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基础和应用研究不断推进 新兴功能性配料母乳低聚糖前景可期

  母乳低聚糖(HMOS)是自然存在于人乳中的复杂混合低聚糖,是母乳中仅次于乳糖和脂肪的第三大成分,在母乳成分中占比达 8%。随着科学技术的发展和临床研究的深入,母乳低聚糖的成分、功能被一一揭示,为实际应用提供了大量的循证。近年来,各大配料巨头纷纷通过投资、并购或是成立部门,不断加码这一领域,甚至连新兴的细胞培养技术也瞄准了这一领域。

  研究发现,母乳低聚糖有超过200种不同类型的结构,并具有很强的个体差异性。人类母乳中母乳低聚糖由5种单体组成: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-岩藻糖(L-fucose,Fuc)和唾液酸(sialic acid,SA)。目前,研究较多的几种HMO单体分别为:2'-岩藻糖基乳糖(2'-FL)、3-岩藻糖基乳糖(3-FL)、乳糖-N-四糖(LNT)、3'-唾液乳糖(3'-SL)和6'-唾液乳糖(6'SL)。

母乳低聚糖功能研究持续深入

  母乳低聚糖改善过敏婴儿的肠道菌群 在雀巢健康科学进行的研究中,研究人员在婴幼儿奶粉中额外添加了2'-盐藻糖基乳糖(2'-FL)和乳糖-N-新四糖(LNnT)这两种母乳低聚糖混合物。结果表明,母乳低聚糖的添加可以有效改善牛奶过敏症患儿的肠道菌群,使其更接近于母乳喂养的婴儿肠道菌群。

  母乳低聚糖或可影响认知 雅培在PREOBE研究的试点研究中,分析了来自正常体重、肥胖及患有妊娠糖尿病的82份母乳样本,并对这些妈妈的宝宝的认知状况进行了评估。研究人员发现,2'-FL水平与婴儿6个月大时的运动评分存在强烈的正相关,而6'-SL则与婴儿18个月大时观察到的复合认知评分具有统计学意义上的正相关。研究人员指出,潜在的作用机制可能与肠道微生物利用母乳低聚糖产生的代谢物有关,“这些代谢物到达大脑使其产生结构性变化并增强认知功能,”他们补充道,“研究表明,外源性唾液酸化化合物的给药增加了大脑关键区域的唾液酸浓度,表明唾液酸到达了大脑;完整的2'-FL不太可能直接进入大脑,但可能通过肠脑轴和迷走神经起作用。”

  母乳低聚糖或可改善IBS症状 北卡罗莱纳大学最近发布了一项母乳低聚糖改善肠易激综合征(IBS)的前瞻性开放标签单臂临床试验的研究结果。该研究纳入了317名IBS患者,平均年龄44岁,所有受试者每天接受5克母乳低聚糖混合物。

  研究表明,IBS整体症状的严重程度评分降低了54%,并且在IBS的三种亚型(便秘型IBS、腹泻型IBS和交替型IBS)中都有起到改善效果。并且在干预的前四周,症状改善程度最大。尽管这一试验结果表明,这种母乳低聚糖混合物可安全用于 IBS 患者,但是,这一良好的试验干预结果仍需要通过随机安慰剂对照试验来证实。

  母乳低聚糖或可用于开发新的益生元/益生菌 研究表明,不同的益生菌以“不同类型的母乳低聚糖”为食,继而在肠道中生长定植,这意味着可以根据这种依赖关系来开发新的益生元/益生菌。例如,有证据支持名为DSLNT的母乳低聚糖可以预防早产儿坏死性结肠炎,这意味着当为早产儿开发微生物制剂时,所选的益生菌不应以“DSLNT”为食,以便这种母乳低聚糖可以更好地发挥其作用。同时,母乳低聚糖具有较好的稳定性,能够在胃酸环境及巴氏杀菌的高温条件下保持活性,是良好的益生元/益生菌产品配料。“我们有机会开发出专门针对某个寡糖而使其他寡糖保持完整的益生制剂,” 加州大学圣地亚哥分校新生儿科与胃肠肝病营养学部儿科教授 Lars Bode 解释说,“这是因为不同的母乳低聚糖具有不同的健康益处,因此开发一种能够利用所有母乳低聚糖的益生制剂未必有效。”

多家企业进军母乳低聚糖领域

  母乳低聚糖的生产技术大致可以分为三类:天然提取,化学合成和生物合成。由于母乳低聚糖与牛羊乳中的低聚糖成分及含量相差甚远,天然提取的方式产量低且成本极高,因此无法实现产业化;化学合成法则因其效率低、工艺复杂,且有食品安全问题而不具备产业化前景;生物合成主要是通过微生物合成或微生物酶解的方法产生,具有生产成本低、环境污染小等优势,但同样也面临这安全性的顾虑和法规的限制。

  在供给端,目前,全球母乳低聚糖五大生产商分别为杜邦、巴斯夫、帝斯曼、Jennewein 和Frieslan Campina,均采用传统菌株或者普通基因工程操作方法合成母乳低聚糖;而雀巢、达能、伊利等食品快消巨头也通过各种投资或合作的方式进军这一领域。国内企业同样进军了母乳低聚糖原料端,比如恒鲁生物和一兮生物。

  2017 底,恒鲁生物创始人及首席科学家方诩教授率领团队采用生物酶法和生物催化技术,利用具有自主知识产权的新型工艺,以蔗糖、葡萄糖和乳糖为底物,酶法成功合成两种人乳寡糖——“乳糖-N-二糖”和“乳糖-N-四糖”,纯化后的寡糖及其衍生物纯度在90%以上。2020年10月,该公司完成了数千万元的Pre-A轮融资,2021年2月又再获2400万资金追投。

母乳低聚糖应用不断拓展

  从市场需求来看,国内外对母乳低聚糖的需求不断加大。我国每年母乳低聚糖需求量超过1.4万吨,市场规模将达到300亿—600亿元人民币。作为母乳中的生物活性物质,母乳低聚糖在婴幼儿产品中颇受关注。目前,欧洲已批准人乳寡糖用于婴幼儿奶粉的添加,雅培、雀巢、惠氏、爱他美、美素佳儿等外资品牌也相继推出了添加母乳低聚糖的产品。除了婴幼儿产品外,一些成人产品也开始添加母乳低聚糖。如Adcenta Bioscience近日推出的Trulacta产品是一款由人乳制成的补充剂,其中含有母乳低聚糖、生长因子、免疫蛋白、巨噬细胞、干细胞以及其他酶和肽。Adventa对这一产品已启动全面的临床试验。

  尽管现在像2'-FL这样的母乳低聚糖单体已经成为研究热点,但不可否认,由于母乳低聚糖成分的复杂性,以及在哺乳阶段的动态变化性,很难使用单一的母乳低聚糖类似物来替代母乳中全部的母乳低聚糖成分。随着细胞培养技术的发展,利用乳腺细胞生产“母乳”也已经成为可能。另外相较于世界其他地区,我国妈妈的母乳或许也存在着组成、结构和功能上的差异,基于国外数据库的研究成果应用于本土的效果还有待观察。业内人士分析预测,作为新兴的功能性配料,母乳低聚糖的应用将远不止于婴幼儿营养领域。