乳脂肪球膜的特性、開發(fā)及在模擬母乳脂肪球結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

李曉東，潘 悅，劉 璐,*，朱啟鵬

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030；2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 乳品科學(xué)教育部重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150030）

母乳是嬰兒營養(yǎng)的主要來源，其脂肪球結(jié)構(gòu)的獨特性賦予了母乳脂肪特殊的性質(zhì)和功能，尤其是母乳中的MFGM作為一種油-水界面物質(zhì)，能夠參與脂肪的消化、吸收和代謝過程[1-2]，并且有助于嬰兒認知功能以及免疫功能的提高[3-4]，對嬰兒生長發(fā)育至關(guān)重要[5]。然而，由于母乳不足或母親正在進行藥物治療等原因會導(dǎo)致部分嬰兒不能接受母乳喂養(yǎng)，此時嬰兒配方奶粉則成為了母乳的理想替代品，但嬰兒配方奶粉為模擬母乳的脂肪酸組成多使用植物油作為脂肪來源，同時在生產(chǎn)時需要經(jīng)過均質(zhì)等其他加工過程，因此，乳脂肪球膜（milk fat globule membrane，MFGM）包裹的脂肪球結(jié)構(gòu)在嬰兒配方奶粉中并不廣泛存在，這在一定程度上導(dǎo)致嬰兒配方奶粉喂養(yǎng)的嬰兒經(jīng)常出現(xiàn)脂肪利用不足的現(xiàn)象，顯示出與母乳喂養(yǎng)不同的代謝表型，可能會對嬰兒生長發(fā)育產(chǎn)生影響[6]。

由此可見，使脂肪球結(jié)構(gòu)更接近于母乳是未來嬰兒配方奶粉的發(fā)展趨勢。MFGM因其獨特的磷脂和蛋白組成而具備良好的乳化性能，將MFGM成分與嬰兒配方奶粉用油共同均質(zhì)混合可以制備出MFGM包裹脂肪的嬰兒配方奶粉，其脂肪球結(jié)構(gòu)與母乳相似，并且顯示出比普通嬰兒配方奶粉更優(yōu)異的脂肪消化情況和餐后脂質(zhì)代謝過程[7-8]。雖然仿母乳脂肪球結(jié)構(gòu)嬰兒配方奶粉已成功制備，但依然存在某些不確定因素。因為目前仍然缺乏充分的實驗依據(jù)來說明嬰兒配方奶粉中應(yīng)該使用何種來源的MFGM以及以何種濃度作為一般添加標準[9]，而且MFGM產(chǎn)品價格較為昂貴，也限制了MFGM的添加。為了解決這些問題，需要對MFGM組成進行深入分析，開發(fā)經(jīng)濟高效的MFGM產(chǎn)品生產(chǎn)方式。因此，本文對MFGM的相關(guān)特性以及開發(fā)利用進行了總結(jié)，用以推動MFGM的工業(yè)化生產(chǎn)并將其成功應(yīng)用到仿母乳脂肪球結(jié)構(gòu)嬰兒配方奶粉之中。

1 MFGM的特性

1.1 MFGM的分泌

MFGM是在乳脂肪球分泌過程中形成的，如圖1所示。首先，在哺乳動物乳腺上皮細胞粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的作用下合成甘油三酯并將其釋放到細胞質(zhì)中，此時甘油三酯表面形成一層由蛋白質(zhì)、甘油磷脂、鞘脂及膽固醇等多種復(fù)雜成分構(gòu)成的單層薄膜；此后，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)單層薄膜包裹的小脂滴不斷向細胞頂端質(zhì)膜遷移，小脂滴相互融合形成不同大小的脂滴；最后，脂滴被輸送到頂端質(zhì)膜，由乳腺上皮細胞通過胞吐作用排出并分泌[10-11]，在此過程中，脂滴逐漸被頂端細胞質(zhì)膜包被，質(zhì)膜是分泌細胞的雙層磷脂，從而在分泌時形成完整的3 層膜結(jié)構(gòu)，厚度約為10～20 nm[11]。

圖1 乳脂肪球膜分泌示意圖[12]Fig. 1 Schematic diagram for the secretion of milk fat globule membrane[12]

1.2 MFGM的組成和結(jié)構(gòu)

近年來，得益于組學(xué)分析和光譜成像技術(shù)的進步，有關(guān)MFGM組成和結(jié)構(gòu)的知識得到了極大更新。MFGM是由蛋白質(zhì)、膽固醇、糖蛋白、糖脂、中性脂質(zhì)和極性脂質(zhì)等組成的復(fù)雜體系。蛋白質(zhì)和脂質(zhì)是其主要成分，分別占MFGM干物質(zhì)含量的25%～70%和30%～75%[13]。MFGM中主要極性脂質(zhì)為磷脂酰膽堿（phosphatidylcholine，PC）、磷脂酰乙醇胺（phosphatidylethanolamine，PE）、磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol，PI）、磷脂酰絲氨酸（phosphatidylserine，PS）和鞘磷脂（sphingomyelin，SM）。根據(jù)甘油磷脂的甘油骨架和鞘磷脂的鞘氨基醇骨架酯化脂肪酸的不同，又可將MFGM極性脂質(zhì)進一步分為不同種類的脂質(zhì)分子，如PE（16∶0/12∶0）、PE（18∶2/12∶0）、SM（d14∶1/26∶1）、SM（d15∶0/24∶1）和SM（d14∶0/18∶1）等[14]。中性脂質(zhì)主要為少量的甘油三酯、甘油二酯、甘油一酯和膽固醇[15]。MFGM中蛋白組成也十分復(fù)雜，通過蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)已分析鑒定出數(shù)百種功能各異的蛋白質(zhì)，其中高豐度膜蛋白主要為嗜乳脂蛋白、黃嘌呤脫氫酶/氧化酶、黏蛋白、脂肪滴結(jié)合蛋白和乳凝集素等[16-17]。

MFGM中各組分含量會因物種、泌乳期、母親飲食和季節(jié)等因素的改變而發(fā)生變化[17-18]。姬曉曦等[19]對牛乳、山羊乳、水牛乳、牦牛乳和駱駝乳的MFGM成分進行全面分析，發(fā)現(xiàn)膜蛋白和極性脂質(zhì)含量存在顯著差異。Lu Jing等[17]采用非標記定量蛋白質(zhì)組學(xué)方法，分別在人、牛、山羊和牦牛MFGM中鑒定并定量檢測出312、554、175 種和143 種蛋白質(zhì)分子。孫玉雪[20]在山羊乳與牛乳MFGM中共檢測到776 種MFGM蛋白，其中166 種為二者共有的MFGM蛋白，427 種為山羊乳MFGM特有，183 種為牛乳MFGM特有。此外，基于牛乳、山羊乳以及人乳的全脂質(zhì)組學(xué)分析表明，牛乳比羊乳存在更多與人乳不同的極性脂質(zhì)分子，尤其是SM、PC和PE類，因此羊乳來源的MFGM在嬰兒配方奶粉開發(fā)中具備更大的優(yōu)勢和更廣闊的開發(fā)空間[14]。然而，目前研究表明，嬰兒配方奶粉中添加的牛乳MFGM成分與人乳MFGM在組成上存在差異，因此需要對各種動物來源的MFGM成分進行深入研究，尋找與人乳MFGM組成更接近的替代產(chǎn)品。

關(guān)于MFGM結(jié)構(gòu)的研究已取得顯著成果。Lopez等[21]采用激光共聚焦顯微鏡表征了人乳MFGM的原位結(jié)構(gòu)，首次揭示了MFGM中蛋白質(zhì)的不均勻分布和鞘磷脂的橫向分布，具體如圖2所示。極性脂質(zhì)是MFGM的主干，極性頭部基團暴露于水環(huán)境（乳的水相）中，疏水尾部在雙層中心形成疏水區(qū)域或與甘油三酯核心接觸[22]。MFGM的外側(cè)雙層膜上存在一個橫向分布組織，為SM和膽固醇組成的液態(tài)有序相區(qū)域（也被稱為“脂筏”），該區(qū)域可以誘導(dǎo)MFGM局部厚度的增加。液態(tài)有序相中的雙層脂質(zhì)呈現(xiàn)出對稱分布和不對稱單側(cè)分布兩種形式[23]。甘油磷脂（PC、PE、PS和PI）在液態(tài)有序相區(qū)域周圍以液態(tài)無序相的形式分布。此外，極性脂質(zhì)呈不均勻分布，PC和SM分布于MFGM外表面，PE、PI和PS分布于MFGM內(nèi)表面[24-25]。MFGM中膜蛋白分布也十分復(fù)雜，分別以整合型、外周型和松散吸附型的方式定位于液態(tài)無序相區(qū)域[26]。MFGM糖蛋白和糖脂的糖基化基團分布在糖萼表面[21]。整體看來，MFGM呈現(xiàn)由磷脂、糖脂、膜蛋白以及富含膽固醇與SM的脂筏等構(gòu)成的疏松網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。MFGM的這種特殊結(jié)構(gòu)可能與其高效消化性能相關(guān)，因為MFGM中的液態(tài)有序相區(qū)域和液態(tài)無序相區(qū)域會促進脂肪酶和膽鹽與其作用位點結(jié)合[25]。然而，不同動物來源的MFGM結(jié)構(gòu)也存在顯著差異，通過三維激光共聚焦顯微鏡觀察到牛乳MFGM中的液態(tài)有序相僅呈圓形，羊乳MFGM的液態(tài)有序相多呈不規(guī)則態(tài)，而人乳MFGM的液態(tài)有序相則為圓形和不規(guī)則形態(tài)共存的形式[27]。不同動物來源的MFGM結(jié)構(gòu)差異對脂肪消化的影響以及何種動物來源的MFGM結(jié)構(gòu)更接近于人乳有待進一步研究。

圖2 人乳脂肪球膜結(jié)構(gòu)示意圖[21]Fig. 2 Schematic diagram for the structure of the human milk fat globule membrane[21]

2 母乳脂肪球結(jié)構(gòu)的模擬及在嬰兒配方奶粉中的應(yīng)用

嬰兒消化系統(tǒng)發(fā)育尚未完善，雖然嬰兒胃脂肪酶活性已經(jīng)達到成人水平，但小腸中胰脂肪酶和膽汁鹽分泌量較少，在一定程度上阻礙了嬰兒脂肪消化[28]。然而嬰兒卻能較好地消化吸收母乳脂肪，主要是因為母乳脂肪球的特殊結(jié)構(gòu)及其與脂肪酶的相互作用。人乳MFGM中的液態(tài)有序相區(qū)域和液態(tài)無序相區(qū)域能夠為胃脂肪酶和膽鹽提供結(jié)合位點，并且脂肪酶更傾向于吸附在液態(tài)無序相區(qū)域，此外MFGM中富含的PI和PS為陰離子極性脂質(zhì)，可以通過靜電相互作用促進胃脂酶的定向和吸附，這兩方面的作用機制促進了嬰兒對母乳脂肪的高效消化[29]。與母乳相比，嬰兒對于嬰兒配方奶粉中脂肪的消化吸收略顯遜色，由于嬰兒配方奶粉中脂肪多為植物油的物理混合，依靠酪蛋白、乳清蛋白和卵磷脂等其他乳化劑經(jīng)過一系列加工過程制備得來，所以嬰兒配方奶粉脂肪球表面多為酪蛋白和乳清蛋白組成的較厚界面，這便導(dǎo)致了嬰兒配方奶粉脂肪球結(jié)構(gòu)與母乳脂肪球結(jié)構(gòu)的差異，使其喪失了能夠與脂肪酶高效結(jié)合的作用位點，因此消化率較低[30]。

為了滿足嬰兒時期較高的能量需求，提高嬰兒對于脂肪的消化吸收，制備模擬母乳脂肪球結(jié)構(gòu)的嬰兒配方奶粉可能是一種潛在改善方式。目前國內(nèi)外有許多研究都實現(xiàn)了仿母乳脂肪球結(jié)構(gòu)乳液和嬰兒配方奶粉的制備，并對其理化性質(zhì)以及消化和脂質(zhì)代謝特性進行了表征。

2.1 仿母乳脂肪球結(jié)構(gòu)乳液和嬰兒配方奶粉的制備

Lopez等[31]利用黃油乳清乳化無水乳脂制備MFGM片段包裹的脂滴，并評價了該乳液的物理穩(wěn)定性及pH值對功能性質(zhì)的影響，結(jié)果表明乳液貯存30 d后無聚集，pH值的變化影響乳液的微觀結(jié)構(gòu)和流變性能，pH 6.7時表現(xiàn)為黏彈性液體，pH值低于5時發(fā)生聚集，黏度增大；該乳液僅為MFGM組分包裹的單層薄膜狀態(tài)，并未實現(xiàn)母乳MFGM的3 層結(jié)構(gòu)。為此，Livney等[32]模擬了MFGM的層狀結(jié)構(gòu)，首先使用乳鐵蛋白作為主要乳化劑制得陽離子“水包油”型乳液，再利用裝有玻璃珠的燒瓶將MFGM磷脂通過靜電作用涂附于油滴表面，得到了蛋白薄膜表面吸附層狀磷脂的結(jié)構(gòu)，但乳液穩(wěn)定性較差，仍然需要更多研究以提高乳液理化性能。

仿母乳脂肪球結(jié)構(gòu)嬰兒配方奶粉也已成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的研究熱點。達能公司旗下紐迪希亞研究所研制出一款與母乳脂肪球粒徑一致并且由MFGM包裹的嬰兒配方奶粉（新概念嬰兒配方奶粉），已申請專利（專利號：EP2825062A1）。該嬰兒配方奶粉在生產(chǎn)時將MFGM成分（來自無水乳脂生產(chǎn)的副產(chǎn)物β-乳清）與蛋白質(zhì)、乳糖、維生素和礦物質(zhì)一起添加到水相中，85 ℃殺菌6 min，再與復(fù)合植物油均質(zhì)混合，經(jīng)噴霧干燥后得到[7]，并通過激光共聚焦顯微鏡和電子透射顯微鏡相結(jié)合的方法對其微觀結(jié)構(gòu)進行表征，觀察到極性脂質(zhì)、糖蛋白、糖脂和膽固醇吸附在脂滴表面以及酪蛋白膠束在MFGM片段上吸附的結(jié)構(gòu)。與普通嬰兒配方奶粉中乳蛋白包裹的脂滴相比，新概念嬰兒配方奶粉的脂肪球結(jié)構(gòu)更接近于母乳。

2.2 仿母乳脂肪球結(jié)構(gòu)乳液對嬰兒脂肪消化的影響

目前大豆卵磷脂是嬰兒配方奶粉最主要的極性脂質(zhì)來源，但與大豆卵磷脂相比，MFGM極性脂質(zhì)乳化的脂滴更接近于母乳脂肪球的超微結(jié)構(gòu)。Mathiassen等[33]分別以大豆卵磷脂和MFGM極性脂質(zhì)（Lacprodan?PL-75）乳化相同大小的脂滴并探究二者對胃脂肪酶和胰脂肪酶的敏感性，結(jié)果表明，當未經(jīng)過胃脂肪酶預(yù)消化時，Lacprodan?PL-75乳化脂滴的胰脂肪酶消化活性低于大豆卵磷脂組，但脂滴經(jīng)胃脂肪酶預(yù)消化后，Lacprodan?PL-75組表現(xiàn)出更高的胰脂肪酶消化活性，而這種先經(jīng)過胃消化繼而經(jīng)過胰脂肪酶消化的過程更符合嬰兒的脂肪消化途徑。另外，Luo Jie等[34]分別以酪蛋白和MFGM極性脂質(zhì)為乳化劑制備兩種不同界面組成的乳液（分別代表普通嬰兒配方奶粉和仿母乳肪球結(jié)構(gòu)嬰兒配方奶粉），并利用半動態(tài)體外消化模型模擬嬰兒胃腸道脂肪消化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)MFGM極性脂質(zhì)包裹的脂滴在消化后期表現(xiàn)出明顯較高的游離脂肪酸釋放量。以上研究均突出了MFGM極性脂質(zhì)包裹脂滴這種結(jié)構(gòu)在脂肪高效消化過程中的重要作用，為嬰兒配方奶粉的設(shè)計提供了新的思路。

雖然上述結(jié)果強調(diào)了MFGM極性脂質(zhì)包裹脂滴這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性，但母乳脂肪被MFGM整體成分包裹，除MFGM極性脂質(zhì)外，MFGM蛋白也是其中的主要組分，然而迄今為止尚鮮有研究報道由MFGM整體成分包裹的脂滴對其消化特性的影響。

2.3 仿母乳脂肪球結(jié)構(gòu)嬰兒配方奶粉對脂質(zhì)代謝過程的影響

研究發(fā)現(xiàn)，與配方奶粉喂養(yǎng)的嬰兒相比，母乳喂養(yǎng)的嬰兒后期肥胖發(fā)生率降低，而肥胖的產(chǎn)生與脂肪代謝平衡密切相關(guān)?；趮雰号浞侥谭叟c母乳脂肪球結(jié)構(gòu)之間的差異，Oosting等[8]以幼鼠為研究對象，探究攝取不同壁材修飾脂肪球?qū)τ资蟪赡旰笾敬x的影響，并提出了脂肪球結(jié)構(gòu)通過控制胃腸道脂肪分解影響餐后血脂代謝的假設(shè)。

Oosting等[35]對幼鼠分別飼喂普通嬰兒配方奶粉和模擬母乳脂肪球結(jié)構(gòu)的新概念嬰兒配方奶粉，隨后模擬西式高脂飲食，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與普通嬰兒配方奶粉喂養(yǎng)組相比，新概念嬰兒配方奶粉喂養(yǎng)組的小鼠對高脂飲食的代謝反應(yīng)良好，體質(zhì)量與脂肪組織增長較慢，空腹瘦素和血漿胰島素水平較低。隨后開展了一項關(guān)于脂肪球結(jié)構(gòu)是否會通過改變嬰兒時期脂質(zhì)代謝過程而影響成年時期肥胖發(fā)生率的實驗，研究表明，在嬰兒期喂食仿母乳脂肪球結(jié)構(gòu)嬰兒配方奶粉能夠減少成年期的脂肪積累。然而有些研究結(jié)果與之相反，Niklas等[36]進行了一項嬰兒臨床實驗，分別用普通嬰兒配奶粉和添加MFGM的嬰兒配方奶粉喂養(yǎng)嬰兒，在12 月齡時觀察嬰兒的生長、體質(zhì)量和體脂指標，結(jié)果發(fā)現(xiàn)二者之間沒有顯著差異。由于該研究并未對實驗中添加MFGM嬰兒配方奶粉的脂肪球結(jié)構(gòu)做出說明，所以可能是脂肪球結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致了與之前研究結(jié)果的差異。Chung等[37]研究發(fā)現(xiàn)MFGM和鞘磷脂的添加能夠改變肝臟中與脂質(zhì)代謝相關(guān)基因的表達水平。因此，究竟是MFGM包裹的這種特殊結(jié)構(gòu)還是MFGM中特定組分的引入，亦或二者結(jié)合作用導(dǎo)致脂代謝的差異目前仍然存在爭議，需要更多實驗進一步評估。

3 牛乳MFGM的制備與開發(fā)

3.1 牛乳MFGM的生產(chǎn)原料

由于牛乳產(chǎn)量豐富，占各種動物來源乳類的85%，而且價格低廉，是當前消費的最主要乳類，而其他動物乳產(chǎn)量較低，價格昂貴，所以關(guān)于MFGM制備開發(fā)的研究多集中于牛乳。

酪乳、黃油乳清、β-乳清和干酪乳清是生產(chǎn)MFGM的4 種主要原料（圖3）。在黃油生產(chǎn)過程中，需攪打稀奶油使其從“水包油”狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝桶睜顟B(tài)，攪打?qū)е氯橹厩蚱茐模琈FGM釋放到水相，此時的水相即為酪乳，是最主要的MFGM生產(chǎn)原料[38]。黃油乳清為無水乳脂生產(chǎn)時的副產(chǎn)物，是黃油融化離心分離后得到的水相，與酪乳相比，黃油乳清中乳蛋白含量較低，MFGM極性脂質(zhì)含量更高，酪乳中MFGM極性脂質(zhì)的干物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)僅為1.2%～2.1%，黃油乳清中MFGM極性脂質(zhì)的干物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)可高達11.5%，而且黃油乳清中SM比例高于酪乳，因此黃油乳清是生產(chǎn)MFGM最理想的原料。除了以黃油為原料生產(chǎn)無水乳脂外，稀奶油也是生產(chǎn)無水乳脂的原料，以此為基礎(chǔ)生產(chǎn)無水乳脂時首先要將稀奶油離心濃縮使其脂肪質(zhì)量分數(shù)從35%～45%提高到75%以上，經(jīng)均質(zhì)進行相轉(zhuǎn)變，分離后得到脂肪質(zhì)量分數(shù)大于99.5%的脂肪相和水相，此時的水相被稱為β-乳清，其中含有豐富的MFGM成分[39]。除此之外，干酪乳清也被認為是富含MFGM成分的潛在來源，是干酪生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品，由于干酪乳清中含有殘余脂肪，其中含有極性脂質(zhì)和MFGM蛋白，在以干酪乳清為原料生產(chǎn)乳清分離蛋白或乳清濃縮蛋白時要將這部分脂肪除去，所去除的脂肪組分被稱作乳清稀奶油，是另一種MFGM的生產(chǎn)原料[40]。

圖3 用于生產(chǎn)牛MFGM的原料來源示意圖[39]Fig. 3 Raw material sources for the production of bovine milk fat globular membrane[39]

雖然酪乳、黃油乳清、β-乳清和干酪乳清都是MFGM的豐富來源，但是這些原料在過去一直未被充分開發(fā)利用，大多被噴霧干燥用于生產(chǎn)動物飼料，甚至還有一部分被當作廢料處理。例如，新西蘭一家乳制品生產(chǎn)商將其酪乳的2/3用于標準化，僅1/10用于酪乳粉的生產(chǎn)，MFGM極性脂質(zhì)的年產(chǎn)量僅為320 t[41]。因此需要開展更多研究用以開發(fā)利用這些廉價副產(chǎn)品，尋找從中分離功能性MFGM的方法，以提升其在乳品工業(yè)中的經(jīng)濟價值。

3.2 牛乳MFGM的分離生產(chǎn)

從MFGM生產(chǎn)原料中分離得到的MFGM產(chǎn)品主要分為兩類，即MFGM材料和MFGM極性脂質(zhì)提取物。MFGM材料是通過多種物理提取過程的組合獲得的，而大多數(shù)MFGM極性脂質(zhì)提取物則是利用溶劑萃取的方法從富含MFGM的組分中獲得的。以下詳細介紹了MFGM的實驗室分離方法和工業(yè)生產(chǎn)方法。

3.2.1 牛乳MFGM的實驗室分離方法

分離MFGM的常用實驗室方法包括4 個主要步驟：乳脂的分離、乳脂洗滌、MFGM從脂肪球中釋放和MFGM的收集[42]。首先，通過離心從全脂牛乳中分離出脂肪球，在一定溫度下用去離子水或生理緩沖液洗滌2～3 次。然后在低溫下使用攪拌、均質(zhì)、冷凍和解凍等物理方法，或非離子型洗滌劑、膽汁鹽或極性非質(zhì)子溶劑萃取，以破壞洗滌后的脂肪小球，從中釋放膜材料。最后釋放的物質(zhì)可通過高速離心或在低pH值下沉淀膜材料實現(xiàn)回收。

3.2.2 工業(yè)生產(chǎn)牛乳MFGM的方法

在過去20 年中，工業(yè)界和學(xué)術(shù)研究團隊一直致力于尋找從酪乳、黃油乳清、β-乳清和干酪乳清中回收濃縮MFGM材料和MFGM極性脂質(zhì)的工業(yè)化生產(chǎn)方法。發(fā)現(xiàn)膜過濾是最高效的MFGM生產(chǎn)方式，通過膜過濾生產(chǎn)MFGM需要解決的主要問題是要選擇性去除原料中的乳蛋白（酪蛋白和乳清蛋白）、乳糖和礦物質(zhì)，以提高MFGM純度[37]。由于乳清蛋白（3～6 nm）、乳糖（2 nm）和礦物質(zhì)（2 nm）粒徑比MFGM片段（100～4 000 nm）小很多，可以通過膜過濾得到分離，但是酪蛋白膠束粒徑（50～600 nm）與MFGM片段粒徑大小相互重疊，所以多數(shù)酪蛋白會與MFGM片段一起保留在截留物中而不能被分離除去[42]。為解決這一問題，Corredig等[43]在酪乳中加入檸檬酸鈉，將酪蛋白膠束解離成較小的顆粒使其與乳清蛋白一起通過濾膜，從而實現(xiàn)了MFGM的分離。但是檸檬酸鈉的加入也會帶來一些不利影響，Rombaut等[44]發(fā)現(xiàn)檸檬酸鈉的添加同時提高了MFGM蛋白滲透性，導(dǎo)致最終產(chǎn)品中MFGM蛋白回收率降低。除酪蛋白不易去除外，部分乳清蛋白也極易與MFGM片段黏連或者自身聚集，在一定程度上也給MFGM的分離帶來了挑戰(zhàn)。乳清蛋白與MFGM片段的黏連或聚集主要發(fā)生于原料加工過程中。例如，生產(chǎn)黃油時的熱處理會導(dǎo)致其副產(chǎn)物酪乳中乳清蛋白（尤其是β-乳球蛋白）發(fā)生熱聚集或者通過二硫鍵與MFGM蛋白連接，形成的這種復(fù)合物因粒徑較大而不能被膜分離。為了從MFGM中去除乳清蛋白，Konrad等[45]在膜過濾之前對原料進行胰蛋白酶水解，發(fā)現(xiàn)2%的水解度就足以將乳清蛋白分離到超濾滲透物中。但是其他研究表明，某些MFGM蛋白也易被酶降解，因此，仍然需要進一步研究選擇性去除雜質(zhì)蛋白，更大程度地保留MFGM成分[46]。最近也開發(fā)出了一種新的MFGM生產(chǎn)方法，Spitsberg等[47]首次使用磷酸鈉緩沖液從酪乳中回收MFGM，發(fā)現(xiàn)pH 7.2的0.1 mol/L緩沖液對MFGM回收最有效，每100 mL酪乳可生產(chǎn)78.9 mg MFGM。

MFGM極性脂質(zhì)也是一種重要的MFGM產(chǎn)品，主要的大規(guī)模生產(chǎn)方式有3 種，包括溶劑萃取、超臨界流體萃取和蛋白水解與膜濃縮相結(jié)合。多種有機溶劑都可以用來提取MFGM極性脂質(zhì)，如乙醇、己烷和丙酮等，用該方法提取MFGM極性脂質(zhì)要保證最后產(chǎn)物中能夠完全除去有毒溶劑，否則可能會產(chǎn)生致命的危害，所以溶劑萃取法生產(chǎn)的MFGM極性脂質(zhì)多用于化妝品和護膚品中，在食品行業(yè)中應(yīng)優(yōu)先選擇不使用有毒有機溶劑的工藝方式來生產(chǎn)MFGM極性脂質(zhì)。因此超臨界流體萃取技術(shù)應(yīng)運而生，避免了對傳統(tǒng)分離方法中有毒有機溶劑的依賴。超臨界流體萃取技術(shù)是一種選擇性分離復(fù)雜混合物的有效方法，CO2是該方法最常使用的溶劑，這主要是由于CO2臨界參數(shù)較低（31.1 ℃、7.38 MPa）、成本低、無毒，具有化學(xué)惰性并且不易燃[46]。Astaire等[48]開發(fā)了從酪乳中提取MFGM極性脂質(zhì)的兩步法工藝，利用微濾和超臨界二氧化碳流體萃取相結(jié)合的方式除去了大部分乳蛋白和非極性脂質(zhì)成分，顯著提高了最終產(chǎn)物中MFGM極性脂質(zhì)的濃度。當利用超臨界CO2流體萃?。ㄒ掖紴橹軇┑姆椒◤睦胰榉壑蟹蛛xMFGM極性脂質(zhì)時，發(fā)現(xiàn)僅能選擇性分離MFGM極性脂質(zhì)，可完全萃取PE、PC和SM，而PS（與認知功能密切相關(guān)的成分）和PI均未包含于提取物中[41]。Barry等[49]將酪乳粉重新溶解，并對其中的乳蛋白進行了廣泛的酶水解，隨后通過超濾得到了MFGM極性脂質(zhì)濃縮物，相比于最初酪乳中MFGM極性脂質(zhì)含量，濃縮后產(chǎn)品中的MFGM極性脂質(zhì)含量提高了7.8 倍，并且實現(xiàn)了MFGM極性脂質(zhì)的100%回收，從生產(chǎn)設(shè)備以及經(jīng)濟效益角度考慮，膜工藝依然是生產(chǎn)MFGM極性脂質(zhì)的最有效方法。

3.3 牛乳MFGM產(chǎn)品成分差異

考慮到MFGM產(chǎn)品是脂肪、蛋白質(zhì)和碳水化合物的異質(zhì)混合物，因此MFGM產(chǎn)品組成之間可能會存在差異。MFGM產(chǎn)品的組成會受到用于制備的起始原料類型（即酪乳、黃油血清、β-乳清、干酪乳清）以及原料乳可變性的顯著影響。同時，干酪生產(chǎn)或黃油加工過程中熱處理、分離方法等技術(shù)步驟也會影響最終MFGM產(chǎn)品的組成。

表1列出了幾種常見的商業(yè)MFGM產(chǎn)品的組成，從中可以看出不同商業(yè)MFGM產(chǎn)品不僅在整體組成（蛋白質(zhì)、乳糖和總脂質(zhì)等）方面彼此不同，而且每種極性脂質(zhì)的比例也不盡相同。Brink等[54]利用蛋白質(zhì)組學(xué)和脂質(zhì)組學(xué)的技術(shù)手段對常見的6 種商業(yè)MFGM產(chǎn)品組成進行詳細分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在所有產(chǎn)品中共鑒定出近千種蛋白質(zhì)，其中364 種蛋白質(zhì)在測試樣品中具有不同豐度，112 種蛋白質(zhì)的豐度變化幅度在10 倍以上，14 種蛋白質(zhì)的豐度變化幅度在50 倍以上，2 種蛋白質(zhì)的豐度變化幅度在100 倍以上。脂質(zhì)組學(xué)分析共鑒定出393 種脂質(zhì)，包括正離子和負離子模式，檢測到的主要脂質(zhì)類型為甘油三酯、鞘脂和甘油磷脂，其次是PC和SM。

表1 商業(yè)乳脂肪球膜產(chǎn)品的來源及其組成Table 1 Sources and composition of commercial milk fat globule membrane products

MFGM作為一種復(fù)雜組分，其理化性質(zhì)和功能性質(zhì)會受到不同成分相對比例的影響，例如MFGM產(chǎn)品含有較高比例的兩親性磷脂，被認為是一種有效的天然乳化劑，研究發(fā)現(xiàn)從不同乳制品副產(chǎn)物中分離得到的MFGM產(chǎn)品乳化性能存在顯著差異，其中的極性脂質(zhì)含量以及其他組分（例如乳清蛋白、酪蛋白、MFGM特異性蛋白和礦物質(zhì)）的存在決定了它們的乳化屬性。由此可見，MFGM產(chǎn)品的成分特異性對其功能特性起到?jīng)Q定性作用。除此之外，目前關(guān)于MFGM帶來的功能益處的相關(guān)研究也有很多，但是使用的MFGM產(chǎn)品不盡相同，因此，研究人員必須明晰這些成分，以便正確地評估所產(chǎn)生的功能益處，并且能夠根據(jù)文獻中所描述的內(nèi)容生產(chǎn)符合要求的MFGM產(chǎn)品。

4 結(jié) 語

綜上所述，預(yù)先將外源MFGM成分與嬰兒配方奶粉用油均質(zhì)混合，可以獲得單層MFGM包裹的脂肪球，以實現(xiàn)母乳脂肪球結(jié)構(gòu)的初步模擬，與普通嬰兒配方奶粉相比，仿母乳脂肪球結(jié)構(gòu)嬰兒配方奶粉更有益于嬰兒脂肪消化和脂質(zhì)代謝；從乳制品加工副產(chǎn)物酪乳、黃油乳清、β-乳清和干酪乳清中提取牛乳MFGM并進行商業(yè)化生產(chǎn)是可能的，但仍然存在回收率低、成本較高等問題；此外，不同來源和不同方式生產(chǎn)的MFGM產(chǎn)品組成存在顯著差異，在設(shè)計添加MFGM的嬰兒配方奶粉時應(yīng)將其考慮在內(nèi)。

未來應(yīng)該在以下幾方面對牛乳MFGM以及嬰兒配方奶粉開展進一步研究：繼續(xù)改進分離生產(chǎn)工藝以提高MFGM的回收率；研究生產(chǎn)原料和生產(chǎn)方式對MFGM產(chǎn)品組成的影響，并與母乳MFGM組成相比較，尋找最佳的人乳MFGM替代品；在設(shè)計嬰兒配方奶粉時，需要在模擬母乳成分組成的基礎(chǔ)上考慮母乳結(jié)構(gòu)的模擬，尤其是脂肪球的結(jié)構(gòu)；此外，應(yīng)該對仿母乳脂肪結(jié)構(gòu)嬰兒配方奶粉進行更多的安全性和耐受性評價，提供MFGM的確切添加量和適宜來源。