人乳營養(yǎng)成分及其生理功能

劉 翠，潘健存，李媛媛，陳 勇，蔣士龍

(黑龍江飛鶴乳業(yè)有限公司，北京100015)

母乳又稱人乳，是成年女性為哺育下一代而由乳腺分泌產(chǎn)生的汁液。嬰兒處于快速生長和發(fā)育的階段，與此同時，由于嬰兒在新陳代謝中發(fā)揮重要作用的器官發(fā)育尚不成熟，因此嬰兒對攝入食物的耐受性十分有限，導致嬰兒對特定必需營養(yǎng)素有著很高的需求［1］。嬰兒時期的營養(yǎng)需求最為關鍵，營養(yǎng)不足可能會對以后的生長發(fā)育及生理功能產(chǎn)生不可逆轉的影響［2］。世界衛(wèi)生組織推薦在嬰兒出生后的前6個月，人乳應該作為唯一的營養(yǎng)來源，并在隨后的一到兩年或更長時間內(nèi)持續(xù)進行母乳喂養(yǎng)［3］。人乳營養(yǎng)豐富、成分復雜，能夠滿足嬰兒的營養(yǎng)需求，對嬰兒的生長發(fā)育有著獨一無二的作用。關于人乳成分的研究從上世紀70年代開始逐漸興起，研究領域涉及人乳成分種類、含量及其所具有的功能價值。

人乳成分超過2000種，其中300多種是嬰兒生長發(fā)育必不可少的成分，這些成分的研究與嬰兒健康直接相關。人乳蛋白以乳清蛋白為主，而牛乳中酪蛋白所占比重較大，人乳中含有超過400種具有不同功能的蛋白質(zhì)，α－乳白蛋白可以促進胃腸系統(tǒng)的耐受性和接受性［4］;乳鐵蛋白和溶菌酶等能夠增強免疫力、降低疾病發(fā)生率［5］。人乳中含有多種脂質(zhì)成分，具有調(diào)節(jié)嬰兒腸道功能、促進脂蛋白代謝、構成生物膜及信號傳導通路等作用，顯著影響著嬰兒的生長發(fā)育［6］;人乳中含有超過200種的脂肪酸，其中含有嬰兒體內(nèi)不能合成的必需脂肪酸，如亞油酸、α－亞麻酸及長鏈不飽和脂肪酸，如花生四烯酸(ARA)、二十二碳六烯酸(DHA)，它們對嬰兒大腦及神經(jīng)發(fā)育、體格生長、視力發(fā)育發(fā)揮著重要作用［7］。人乳中的乳糖不僅是主要的供能物質(zhì)，還含有豐富的低聚糖類，含量約是牛乳的100倍，具有調(diào)節(jié)腸道菌群、促進大腦發(fā)育等重要作用［8－9］。人乳中礦物質(zhì)和維生素的含量比例適宜，生物利用率高，能滿足嬰兒生長發(fā)育需要［10］。已有充足證據(jù)表明，0～6月齡嬰兒的營養(yǎng)供給以純?nèi)巳闉樽罴?6～12月齡嬰兒則在繼續(xù)人乳喂養(yǎng)的基礎上合理添加輔食，但是當無法進行充足人乳喂養(yǎng)時，嬰兒需要以人乳組成作為“黃金標準”設計的嬰幼兒配方奶粉為食物來滿足營養(yǎng)需求。通過研究確定健康人乳成分含量范圍或代表值，為嬰幼兒膳食營養(yǎng)素參考攝入量研究及配方食品設計提供依據(jù)。

從人乳研究進展中可知，進一步認識與了解健康人乳成分含量及其生理功能是人乳研究的基礎，也能夠為設計嬰幼兒配方食品及完善相關標準提供參考依據(jù)。本文綜述了人乳成分及人乳喂養(yǎng)在嬰兒生長發(fā)育過程中發(fā)揮的重要作用，旨在進一步認識與了解健康人乳成分，改善母乳為“黃金標準”的配方奶粉的質(zhì)量，促進母乳化的嬰幼兒配方奶粉的發(fā)展。

1 人乳的營養(yǎng)成分研究

1.1 蛋白質(zhì)及氨基酸

1.1.1 蛋白質(zhì) 人乳中蛋白質(zhì)的種類及含量見表1［11－12］。人乳中乳清蛋白約占總蛋白質(zhì)的 60% ，α－乳白蛋白和乳鐵蛋白是人乳中主要的乳清蛋白。人乳中沒有β－乳球蛋白，β－乳球蛋白不易被蛋白酶消化，在嬰兒體內(nèi)不易分解，進而會造成嬰兒過敏。IgA是人乳中占主導地位的免疫球蛋白，主要形式是分泌型IgA(SIgA)，除SIgA外，還有其他兩種免疫球蛋白:IgG和IgM。SIgA存在于母乳喂養(yǎng)的嬰兒腸道內(nèi)，可與腸道中的細菌毒素和毒素因子等病原微生物特異性結合，從而防止腸道被病原菌侵害，降低嬰兒腸道疾病的發(fā)生率。臨床試驗表明，人乳中的SIgA可以修復由賈第鞭毛蟲引起的感染［13］。

表1 人乳中蛋白質(zhì)的種類及含量Table 1 Types and contents of human milk protein

1.1.2 氨基酸組成 氨基酸組成對蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值影響至關重要，人乳、牛乳及其主要蛋白質(zhì)的氨基酸組成見表 2［14－16］。人乳 α － 乳白蛋白分子量為14 kDa，是含有123個氨基酸的單鏈多肽鏈，含有四個二硫鍵，與牛乳α－乳白蛋白氨基酸序列同源性為74%。α－乳白蛋白中色氨酸(4%～5%)、賴氨酸(10.9%)和半胱氨酸(5.8%)含量相對較高［14］。色氨酸是嬰幼兒配方奶粉中的限制性必需氨基酸［17］，也是神經(jīng)遞質(zhì)血清素的前提［18］。人乳中的乳鐵蛋白是分子量為75～90 kDa的由703個氨基酸組成的單鏈多肽鏈，結合兩個三價鐵離子和兩個碳酸鹽離子，與牛乳乳鐵蛋白氨基酸序列具有70%以上的同源性［19］。乳鐵蛋白分為鐵飽和型和非鐵飽和型，人乳中非鐵飽和型乳鐵蛋白含量約占90%，在體內(nèi)與鐵有極強的親和性，鐵飽和型乳鐵蛋白結構穩(wěn)定，具有較強的抗蛋白水解作用，因此在腸道內(nèi)不易降解，能以完整分子的形式被吸收［20］。

表2 人乳及人乳蛋白質(zhì)的氨基酸組成Table 2 Amino acid composition of human milk protein

1.2 非蛋白氮化合物

非蛋白氮(NPN)化合物是指除了蛋白質(zhì)以外的所有含氮物質(zhì)的總稱，人乳中含有很多含氮成分，主要包括:游離氨基酸(如谷氨酸、谷氨酰胺、?；撬岬?、肽類、尿素、尿酸、肌酐與肌酸酐、核酸與核苷酸、氨基糖、膽堿、膽胺、氨、聚胺等。非蛋白氮中有很多生物活性成分，例如，人乳中的肽類可以促進嬰兒腸道內(nèi)雙歧桿菌的定植和生長［21］，人乳中含有的血管活性腸肽(VIP)對嬰兒的消化系統(tǒng)具有生理調(diào)節(jié)功能［22］;尿素可為嬰兒腸道中微生物菌群的增殖提供氮源;游離氨基酸是嬰兒合成自身所需蛋白質(zhì)的重要原料;核苷酸是生命早期的必需營養(yǎng)素，在各種細胞過程中發(fā)揮著關鍵作用，有利于促進胃腸道發(fā)育、調(diào)節(jié)微生物生長、參與免疫調(diào)節(jié)等［23－24］。人乳中非蛋白氮化合物分布見表3［25］。

表3 人乳中非蛋白氮化合物的含量Table 3 Contents of non－protein nitrogen in human milk

1.3 脂肪

人乳中含有4%～4.5%的脂肪，其中包括98%的甘油三酯、1%的磷脂、0.5%的膽固醇和膽固醇酯，人乳中含有多種脂肪酸，且?guī)缀醪缓蟹词街舅岬龋?6］。嬰兒50%左右的能量由人乳中的脂肪提供［27］，棕櫚酸(PA，C16∶0)是人乳中的最重要的飽和脂肪酸，約占總脂肪酸的27%，其中約70%是酯化到Sn－2 位上的甘油三酯(如表4 所示［28］)。

表4 人乳中脂肪酸的組成Table 4 Composition of fatty acid in human milk

1.4 碳水化合物

乳糖是人乳中的主要碳水化合物，是6個月以內(nèi)的嬰兒的主要能量來源，含量約65～70 g/L。人乳中乳糖主要為β－乳糖，其可以促進腸道雙歧桿菌的生長繁殖。

目前已經(jīng)證明，人乳中有200多種低聚糖，基本單體有五種:D－葡萄糖(Glc)、D－半乳糖(Gal)、N－乙酰葡糖胺(GlcNAc)、L－巖藻糖(Fuc)、N－乙酰神經(jīng)氨酸(NeuAc)或唾液酸。根據(jù)化學結構可以分為兩種:中性和酸性。中性低聚糖:不含帶電荷的單糖殘基包括Glc、Gal、GlcNAc以及連接到乳糖(Gal β－1，4 Glc)還原端的Fuc;酸性低聚糖:帶負電，包括NeuAc［29］。人乳和牛乳中低聚糖的含量及種類見表 5［30］。

表5 人乳中低聚糖的含量Table 5 The oligosaccharides content in human milk

1.5 礦物質(zhì)

人乳與牛乳中的主要礦物質(zhì)種類接近，含量普遍偏低(見表6［15］)。人乳中的低磷含量可能是由于酪蛋白含量低造成的，酪蛋白在其分子結構中含有大量的磷和鈣。低礦物質(zhì)含量可使母乳喂養(yǎng)的嬰兒未成熟腎臟溶質(zhì)負荷較低［1］，對嬰兒生長發(fā)育具有有益的生理意義。

表6 人乳中礦物質(zhì)的組成Table 6 The mineral content of human milk

1.6 維生素

人乳中維生素A的主要存在形式是視黃醇，是構成嬰兒視覺細胞內(nèi)感光物質(zhì)的重要成分，其含量受母親膳食維生素A攝入量影響較大;人乳中維生素E的主要存在形式是α－生育酚(83%)，也有少量以β、γ和δ－生育酚的形式存在，主要功能是抗氧化;維生素K又稱抗出血維生素，在人乳中含量極低，因此美國兒科學會建議，嬰兒出生時注射這種維生素以避免新生兒的出血性疾病［1］。維生素B1的主要存在形式是硫胺素，是嬰兒能量代謝中不可缺少的成分;B6的主要存在形式是吡哆醇，有助于嬰兒蛋白質(zhì)的代謝;維生素B12主要有助于紅細胞的形成。維生素是人體重要營養(yǎng)素之一，嬰兒在出生的時候即可獲得除維生素K以外的足夠量的維生素，人乳中維生素分布見表 7［1］。

表7 人乳中維生素的含量Table 7 The vitamin content of human milk

1.7 其他

人乳中含有多種促生長因子，如IGF(IGF－Ⅰ和IGF－Ⅱ)和表皮生長因子(EGF)等可以促進嬰兒胃腸道發(fā)育［14］;此外，人乳中還含有豐富的吞噬細胞(巨噬細胞、中性粒細胞及淋巴細胞等)具有極強的殺菌活力;人乳中還有許多酶，如淀粉酶、過氧化酶、堿性磷酸酶、酸性磷酸酶、脂肪酶等，易于乳汁的消化［31］。

2 人乳中營養(yǎng)成分的功能性研究

2.1 蛋白質(zhì)的功能性研究

臨床實驗證明，與標準嬰配粉相比，富含α－乳白蛋白的嬰配粉，提高嬰兒血漿氨基酸水平、可以促進胃腸系統(tǒng)的耐受性和接受性:96名6周齡嬰兒攝入富含α－乳白蛋白的嬰配粉直至6月齡發(fā)現(xiàn)，其生長模式與母乳喂養(yǎng)的嬰兒相似，血漿氨基酸含量與母乳喂養(yǎng)的嬰兒相近［4］。166名2周齡嬰兒食用8周富含α－乳白蛋白的嬰配粉后，其腸道耐受性與母乳喂養(yǎng)的嬰兒相似［32］。134名2周齡嬰兒食用12周富含α－乳白蛋白的嬰配粉后，與標準嬰配粉相比，胃腸道耐受性更好［33］。

乳鐵蛋白對在嬰兒預防胃腸道疾病、促進嬰幼兒生長發(fā)育等方面具有重要作用。Ochoa等［34］在為期6個月的555名12～18月齡的嬰幼兒臨床試驗中發(fā)現(xiàn)，每天添加兩次、每次0.5 g的牛乳乳鐵蛋白可以有效預防腹瀉的發(fā)生。Ke等［35］在為期3個月的213名4～6月齡的嬰兒臨床試驗中發(fā)現(xiàn)，同時給予補充38 mg/100 g牛乳鐵蛋白和4 mg/100 g鐵的嬰配粉的嬰兒的體重、年齡體重Z評分、身高體重Z評分、血紅蛋白、血清鐵、血清轉鐵蛋白受體和體內(nèi)總鐵含量均明顯高于僅補充含4 mg/100 g鐵的嬰配粉的嬰兒，表明嬰配粉中強化乳鐵蛋白可以明顯改善嬰兒鐵營養(yǎng)，促進其生長發(fā)育。

2.2 Sn－2棕櫚酸的功能性研究

人乳中的Sn－2棕櫚酸(OPO結構脂)在嬰兒小腸中以Sn－2單苷酯的形式被吸收利用，不會與鈣離子等形成不溶性的脂肪酸鈣皂［36］，從而可以提高嬰兒骨骼強度、增加糞便有益菌數(shù)量以及減少哭鬧。

Sn－2棕櫚酸應用于嬰配粉中已對嬰兒的生長發(fā)育產(chǎn)生了明顯的影響作用。Litmanovitz等［37］研究了不同Sn－2棕櫚酸含量的嬰配粉對嬰兒骨骼強度的影響，83名兩周齡內(nèi)的嬰兒經(jīng)過12周的臨床喂養(yǎng)，攝入高Sn－2棕櫚酸含量嬰配粉的嬰兒的骨超聲速度與母乳喂養(yǎng)的類似((2896±133)vs.(2875±85)m/s)，顯著高于攝入低Sn－2棕櫚酸含量的嬰兒((2825±79)m/s)。Yaron 等［38］通過比較喂養(yǎng)不同 Sn－2 棕櫚酸含量嬰配粉的嬰兒糞便乳酸桿菌和雙歧桿菌數(shù)量發(fā)現(xiàn)，高Sn－2棕櫚酸含量嬰配粉可以影響嬰兒腸道菌群組成，36名嬰兒經(jīng)6周喂養(yǎng)試驗，低Sn－2棕櫚酸含量嬰配粉、高Sn－2棕櫚酸含量嬰配粉和母乳喂養(yǎng)的嬰兒糞便乳酸桿菌數(shù)量為1.2×1010、1.2×1011、5.6×1010CFU/g，雙歧桿菌數(shù)量為 5.1 ×109、1.2 ×1011、3.9 × 1010CFU/g。Bar－Yoseph 等［39］研究表明，含有Sn－2棕櫚酸的嬰配粉可以減少嬰兒哭鬧，改善嬰兒睡眠狀況，171名健康足月兩周齡內(nèi)的嬰兒喂食12周不同Sn－2棕櫚酸含量的嬰配粉發(fā)現(xiàn)，攝入高Sn－2棕櫚酸含量嬰配粉的嬰兒哭鬧時間與母乳喂養(yǎng)嬰兒類似(分別為11.2、7.5 min)，明顯低于攝入低Sn－2棕櫚酸含量的嬰兒(21.2 min)，并且具有更長的日睡眠時間。

2.3 低聚糖的功能性研究

中性低聚糖(如巖藻糖基乳糖)主要具有調(diào)節(jié)腸道菌群、預防結腸炎癥等功效，酸性低聚糖則在大腦發(fā)育過程中發(fā)揮著重要作用，兩類低聚糖均可抑制致病菌的生長。

2.3.1 促進腸道內(nèi)雙歧桿菌的增殖 人乳低聚糖中的乳糖－N－四糖和乳糖－N－新四糖能被轉運至嬰兒雙歧桿菌細胞內(nèi)，被細胞內(nèi)的巖藻糖酶、唾液酸酶、半乳糖苷酶水解為單糖，而被雙歧桿菌加以利用，因此，人乳中的低聚糖可以促進腸道內(nèi)雙歧桿菌的增殖。Harmsen等［40］研究發(fā)現(xiàn)，母乳喂養(yǎng)嬰兒的腸道菌群組成較簡單，雙歧桿菌占絕對優(yōu)勢(60%～91%)，其次為乳酸桿菌和鏈球菌，人工喂養(yǎng)的嬰兒腸道菌群組成比較復雜，雙歧桿菌比例(25%～75%)明顯低于母乳喂養(yǎng)嬰兒，大腸桿菌、類桿菌等比例高于母乳喂養(yǎng)嬰兒。

2.3.2 抑制致病菌的生長 人乳中的巖藻糖化和酸化低聚糖，尤其是具有α－1，2－連接的巖藻糖已被證實具有抑制引起胃腸道功能紊亂的病原菌(如空腸彎曲桿菌和大腸桿菌)粘附的功效［41］，進而保護嬰兒免于感染和腹瀉。Morrow 等［41］研究也發(fā)現(xiàn)，2'－巖藻化低聚糖(在人乳內(nèi)的含量為0.8～20.8 mmol/L，占乳內(nèi)多糖的50%～92%)與嬰幼兒的腹瀉發(fā)生率具有相關性，人乳內(nèi)高含量的2'－巖藻糖乳糖能顯著降低彎曲桿菌引起的腹瀉(p=0.004);人乳內(nèi)高含量的乳糖基－N－二巖藻黃素六糖I能明顯降低杯狀病毒引起的腹瀉。

2.3.3 促進大腦發(fā)育 大腦的發(fā)育和認知水平的提高部分取決于含有唾液酸的神經(jīng)節(jié)甘酯和含有多元唾液酸的糖蛋白［42］。人乳中含有豐富的唾液酸，能夠提供大腦發(fā)育所必不可少的營養(yǎng)物質(zhì)，并明顯提高母乳喂養(yǎng)嬰兒的智力［43］。母乳喂養(yǎng)的嬰兒大腦中，與神經(jīng)節(jié)苷脂和蛋白質(zhì)結合的唾液酸的濃度明顯高于嬰兒配方乳喂養(yǎng)的嬰兒，唾液酸化HMO提供人乳中大量的唾液酸，在此還有待調(diào)查的是唾液酸化HMO是否是唾液酸的主要載體。

3 結論與展望

人乳是嬰兒最理想的食物，其組成成分十分復雜，含有一系列生物活性成分為嬰兒生長發(fā)育提供各種保護，即使是主要的營養(yǎng)成分(如α－乳白蛋白等)，其在被消化時仍具有特定的生物功能用以提供能量和促進生長發(fā)育。目前，人乳成分領域的研究熱度正在持續(xù)，越來越多的成分被發(fā)現(xiàn)并鑒定。以人乳作為黃金標準開發(fā)人乳化嬰兒配方奶粉是大勢所趨，現(xiàn)有研究從蛋白質(zhì)種類、脂肪結構以及益生元的種類及含量等方面去靠攏人乳已取得非常顯著的效果，有助于更好地理解影響嬰兒生長發(fā)育的關鍵營養(yǎng)因素。

人乳成分受諸多因素(個體、地域、飲食等)的影響進而產(chǎn)生差異，這種差異對嬰兒隨后的成年時期健康也會存在巨大影響，這對于研究人體早期新陳代謝機制具有重要意義。此外，人乳中的許多成分在消化過程中會發(fā)生改變，賦予新的特性，這在嬰兒生長中發(fā)揮的作用還待研究。因此，對人乳組成進行多種群、大規(guī)模的全面深入分析研究十分必要，在此基礎上建立地域全面的人乳成分數(shù)據(jù)庫，涵蓋系統(tǒng)全面的人乳營養(yǎng)成分和功能因子指南，有助于更好地理解人乳在嬰兒健康和發(fā)育中所發(fā)揮的作用，有利于改善嬰兒配方奶粉的質(zhì)量。