糖基化和酸性唾液酸化3種類型。母乳中中性HMOs含量占總含量的80%以上，其中2’-巖藻糖基乳糖（2’-Focusllactose，2’-FL）含量最高[2]。造成母乳中HMOs的結構和含量差異的因素眾多，例如哺乳期、胎齡、環境條件等[4]。母乳與其他哺乳動物乳汁中HMOs含量和種類也存在區別，ZHU等[1]對母乳和其他哺乳動物乳汁進行了研究，結果顯示母乳中不僅低聚糖的濃度遠高于其他哺乳動物（100～1 000倍），其種類也多于其他哺乳動物乳汁，母乳中已檢測出200多種特定結構的低聚糖，而其他哺乳動物乳汁中僅有幾十種。

1.2 母乳低聚糖合成及檢測

由于不能從母乳中分離提取HMOs，且不同種類和結構的HMOs具有特定的功能，目前母乳低聚糖一般采用化學合成、酶促合成和生物工程合成的方法獲得，其中化學法和酶促合成法應用最為廣泛[5]。化學合成法的難度隨著低聚糖的鏈長和分支的增加而增大，目前已化學合成了超過15種HMOs[1]。酶促合成法中常用的酶有糖基轉移酶、糖苷水解酶和糖合酶。生物工程合成法的研究特別集中于2’-巖藻糖基乳糖[6]。由于沒有微生物可以直接產生HMOs，非致病性的大腸桿菌成為合成HMOs的首選宿主微生物。

目前常用毛細管電泳、高效液相色譜、高效陰離子交換色譜等來檢測HMOs[2]。因此，對于HMOs的檢測也存在著挑戰，未來對檢測方法進行相關研究也至關重要。

2 母乳低聚糖健康功能

2.1 母乳低聚糖與嬰兒腸道菌群

由于嬰兒攝入的HMOs中，有97%～99%無法被胃酸和消化酶分解[4]，能夠直接到達大腸與腸道菌群相互作用，產生短鏈脂肪酸和乳酸等代謝產物。HMOs結構復雜，在維持腸道微生物平衡中主要起到直接和間接作用[6]。在生命早期階段，嬰兒腸道微生物中雙歧桿菌占主要地位，純母乳喂養時的HMOs在嬰兒腸道菌群中起到調節作用，表現出菌株的特異性[7]。LI等[8]研究嬰兒腸道微生物中的10種雙歧桿菌對HMOs利用的特異性，結果表明嬰兒雙歧桿菌和兩歧雙歧桿菌可以有效利用多種類型的HMOs，且發酵后乙酸含量顯著增加，丙酸、丁酸和戊酸含量基本保持不變。HMOs對需氧生物（如大腸桿菌和腸球菌）和厭氧生物的定植作用可促進嬰兒腸道微生物組生態的進化[9]。因此，HMOs對嬰兒生命早期階段的腸道健康至關重要。

2.2 母乳低聚糖與特殊人群健康

2023年6月，中國食品科學技術學會發布《母乳低聚糖（HMOs）的科學共識》，建議積極推進和促進我國HMOs的審批以及在我國特殊食品等相關領域的應用。HMOs具有多種生理功能，在一些特殊健康需求的人群中也展現出多種健康益處。①早產與足月分娩女性乳汁的HMOs存在差異。對85名妊娠女性的母乳樣本進行分析后發現，早產分娩女性成熟乳的唾液酸化水平降低，而足月分娩女性未有降低的現象[10]。②母乳喂養的早產兒壞死性小腸結腸炎（Necrotizing Enterocolitis，NEC）發生率比配方奶粉低[11]。SODHI等[12]研究表明，2’-FL和6’-FL可以預防小鼠或仔豬模型中的NEC，并減輕回腸中的NEC炎癥。③BERGER等[13]相關綜述表明，巖藻糖基化和唾液酸化的HMOs有益于嬰兒的神經發育。④HMOs還會影響人體的過敏反應，TARRANT等[14]發現，HMOs可以通過多種結構的特異性機制來介導過敏風險。因此，對HMOs與特殊人群健康方面進行相關研究十分有必要。

3 母乳低聚糖應用

3.1 母乳低聚糖法規現狀

《母乳低聚糖（HMOs）的科學共識》指出，HMOs已在多個國家和地區批準和/或上市使用[15]。2016年以來，國家衛生健康委員會和國家食品安全風險評估中心也曾多次發布關于2’-FL、乳酰-N-新四糖（Lacto-N-neotetraose，LNnT）作為營養強化劑使用的受理信息和相關征求意見。2023年10月，食品安全標準與監測評估司發布了關于HMOs的公告和相關解讀，明確了2’-巖藻糖基乳糖和乳糖-N-新四糖這2種母乳低聚糖作為食品營養強化劑。2’-FL和LNnT使用范圍相同，均可以用于調制乳粉（僅限兒童用乳粉）、嬰幼兒配方食品和特殊醫學用途嬰兒配方食品，但使用量不同。可見我國正在從完善HMOs應用方面的相關法律法規角度積極推進HMOs在相關產品中的應用。

3.2 母乳低聚糖應用現狀

2’-FL在母乳中含量多且結構簡單，被較多應用于配方乳粉中，部分配方乳粉添加3’-唾液乳糖（3’-Sialyllactose，3’-SL）和LNnT[4]，還有嬰兒配方奶粉中添加了2’-FL和LNnT兩種HMOs。MARRIAGE等[16]研究表明，在喂養含有2’-FL的配方奶粉4個月后，人工喂養嬰兒的生長發育狀況與母乳喂養嬰兒相似。PUCCIO等[17]研究表明，向6個月大嬰兒喂食含有2’-FL和LNnT的配方乳粉，安全且耐受性良好。以上研究表明，含有HMOs的配方乳粉更加接近母乳的健康功能。

4 結語

近年來，隨著部分發達國家對HMOs的批準和使用，我國也批準了2種HMOs可作為營養強化劑可應用于嬰配粉和特殊醫學用途嬰兒配方食品中，因此在此類產品中補充HMOs已成為未來的趨勢。而目前HMOs原料的合成和獲取方法仍存在方法技術方面的問題，并且HMOs的種類以及結構復雜，其生理功及健康功能存在著結構特異性。因此未來在對于母乳中HMOs的組成、含量和結構等方面進行充分研究的基礎上，對其在人體健康作用進行深入研究，有助于未來HMOs在相關產品中的應用。

參考文獻

[1]ZHU L Y，LI H Y，LUO T，et al.Human milk oligosaccharides： a critical review on structure，preparation，their potential as a food bioactive component，and future perspectives[J].J Agric Food Chem， 2023，71（43）：15908-15925.

[2]楊軼涵，喬為倉，張明輝，等.母乳低聚糖檢測方法的研究進展[J].中國乳品工業，2022，50（9）：47-52.

[3]楊寶雨，趙軍英，喬為倉，等.母乳低聚糖的研究進展[J].中國食品學報，2021，21（8）：369-390.

[4]徐顥軒，劉婧雯，尚佳萃，等.人乳低聚糖與腸道菌群互作及其調節嬰兒免疫功能的研究進展[J].食品工業科技，2024，45（3）：363-371.

[5]史玉東，劉夢瑤，盧衛紅.母乳低聚糖的結構與功能研究進展[J].食品安全質量檢測學報，2020，11（21）：7656-7662.

[6]揭良，蘇米亞，賈宏信，等.人乳低聚糖研究進展[J].乳業科學與技術，2020，43（5）：31-36.

[7]DE MUINCK E J，TROSVIK P.Individuality and convergence of the infant gut microbiota during the first year of life[J].Nat Commun，2018，9（1）：2233.

[8]LI M L，LU H，XUE Y L，et al.An in vitro colonic fermentation study of the effects of human milk oligosaccharides on gut microbiota and short-chain fatty acid production in infants aged 0-6 months[J].Foods，2024，13（6）：921.

[9]HU M M，LI M L，LI C C，et al.Effects of human milk oligosaccharides in infant health based on gut microbiota alteration[J].J Agric Food Chem，2023，71（2）：994-1001.

[10]HUANG C C，LU Y，KONG L，et al.Human milk oligosaccharides in milk of mothers with term and preterm delivery at different lactation stage[J].Carbohydr Polym，2023，321：121263.

[11]SPRENGER N，TYTGAT H L P，BINIA A，et al.Biology of human milk oligosaccharides： from basic science to clinical evidence[J].J Hum Nutr Diet，2022，35（2）：280-299.

[12]SODHI C P，WIPF P，YAMAGUCHI Y，et al.The human milk oligosaccharides 2’-fucosyllactose and 6’-sialyllactose protect against the development of necrotizing enterocolitis by inhibiting toll-like receptor 4 signaling[J].Pediatr Res，2021，89（1）：91-101.

[13]BERGER P K，ONG M L，BODE L，et al.Human milk"oligosaccharides and infant neurodevelopment： a narrative review[J].Nutrients，2023，15（3）：719.

[14]TARRANT I，FINLAY B B.Human milk oligosaccharides："potential therapeutic aids for allergic diseases[J].Trends Immunol，2023，44（8）：644-661.

[15]中國食品科學技術學會.母乳低聚糖（HMOs）的科學共識[J].中國食品學報，2023，23（6）：452-457.

[16]MARRIAGE B J ，BUCK R H ，GOEHRING K C ，et al.Infants fed a lower calorie formula with 2’FL show growth and 2’FL uptake like breast-fed infants[J].Journal of Pediatric Gastroenterology amp; Nutrition，2015，61（6）：649-658.

[17]PUCCIO G，ALLIET P ，CAJOZZO C ，et al.Effects of infant formula with human milk oligosaccharides on growth and morbidity： a randomized multicenter trial[J].Journal of Pediatric Gastroenterology amp; Nutrition，2017，64（4）：624-631.

基金項目：哈爾濱市制造業科技創新人才項目“乳制品精準營養創新技術研究及產業化應用”（2022CXRCNS040）。

作者簡介：車佳玲（1996—），女，黑龍江海倫人，碩士，工程師。研究方向：食品加工與安全。

通信作者：王青云（1978—），男，黑龍江哈爾濱人，碩士，正高級工程師。研究方向：乳制品、嬰幼兒食品及保健食品的研究與開發。E-mail： qywang2006@126.com。