異構(gòu)化乳糖在嬰幼兒配方奶粉中的應(yīng)用

文/楊 凱 薛江超 張?zhí)觳?賈云虹 宋曉青 李朝旭

（河北三元食品有限公司技術(shù)研發(fā)部）

異構(gòu)化乳糖在嬰幼兒配方奶粉中的應(yīng)用

文/楊 凱 薛江超 張?zhí)觳?賈云虹 宋曉青 李朝旭

（河北三元食品有限公司技術(shù)研發(fā)部）

異構(gòu)化乳糖是以乳糖為原料通過異構(gòu)化作用制得的一種半合成雙糖，具有益生元的作用特點。從異構(gòu)化乳糖在嬰幼兒配方奶粉中應(yīng)用的臨床研究可以看出，將異構(gòu)化乳糖單獨或與其它益生元復(fù)配用于嬰幼兒配方奶粉中，具有顯著的益生元功效，可促進(jìn)雙歧桿菌等有益菌的生長繁殖，抑制大腸桿菌增殖，從而改善嬰幼兒腸道健康。

異構(gòu)化乳糖；嬰幼兒配方奶粉；益生元

異構(gòu)化乳糖，又稱乳果糖、乳酮糖，是以乳糖為原料通過化學(xué)反應(yīng)制得的一種半合成雙糖。雖然自然界中不存在異構(gòu)化乳糖，但由于乳糖的無催化劑異構(gòu)化作用，使其存在于經(jīng)過熱處理的牛奶制品中。自20世紀(jì)50年代以來，異構(gòu)化乳糖已用于治療人類的特定疾病，還用作益生元（當(dāng)時名稱為“雙歧因子”），盡管益生菌和益生元的術(shù)語使用晚的多。鑒于這個原因，人們最初僅知道異構(gòu)化乳糖是一種藥品，而非益生元，其使用歷史和半合成特征解釋了異構(gòu)化乳糖的性質(zhì)，也與其它益生元有一定差異[1]。

意大利、日本和荷蘭等國家已批準(zhǔn)將異構(gòu)化乳糖用作食品或飲料添加劑[2]。我國GB 2760-2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定異構(gòu)化乳糖液可應(yīng)用于乳粉（包括加糖乳粉）和奶油粉及其調(diào)制產(chǎn)品、餅干、嬰幼兒配方食品和飲料（包裝飲用水除外）。但目前為止，國內(nèi)市場上尚未見到有嬰幼兒配方奶粉產(chǎn)品中應(yīng)用異構(gòu)化乳糖。因此本文介紹了異構(gòu)化乳糖的理化性質(zhì)、益生元性質(zhì)及其在嬰幼兒配方奶粉中的臨床研究情況，以為廣大科研工作者提供參考，為異構(gòu)化乳糖的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。

1 異構(gòu)化乳糖的理化性質(zhì)

異構(gòu)化乳糖是乳糖的異構(gòu)化產(chǎn)物，因此它們具有相同的分子式（C12H22O11）和分子量（Mr=342.3）。堿金屬類氫氧化物和硼酸通常用來催化該異構(gòu)化反應(yīng)。異構(gòu)化乳糖形成的原理圖如圖1所示[3]。

異構(gòu)化乳糖液是一種淡黃色無嗅透明糖漿，由于其它糖成分的存在使其表現(xiàn)出一定甜味（表1）。異構(gòu)化乳糖粉末是白色到近白色無味結(jié)晶粉末（相對甜度0.6～0.8），可溶于水，微溶于甲醇，不溶于乙醚，熔點介于168.5和170 ℃。在30 ℃時它在水中的溶解度為76.4%（w/w），在90 ℃增加到86%。它的甜度為蔗糖的0.48～0.62，比乳糖的甜度高1.5倍。異構(gòu)化乳糖經(jīng)酸水解得到半乳糖和果糖。在低pH值條件下加熱到130 ℃10 min，異構(gòu)化乳糖能保持穩(wěn)定，很少被降解。這種相對較高的穩(wěn)定性使得其能夠滿足正常食品加工的需要[2]。

2 異構(gòu)化乳糖的益生元性質(zhì)

圖1 異構(gòu)化乳糖形成的原理圖

與其它大多數(shù)益生元相反，異構(gòu)化乳糖不存在于自然界中，不會作為低糖水解或酶促合成產(chǎn)物而自然產(chǎn)生。然而，異構(gòu)化乳糖確實在加熱后的牛奶中以非常小的數(shù)量作為非催化異構(gòu)化的產(chǎn)物存在。與其底物乳糖相比，異構(gòu)化乳糖中的β-1，4糖苷鍵不能被人腸道消化酶所分解。雖然絕大多數(shù)白種人可以消化吸收乳糖，但不能吸收異構(gòu)化乳糖，主要因為其是通過可分解糖的結(jié)腸細(xì)菌所代謝。異構(gòu)化乳糖有益于乳酸菌的生長和代謝，而不利于許多水解蛋白的致病菌的生長，這種特征受生物、醫(yī)學(xué)等多方面作用，表現(xiàn)出與其它益生元接近的效果。例如，乳糖醇同異構(gòu)化乳糖具有相同的分子式和分子量，都不在小腸中分解，但二者對細(xì)菌代謝、糞便pH值和轉(zhuǎn)運(yùn)時間等參數(shù)的影響差異顯著[4～6]。已有研究表明乳糖醇在相同劑量下效果明顯較差，且只有其環(huán)狀部分才起到益生元作用，而醇基被認(rèn)為是通過滲透方式發(fā)揮作用[6]。

Rycroft等[7]通過試驗比較評價了低聚果糖、異構(gòu)化乳糖、低聚木糖、低聚半乳糖、大豆低聚糖和低聚異麥芽糖等益生元低聚糖的體外發(fā)酵性能，研究發(fā)現(xiàn)低聚木糖和乳果糖使雙歧桿菌的數(shù)量增長最多，同時低聚果糖產(chǎn)生的乳酸桿菌數(shù)量最多。

Watson等[8]測試了68 株菌株（包括29 株乳酸桿菌和39 株雙歧桿菌），對10 種不同碳水化合物〔葡萄糖（作為對照）、乳糖、異構(gòu)化乳糖、麥芽糊精、聚葡萄糖、低聚果糖、菊粉、低聚果糖/菊粉混合物、低聚半乳糖、低聚半乳糖/菊粉混合物〕的代謝能力進(jìn)行檢測。研究結(jié)果表明，低聚半乳糖和乳果糖最利于乳酸桿菌和雙歧桿菌的生長，而菊粉、麥芽糊精和聚葡萄糖促進(jìn)有益菌生長的作用相對較差。低聚半乳糖/菊粉（9∶1）和低聚果糖/菊粉混合物支持生長的能力與低聚半乳糖和低聚果糖最接近。

表1 異構(gòu)化乳糖液和粉末的主要成分[1]

從以上益生元之間的比較可以看出，異構(gòu)化乳糖具有典型的益生元性質(zhì)，能夠促進(jìn)雙歧桿菌和乳酸桿菌的生長。

3 異構(gòu)化乳糖在嬰幼兒配方奶粉中的應(yīng)用

目前，僅查閱到國外學(xué)者將異構(gòu)化乳糖應(yīng)用在嬰幼兒配方奶粉中的臨床研究，尚未檢索到我國在該領(lǐng)域的研究文獻(xiàn)。在這些臨床應(yīng)用中，部分研究單獨使用了異構(gòu)化乳糖，部分研究將其與其它益生元復(fù)配使用?，F(xiàn)將上述臨床研究匯總?cè)缦隆?/p>

Riskin等[9]將28 名早產(chǎn)兒分為異構(gòu)化乳糖試驗組15 名、安慰劑對照組13 名，在喂食的母乳或配方奶粉中，給試驗組添加1%的異構(gòu)化乳糖，給對照組添加1%的葡萄糖。試驗使用前瞻性、雙盲、安慰劑對照組、單中心研究，以評價異構(gòu)化乳糖對于早產(chǎn)兒的安全性和益生元效果。研究發(fā)現(xiàn)，小劑量的異構(gòu)化乳糖沒有造成早產(chǎn)兒腹瀉，早產(chǎn)兒服用異構(gòu)化乳糖后，其糞便菌群培養(yǎng)乳酸桿菌呈顯著陽性；且服用異構(gòu)化乳糖有利于減少腸道內(nèi)喂養(yǎng)的不耐受，使早產(chǎn)兒盡早達(dá)到全口服喂養(yǎng)。試驗組也傾向于更低的晚發(fā)型敗血癥發(fā)生率、更低的壞死性小腸結(jié)腸炎發(fā)生率，且營養(yǎng)指標(biāo)更好，尤其是鈣和總蛋白攝入量更高。以上結(jié)果表明，早產(chǎn)兒喂食含有低劑量異構(gòu)化乳糖的嬰兒食品是安全的，同時也表明異構(gòu)化乳糖具有顯著的益生元功效。

Nagendra等[10]給1 名缺乏母乳喂養(yǎng)足月正常女嬰喂食I（不含異構(gòu)化乳糖的對照組）、II（添加0.5%的異構(gòu)化乳糖的試驗組）、III（添加1%的異構(gòu)化乳糖的試驗組）三種配方奶粉，依次喂食奶粉II、奶粉I、奶粉III各3 周，以考察異構(gòu)化乳糖能否作為益生元添加到嬰兒配方奶粉中以影響嬰兒腸道內(nèi)的菌群構(gòu)成。在喂食奶粉II期間，雙歧桿菌菌群明顯增加，大腸桿菌菌群明顯減少，糞便pH值也有所下降；在隨后喂食奶粉I期間，雙歧桿菌菌群減少，大腸桿菌菌群增多，糞便pH值有所上升；當(dāng)喂食奶粉III 1 周之后，糞便pH值明顯降低，喂食3 周后，雙歧桿菌菌群顯著增加，大腸桿菌菌群也有所增加。以上結(jié)果表明，作為雙歧桿菌增殖因子，異構(gòu)化乳糖可以促進(jìn)雙歧桿菌的增殖，降低腸道內(nèi)環(huán)境pH值。而添加有0.5%異構(gòu)化乳糖的配方奶粉可以有效刺激雙歧桿菌繁殖，同時避免大腸桿菌的過度增殖。

難波和美等[11]給1～6 月齡食用正常奶粉的嬰兒喂食添加1 種（異構(gòu)化乳糖）或2 種（異構(gòu)化乳糖與棉子糖）益生元的嬰幼兒配方奶粉，以觀察嬰兒糞便中菌群比例的變化。研究發(fā)現(xiàn)，食用添加有2 種益生元的配方奶粉較食用1 種益生元的嬰兒糞便中雙歧桿菌顯現(xiàn)出更好的增殖效果，表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，這說明同時添加2 種益生元更有利于促進(jìn)雙歧桿菌的增殖并抑制其它細(xì)菌的繁殖。此外，從嬰兒糞便中分離出的雙歧桿菌對于異構(gòu)化乳糖與棉子糖的利用效率不同，由此可以調(diào)節(jié)奶粉中不同種類益生元的添加比例，控制腸道菌群中各種雙歧桿菌數(shù)量的比值。

Ziegler等[12]研究評估了益生元（聚葡萄糖、低聚半乳糖、異構(gòu)化乳糖）的兩兩不同組合及用量對于健康足月嬰兒從出生到120 天的發(fā)育和耐受性情況。試驗將226 名嬰兒隨機(jī)分為3 組，分別為對照組（76名，使用不添加任何益生元的配方奶粉），PG4組（74 名，對照組中添加4 g/L的聚葡萄糖與低聚半乳糖混合物），PGL8組（76 名，對照組中添加8 g/L的聚葡萄糖、低聚半乳糖及異構(gòu)化乳糖的混合物）。研究發(fā)現(xiàn)3 個試驗組之間體重增加率和身高增長率都無統(tǒng)計學(xué)差異。但30、60、90 日齡檢測糞便黏稠度時，發(fā)現(xiàn)3 組之間存在著明顯差異，食用添加有益生元配方奶粉的試驗組嬰兒的糞便比對照組嬰兒更加柔軟。在30 日齡時，與PG4組相比，PGL8組具有更多的排便次數(shù)，但在60、90、120 日齡時，PG4組與PGL8組具有相似的排便次數(shù)。另外，3 個試驗組間，在痢疾、濕疹、應(yīng)激性等項目差異顯著。以上結(jié)果表明，與食用不添加益生元配方奶粉的嬰兒相比，食用添加益生元混合物配方奶粉的嬰兒可以進(jìn)行正常的生長發(fā)育，并與母乳喂養(yǎng)的嬰兒具有相似的大便特性。

Nakamura等[13]通過在嬰兒配方奶粉中添加益生元來模擬人乳的生理功能。試驗中的嬰兒分為喂食基礎(chǔ)配方奶粉的對照組25 名，喂食基礎(chǔ)配方奶粉添加聚葡萄糖和低聚半乳糖的PG4組27 名，喂食基礎(chǔ)配方奶粉添加聚葡萄糖、低聚半乳糖和異構(gòu)化乳糖的PGL4組（4 g/L，P∶G∶L=3∶2∶1）27 名，喂食基礎(chǔ)配方奶粉添加聚葡萄糖、低聚半乳糖和異構(gòu)化乳糖的PGL8組（8 g/L，P∶G∶L=3∶2∶1）25 名，同時母乳喂養(yǎng)組30 名。研究發(fā)現(xiàn)，嬰兒對配方奶粉的耐受性良好；母乳喂養(yǎng)組的日常糞便性狀較其它配方奶粉組明顯松軟；任何時間點觀察的微生物亞種沒有明顯變化，微生物菌落比較穩(wěn)定；對于使用母乳以及添加有益生元配方奶粉來喂養(yǎng)的小月齡嬰兒與大月齡嬰兒相比，其腸道內(nèi)菌群結(jié)構(gòu)表現(xiàn)不夠穩(wěn)定，而對照組沒有變化。上述結(jié)果表明，在嬰兒早期開始喂養(yǎng)含有聚葡萄糖、低聚半乳糖、異構(gòu)化乳糖的配方奶粉更有可能影響腸道菌群，并證明了與年齡相關(guān)的這些益生元組合對糞便菌群的效果需要進(jìn)一步研究。

綜上所述，異構(gòu)化乳糖可單獨或與其它益生元復(fù)配用于嬰幼兒配方奶粉中，具有顯著的益生元功效，能夠促進(jìn)乳酸菌、雙歧桿菌的生長和繁殖，并抑制大腸桿菌的生長，從而改善嬰兒的腸道健康。

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楊凱（1976-），男，碩士，研究方向為乳制品開發(fā)與研究。

2017-07-31）