羊乳中功能性低聚糖的研究進(jìn)展

岳明星，李浡，陳思，簡偉杰，辛秀蘭

（北京電子科技職業(yè)學(xué)院生物工程學(xué)院，北京 100176）

0 引 言

羊乳營養(yǎng)價(jià)值豐富，含有顆粒較小的蛋白質(zhì)、脂肪和功能性低聚糖，特別適合嬰幼兒食用。和牛乳相比，羊乳具有低過敏性和容易消化等特點(diǎn)。乳制品對人體健康的許多有益特性與特定的蛋白質(zhì)、多肽、脂肪酸有關(guān)，特別是與低聚糖緊密相關(guān)[1-2]。

乳低聚糖是由3～15個(gè)單糖通過糖苷鍵共價(jià)連接的碳水化合物聚糖，大多數(shù)的乳低聚糖是以乳糖為核心的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，乳低聚糖的單糖包括葡萄糖（glucose，Glc）、半乳糖（galactose，Gal）、N-乙酰葡糖胺（N-acetylglusamine，GlcNAc）、巖藻糖（fucose，F(xiàn)uc）、N-乙酰神經(jīng)氨酸（N-acetylneuraminic acid，NeuAc）和N-羥乙酰神經(jīng)氨酸（N-glycolylneuraminicacid，NeuGc）[3]。

圖1 乳中幾種主要低聚糖結(jié)構(gòu)示意圖[29]

低聚糖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要作用于腸道菌群，影響免疫系統(tǒng)和新生兒發(fā)育。作為母乳中的第三大組分，低聚糖也存在于其他哺乳動物的乳中，特別是羊乳中含量豐富[4,9,11-12]。這些低聚糖具有短的碳鏈，是羊乳對人體發(fā)揮健康益處重要因素。這些化合物可能與中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育有關(guān)，因其具有益生元、抗黏附和抗致病性作用而具有治療應(yīng)用價(jià)值[5-6]。所以，它們可以作為母乳的替代品添加到配方乳粉中。

當(dāng)前，有關(guān)羊乳中低聚糖的結(jié)構(gòu)和益生作用的研究仍較少，以往的研究主要強(qiáng)調(diào)羊乳與母乳中的低聚糖的組成和結(jié)構(gòu)較為相似，是一種具有應(yīng)用潛力的乳基配料，可作為益生元和炎癥性腸病的抗炎物質(zhì)，同時(shí)它還參與神經(jīng)系統(tǒng)形成。

隨著色譜和質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展，低聚糖的定性和定量的方法逐漸被建立。高效液相色譜已廣泛應(yīng)用于低聚糖的分離檢測。高效陰離子交換色譜(HPAEC)和親水作用液相色譜(HILIC)也能使低聚糖分離，然而HILIC與質(zhì)譜(MS)有更好的兼容性，使得該技術(shù)更適合于結(jié)構(gòu)分析；基質(zhì)輔助激光解吸電離(MALD)和電噴霧電離(ESI)方法被廣泛應(yīng)用于碳水化合物的分析，與以前使用的快速原子轟擊(Fab)方法相比，電離過程中產(chǎn)生的碎片更少。然而，與ESI相比，MALDI對于較大分子質(zhì)量的元素更加靈敏，這直接影響了最合適的方法的選擇[7]。

本文綜述了羊乳中天然低聚糖的化學(xué)、營養(yǎng)特性、生物活性、分析方法以及可能的功能作用，包括神經(jīng)系統(tǒng)和消化系統(tǒng)方面的研究進(jìn)展。此外，對這些化合物在配方奶粉中作為配料的應(yīng)用前景也進(jìn)行了討論。

1 羊乳中功能性低聚糖

由于低聚糖在母乳喂養(yǎng)新生兒過程中具有重要意義，有關(guān)其性質(zhì)及功能評價(jià)的研究一直在進(jìn)行。低聚糖是母乳中的第三大成分，在初乳中含量較高(20～23 g/L)，在常乳中含量穩(wěn)定(12～15 g/L)。這些低聚糖在分子量、電荷和結(jié)構(gòu)上各不相同，目前已有超過200種不同的母乳低聚糖結(jié)構(gòu)被報(bào)道[8]。

與牛乳相比，羊乳中的低聚糖與母乳更加類似，因此，羊乳可以被認(rèn)為是嬰兒低聚糖的天然來源[9-10]。已有研究報(bào)道，羊乳中巖藻糖化低聚糖和唾液酸低聚糖的含量高于其他反芻動物。Kiskini等[11]人特別指出，在羊乳中還發(fā)現(xiàn)了6種低聚糖分別是β-3′-半乳糖基乳糖、β-6′-半乳糖基乳糖、2′-巖藻糖基乳糖、6′-N-乙酰神經(jīng)氨基乳糖、3′-N-乙酰神經(jīng)氨基乳糖也存在于人乳中，并且存在乳糖-N-二糖(它是人類I型低聚糖的組成單元)。

表1表示不同哺乳動物牛乳中低聚糖的含量。其中人乳中的低聚糖比反芻動物乳中的低聚糖更加復(fù)雜，且具有不同的結(jié)構(gòu)；然而，它們在結(jié)構(gòu)中心顯示出相似的結(jié)構(gòu)組成。

表1 人乳和其他哺乳動物乳中發(fā)現(xiàn)的主要低聚糖 g/L

山羊乳中含有40多種低聚糖，含量在250～300 mg/L之間，比牛乳多約4倍，比綿羊乳多約10倍，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于人乳中低聚糖的含量，最近的一項(xiàng)研究利用氣相色譜(GC)對羊乳中的低聚糖進(jìn)行了測定，檢測到的低聚糖濃度在1.11～1.35 g/L之間，比以前報(bào)道的值高出4～5倍。這種差異可能與樣品制備和用于分析解離的低聚糖分子的氣相色譜定量方法有關(guān)，并且只有總的低聚糖含量被測定，Martínez-Ferez等[12]人使用高p H陰離子交換色譜和脈沖安培檢測技術(shù)(HPAEC-PAD)來定量低聚糖。

山羊初乳最近一直是研究天然低聚糖的焦點(diǎn)。Martín-Ortiz等[13]人對Murciano-Grenadine山羊初乳中的低聚糖進(jìn)行了定性和定量分析，共鑒定出78種低聚糖，其中51.3%為中性非巖藻糖化低聚糖，3.8%為中性巖藻糖化低聚糖，44.9%為唾液酸化(Neu5Ac/Neu5Gc)低聚糖。發(fā)現(xiàn)的低聚糖主要是唾液酸乳糖(中性質(zhì)量633.211)，其次是Hex-HexNAc-Neu5Ac(中性質(zhì)量674.238)和Hex-HexNAc-Neu5Gc(中性質(zhì)量690.232)殘基。應(yīng)該注意的是，在綿羊乳中也發(fā)現(xiàn)了這些低聚糖，但大多以異構(gòu)體的形式存在。此外，本次發(fā)現(xiàn)的酸性低聚糖的含量顯示，在牛乳和山羊初乳中，Neu5Gc的含量是以前報(bào)道過的最高的。

各文獻(xiàn)中中性低聚糖的測定值為140～315 mg/L，酸性低聚糖的測定值為83～251 mg/L。其中半乳糖基-乳糖含量是的最高，其含量在124.92～265.77 mg/L之間。此外，所有初乳樣品中，6-唾液酸乳糖（6′-SL）濃度(28.85～123.76 mg/L)均高于3-唾液酸乳糖（3′-SL）濃度(3.05～11.99 mg/L)。

3′-SL和6′-SL低聚糖的含量在不同的動物品種中可能也是不同的。Claps等[14]人測定了兩個(gè)山羊品種(Garganica和Maltese)對初乳低聚糖含量的影響。觀察到產(chǎn)后0 h，Garganica羊品種(3′-SL 253.96 mg/L，6′-SL 174.27 mg/L)中的低聚糖含量比Maltese羊品種(3′-SL 201.27 mg/L,6′-SL 136.90 mg/L)更高。在產(chǎn)后24 h，兩種山羊的3′-SL和6′-SL水平均有所增加，并且3′-SL一直比6′-SL的含量高。

低聚糖根據(jù)末端連接方式的不同，分為酸性乳低聚糖（含NeuAc和NeuGc）和中性乳低聚糖（含N-乙?；咸烟牵?。兩類低聚糖的含量和結(jié)構(gòu)受動物品種、泌乳期和產(chǎn)奶量有關(guān)因素的影響。Mehra等[15]人研究表明，這些因素會引起不同水平的酸性和中性低聚糖在哺乳期間的差異。最近的研究表明，基因型也影響羊乳低聚糖組成的變化。

1.1 中性低聚糖

中性低聚糖是由乳糖結(jié)構(gòu)中心與半乳糖、葡萄糖、N-乙酰氨基葡萄糖、N-乙酰氨基半乳糖和/或海藻糖連接形成的，這些化合物的糖殘基不帶電荷。由于它們是由基因決定的，中性低聚糖的結(jié)構(gòu)組成和含量在不同的動物中也是不同的。與母乳不同，其他動物的低聚糖很少與巖藻糖單體連接，主要由與半乳糖或乙酰氨基葡萄糖連接組成。

泌乳期是影響這些成分組成的另一個(gè)因素，盡管很少有研究詳細(xì)地評估泌乳過程。但研究人員提出，在泌乳早期會產(chǎn)生更多中性低聚糖，然后隨著時(shí)間的推移而減少。Martín-Ortiz等[16]人發(fā)現(xiàn)中性低聚糖含量在哺乳期顯著下降，盡管這些低聚糖的含量在哺乳期第30 d至120 d間是不斷增加的。對于酸性低聚糖，SLN含量在泌乳過程中急劇下降。3′-SL和6′-SL在泌乳過程中均有所下降，但在某些樣品中觀察到在不同時(shí)期有所上升。

山羊乳中普遍存在3種中性低聚糖，分別是3-半乳糖基-乳糖、N-乙酰氨基葡萄糖-乳糖和乳糖基-N-己糖(LNH)。然而，利用納流液相色譜-高精度質(zhì)譜技術(shù)，在羊乳中還鑒定出另外兩種低聚糖：N-乙酰氨基葡萄糖-己糖-乳糖和另一種由3個(gè)己糖殘基和3個(gè)N-乙酰氨基己糖殘基組成的低聚糖。中性低聚糖似乎會影響腸道微生物群，但具體影響仍然需要更多的研究。

1.2 酸性低聚糖

唾液酸殘基會帶一個(gè)或多個(gè)負(fù)電荷，因此使這些低聚糖帶上電荷，并能與其他分子反應(yīng)[15]。除了組成中性寡糖的單體外，這些化合物的結(jié)構(gòu)中還含有N-乙酰神經(jīng)氨酸殘基(NeuAc)，也稱為唾液酸或NANA，較少含有N-羥乙酰神經(jīng)氨酸殘基(NeuGc)。在母乳低聚糖中只發(fā)現(xiàn)了NeuAc，而在其他動物(牛、山羊和綿羊)乳中都發(fā)現(xiàn)了NeuAc和NeuGc，但含量因物種而異。

酸性組分中3-唾液酸乳糖（3′-SL）和6-唾液酸乳糖（6′-SL）含量較高。如表2所示，文獻(xiàn)中鑒定和報(bào)道的37種低聚糖中有17種是酸性的。在這17種中，只有5種含有NeuGc，10種含有NeuAc，2種同時(shí)含有NeuAc和NeuGc。

就像中性低聚糖一樣，某些因素也會影響酸性低聚糖的組成。Claps等[14]人研究了品種和胎次對山羊初乳和常乳中酸性低聚糖含量的影響。測定Garganica山羊和薩能山羊初乳中3′-SL、6′-SL和DSL在產(chǎn)后0、24 h和泌乳7、30、90 d的含量。發(fā)現(xiàn)初乳和常乳中3′-SL含量在產(chǎn)后24 h～30 d內(nèi)最高，而薩能品種的6′-SL含量比Garganica品種低約3倍。作者推測，可能是由于不同品種的羊在泌乳過程中的遺傳信息改變，影響了唾液轉(zhuǎn)移酶的合成，從而導(dǎo)致酸性寡糖的產(chǎn)生。

酸性低聚糖組分的生物效應(yīng)主要與唾液酸的存在有關(guān)，唾液酸是這類低聚糖中最重要的結(jié)構(gòu)元素。研究表明，這些碳水化合物可能會減少白細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的黏附，對人體有免疫調(diào)節(jié)作用。它們還可能通過調(diào)節(jié)單核細(xì)胞和結(jié)腸上皮細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子，如腫瘤壞死因子-α、白細(xì)胞介素-6、白細(xì)胞介素-10、干擾素-γ和白細(xì)胞介素-17而發(fā)揮免疫活性。此外，酸性低聚糖會影響兒童的大腦發(fā)育，并對嬰兒產(chǎn)生其他積極的健康影響。

唾液酸(SIA)家族是以神經(jīng)氨酸為基礎(chǔ)的9碳糖組成，主要存在于脊椎動物中。目前研究表明至少有50種唾液酸，其中較為常見的是NeuAc和NeuGc。圖1顯示了牛乳中已確定的唾液酸的結(jié)構(gòu)組成。在牛乳中，它是酸性低聚糖的結(jié)構(gòu)中心，在鏈的還原端有一個(gè)乳糖單元，在碳鏈的非還原端，存在至少一個(gè)唾液酸單元。

圖1 唾液酸結(jié)構(gòu)圖N-glycoloylneuraminic acid(Neu5Gc,左)N-acetylneuraminic acid(Neu5Ac,右)

SIA的生物學(xué)功能是研究的熱點(diǎn)，因?yàn)樗鼈兣c健康和疾病發(fā)展的不同階段有關(guān)，特別是在兒童時(shí)期。事實(shí)上，這類化合物與細(xì)胞和分子的相互作用、細(xì)胞的分化和增殖、致癌、對腸道病原體的保護(hù)、益生菌活性、免疫系統(tǒng)激活、大腦發(fā)育以及記憶和學(xué)習(xí)能力有關(guān)。這些功能所需的SIA無法單獨(dú)由體內(nèi)的合成代謝過程提供的；因此，母乳是一種能夠傳播SIA的天然來源。

SIA存在于所有哺乳動物的乳中，除了動物種類外，SIA濃度還受泌乳、地域、喂養(yǎng)方式和營養(yǎng)條件等因素的影響。游離SIA在人初乳中含量較高(5.0 mmol/L)，常乳中為1.0 mmol/L。牛初乳中為0.53 mmol/L、常乳為0.4 mmol/L。在最近的一項(xiàng)研究中，對反芻動物乳汁的分析也揭示了不同物種之間存在的SIA類型的差異，如表2所示。

表2 人乳和牛乳、山羊乳及綿羊乳中的唾液酸

每種NeuAc和NeuGc的含量在泌乳期間也會有所不同。巴西研究人員評估了羊乳中常見的兩種SIA含量，并證明了泌乳期對巴西東北部生產(chǎn)的薩能山羊乳中NeuAc和NeuGc濃度的影響。結(jié)果表明，這些酸的含量不斷增加，在泌乳第105 d達(dá)到峰值，然后隨著時(shí)間的推移而下降至定值[17]。

Urashima等[18]人觀察到牛和山羊初乳低聚糖中NeuAc的含量高于NeuGc的含量，這一濃度差異可能是由于這兩種牛和山羊乳腺中CMP-唾液酸羥化酶活性不同所致。值得注意的是，大量的NeuGc不會在母乳中的正常細(xì)胞中積累。

相關(guān)研究比較了母乳和嬰兒配方乳粉中的SIA含量，發(fā)現(xiàn)母乳中SIA的含量要高的多。此外，SIA附著在母乳中的低聚糖上，而在嬰兒配方乳粉中它附著的糖蛋白上。雖然嬰兒配方乳粉無法復(fù)制母乳中SIA在哺乳期的動態(tài)變化，但如果用羊乳代替牛乳，可以提高嬰兒配方乳粉中SIA的質(zhì)量和利用率[19]。與牛乳相比，山羊乳與母乳的SIA種類更接近，這主要是因?yàn)榕c牛乳中3'-唾液酸乳糖的異構(gòu)體相比，6'-唾液酸乳糖三糖異構(gòu)體在羊乳中占主導(dǎo)地位。

2 低聚糖的分離制備及分析檢測技術(shù)

膜技術(shù)已成功地應(yīng)用于碳水化合物樣品的分級分離、純化和濃縮。Martínez-Ferez等[12]人開發(fā)了一種在管式陶瓷膜中通過超濾和納濾分離低聚糖的方法。脫脂后的羊乳用50 ku的膜過濾，截留了樣品中的蛋白質(zhì)組分。然后，濾液用1 ku的膜進(jìn)行第二次過濾，洗脫樣品中仍然存在的乳糖和鹽。樣品濃縮后，用液相色譜(HPAEC-PAD)對鑒定出的15種新結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測定，并與標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行了比較。用該方法測定低聚糖的含量從0.3%提高到4.9%，是其它分離方法的16倍。因此，該方法在鑒定新化合物和獲得低聚糖濃度以驗(yàn)證這些化合物的生物效應(yīng)方面是有效的[12]。

Thum等[21]人采用了10 ku卷式有機(jī)超濾膜對山羊乳干酪乳清中中低聚糖進(jìn)行分離。與其他方法相比，膜技術(shù)在分離過程中耗費(fèi)的時(shí)間、能量和洗脫量都較少。這些因素使其成為一種高效的分離手段，僅通過物理的篩分過程，無需使用其他化學(xué)試劑，就可以分離低聚糖，然后再用色譜方法進(jìn)行定量；通過膜技術(shù)分離制備的低聚糖可被應(yīng)用于牛乳配方奶粉中的功能性乳基配料。

已有多種方法用于羊乳低聚糖的分離、定量和結(jié)構(gòu)分析。使用透析和紙層析作為分離和定量羊乳初乳中低聚糖的方法。以脫脂初乳為原料，采用透析法制備中性低聚糖，之后溶液用Dowex1-X 2離子交換樹脂純化。另外，用紙層析和Bio-Gel P-4分子排斥柱分離得到低聚糖。蛋白經(jīng)乙醇沉淀除去，溶液經(jīng)Zorbax C-18柱分離純化，用反相高效液相色譜檢測出3種低聚糖。

Viverge等[20]對羊乳中低聚糖的酸性組分進(jìn)行了測定。采用凝膠過濾和離子交換層析分離了4種酸性低聚糖，分別是3′-SL、6′-SL、3′-唾液酸基-6′-半乳糖基乳糖和6′-唾液酸基3′-半乳糖基乳糖。對分離后的低聚糖進(jìn)行氣相色譜分析，然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，驗(yàn)證了該方法對這些化合物進(jìn)行鑒定和定量的有效性。

高效液相色譜法(HPLC)，靈敏度高，結(jié)果重現(xiàn)性好，廣泛應(yīng)用于中性和酸性低聚糖的定量。Martinez-Ferez等[13]人使用安培脈沖檢測器(HPAEC-PAD)和專門為分析碳水化合物而設(shè)計(jì)的色譜柱(Carbo-Pac PA-1)，通過離子交換色譜法對牛、山羊、綿羊和母乳中的低聚糖進(jìn)行了定量分析。通過與外標(biāo)保留時(shí)間的比較，鑒定中性和酸性低聚糖。Claps等[22]人采用了相似的方法，使用Dionex PA100色譜柱分離初乳和山羊泌乳期間的唾液低聚糖。此外，該研究發(fā)現(xiàn)唾液低聚糖濃度隨著泌乳期的延長在降低。

Meyrand等[23]采用氣相色譜-DB-1熔融石英毛細(xì)管柱定量測定羊乳中的低聚糖。這一方法的主要不同之處在于實(shí)現(xiàn)了樣品的衍生化，這確保了更好地測定碳鏈更小的化合物。用該方法測定了不同基因型羊乳中低聚糖和其他乳成分的濃度。

Urashima等[18]人利用一維或二維波譜(13C和1HNMR波譜)分析了羊乳低聚糖的結(jié)構(gòu)，以表征中性和酸性組分。通過光譜分析，證明了研究中發(fā)現(xiàn)的低聚糖與其他牛乳中發(fā)現(xiàn)的低聚糖是相同的。

Barile等[25]人在結(jié)構(gòu)分析前的樣品純化步驟中對上述方法進(jìn)行了改進(jìn)。他們使用固相萃取技術(shù)去除膜過濾過程中的殘留的鹽類物質(zhì)。

利用快速原子轟擊質(zhì)譜(FAB-MS)鑒定羊乳等物種中的低聚糖，是一種無需衍生化就能測定的方法。用這種方法在羊乳中發(fā)現(xiàn)了15種新的低聚糖，但用這種方法在羊乳中沒有發(fā)現(xiàn)含有巖藻糖單體的化合物。

液相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用是一種分離和結(jié)構(gòu)鑒定低聚糖的強(qiáng)有力的分析技術(shù)。利用高效液相色譜芯片與飛行時(shí)間(TOF)聯(lián)用的高靈敏度和高精度分辨率，可有效地分離牛乳低聚糖異構(gòu)體(中性和酸性)，并監(jiān)測它們在泌乳過程中的變化，具有良好的重現(xiàn)性。利用nano-LC-Chip-Q-TOF對羊乳低聚糖進(jìn)行了測定，以確定羊乳中是否存在αS1-酪蛋白合成基因的差異。目前在母乳中發(fā)現(xiàn)的低聚糖數(shù)量超過200種[24]。初乳通常比常乳含有更多的低聚糖，利用納米液相色譜-四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜(Nano-LC-Chip-Q-TOF MS)在山羊初乳中鑒定出78種低聚[13]。

基質(zhì)輔助激光解吸/電離質(zhì)譜(MALDI-MS)已經(jīng)被用于檢測母乳和其他種類的牛乳。這種方法需要對樣品進(jìn)行衍生化處理，近年來，它與傅立葉變換離子回旋共振(FTICR)一起被廣泛應(yīng)用于牛乳中低聚糖的結(jié)構(gòu)測定，具有較高的分辨率和準(zhǔn)確性。該方法還被應(yīng)用于監(jiān)測細(xì)菌利用低聚糖的過程，表明它是一個(gè)很好的相對定量的工具。

3 低聚糖的生物活性和營養(yǎng)特性

部分低聚糖可以耐受胃腸道消化，并可以調(diào)節(jié)腸道微生物組成和數(shù)量，從而影響嬰兒的胃腸道、炎癥反應(yīng)和神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育。母乳是嬰兒飲食中這類化合物的主要天然來源；然而，人們對其他來源的低聚糖越來越感興趣，例如羊乳，因?yàn)樗牡途厶墙M成與人乳類似，而且它的低聚糖濃度高于其他反芻動物的乳。表3總結(jié)了不同動物乳中低聚糖的生物活性。

表3 不同食品基質(zhì)中低聚糖主要生物活性的相關(guān)研究

結(jié)腸是人體內(nèi)代謝最活躍的器官之一，有一個(gè)復(fù)雜的微生物生態(tài)系統(tǒng)，也是低聚糖的主要作用部位。低聚糖能抵抗胃酸、酶水解和腸道吸收，可被腸道生物群利用，影響腸道細(xì)菌的生長和繁殖。腸道細(xì)菌則會影響營養(yǎng)物質(zhì)的吸收、新陳代謝和腸道神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育，從而影響整體健康。因此，根據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)，一些不可消化的低聚糖被認(rèn)為是益生元。

中性低聚糖是雙歧桿菌利用的主要碳源，通常在兒童的胃腸道中發(fā)現(xiàn)，巧合的是，在泌乳早期出現(xiàn)了更多的中性低聚糖。細(xì)菌可以利用整個(gè)低聚糖作為能源，但雙歧桿菌的其他亞種需要將這些糖水解成碳鏈較短的低聚糖。

低聚糖還可能被乳酸菌利用。然而，與乳酸菌相關(guān)的低聚糖的代謝仍然沒有被廣泛了解。乳酸菌可以代謝低聚糖，但它們表現(xiàn)出對聚合度較低的糖的偏好，如二糖和單糖，而不是三糖或四糖。嗜酸乳桿菌對母乳低聚糖的代謝較弱，而雙歧桿菌在使用母乳低聚糖作為碳源時(shí)能快速生長[26]。乳酸菌和雙歧桿菌代謝的不同也反映了參與裂解和導(dǎo)入復(fù)合低聚糖酶的特異性。

利用山羊乳干酪乳清作為低聚糖的來源，以評估潛在的益生元發(fā)酵特性。Oliveira等[27]人在37℃條件下對人的糞便在厭氧條件下進(jìn)行了體外發(fā)酵分析，發(fā)現(xiàn)從山羊乳清中提取的低聚糖可以刺激特定的有益腸道微生物群的生長，即雙歧桿菌和擬桿菌屬，這些微生物群具有生產(chǎn)短鏈脂肪酸(SCFA)的能力，這支持了它們作為益生菌的潛在應(yīng)用。

牛乳低聚糖似乎是腸道上皮受體的類似物，可起到黏膜保護(hù)劑的作用。對于免疫系統(tǒng)不成熟和堿性胃病的新生兒來說，這是一種額外的保護(hù)機(jī)制。最近的一項(xiàng)研究還發(fā)現(xiàn)，人乳低聚糖可以抑制白色念珠菌的生長，并推測低聚糖能在保護(hù)早產(chǎn)兒腸道免受白色念珠菌入侵和破壞方面發(fā)揮作用。同樣，牛初乳被證明能有效地抑制腸道病原體如大腸桿菌、阪崎桿菌和傷寒沙門氏菌在Hep-2上皮細(xì)胞中的黏附。此外，根據(jù)這些報(bào)道，在所有被評價(jià)的組分中都發(fā)現(xiàn)了中性和酸性低聚糖，其中酸性低聚糖占主導(dǎo)地位，表明這些組分發(fā)揮的細(xì)菌黏附抑制作用可能至少部分歸因于這些酸性低聚糖。

對于傳染病和呼吸道疾病，以及腹瀉。抗黏附作用是避免微生物黏附到粘膜表面、避免微生物定植和入侵的決定性因素。在體外研究中，中性低聚糖抑制了大腸桿菌腸毒素，也抑制了由空腸彎曲桿菌、志賀氏菌、霍亂弧菌菌株和沙門氏菌引起的感染。低聚糖對呼吸道疾病的作用機(jī)制尚未得到證實(shí)。有人認(rèn)為，一些低聚糖被吸收到血液中，作為受體的抑制性類似物，從而預(yù)防嬰兒的呼吸系統(tǒng)疾病。

其他體外細(xì)胞研究，如Caco-2腸上皮細(xì)胞，已經(jīng)顯示低聚糖可以通過細(xì)胞旁或(受體介導(dǎo)的)跨細(xì)胞途徑跨上皮運(yùn)輸，這表明它們可能與存在于上皮層的免疫細(xì)胞相互作用。這種免疫反應(yīng)表現(xiàn)在白細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞黏附的減少，以及對原代小鼠脾細(xì)胞和體外結(jié)腸上皮細(xì)胞(HT-29)細(xì)胞因子的產(chǎn)生調(diào)節(jié)。

實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵呀?jīng)在炎癥反應(yīng)中證明了這一效應(yīng)。采用DSS和TNBS誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸炎模型，研究羊乳低聚糖的抗炎作用。這些研究表明，炎癥反應(yīng)減少，結(jié)腸對試劑毒性產(chǎn)生了保護(hù)，體重減輕，臨床疾病癥狀的嚴(yán)重性減輕，結(jié)腸損傷減少，這表明低聚糖可用于治療炎癥性腸??；這些發(fā)現(xiàn)使人們對羊乳中的這種營養(yǎng)化合物產(chǎn)生了更大的興趣。

根據(jù)一些研究人員的報(bào)道，SIA被認(rèn)為是在低聚糖的酸性部分生物合成糖苷和糖蛋白的前體。這些糖基化的化合物組成了影響大腦發(fā)育、智力和學(xué)習(xí)的SIA結(jié)合物。

SIA缺乏癥對經(jīng)過突變的大鼠的產(chǎn)生相應(yīng)的影響。Yoo等[28]人證明，負(fù)責(zé)神經(jīng)節(jié)苷脂和一些糖蛋白末端唾液酸化的基因突變會導(dǎo)致顯著的脫髓鞘，以及運(yùn)動協(xié)調(diào)受損、步態(tài)紊亂和嚴(yán)重的認(rèn)知障礙。

NeuGc是存在于其他哺乳動物的乳汁中的SIA，不存在人乳中。這種類型的SIA在成人的正常細(xì)胞中不表達(dá)；然而，在某些腫瘤中發(fā)現(xiàn)了這種酸的積累，強(qiáng)調(diào)了檢測這些化合物對輔助疾病診斷的重要性。此外，Mills等[6]人發(fā)現(xiàn)，在癌癥患者中存在抗NeuGc抗體，但高水平的這些抗體也被證明可以消除腫瘤細(xì)胞，當(dāng)NeuGc抗體濃度較高時(shí)，可以保護(hù)個(gè)人免受某些類型的癌癥的侵襲。

巴西研究小組量化了不同泌乳階段山羊乳中SIA的含量，并確定了NeuAc水平最高的階段[17]。通過模擬母乳中低聚糖水平對嬰幼兒配方奶粉的配方進(jìn)行優(yōu)化將會對使用配方乳粉喂養(yǎng)的嬰兒產(chǎn)生諸多健康益處。羊乳比牛乳具有更好的NeuAc來源，更適合于生產(chǎn)安全、營養(yǎng)、健康的嬰幼兒配方乳粉。

4 結(jié) 語

本文綜述了低聚糖的種類及其分離、定量和生物學(xué)功能。盡管羊乳中低聚糖含量比人乳低，但它依然是低聚糖的良好來源，這些低聚糖與人乳中發(fā)現(xiàn)的低聚糖相似。此外，SIA還被認(rèn)為是一種與低聚糖酸性組分的生物學(xué)效應(yīng)密切相關(guān)的短鏈低聚糖。雖然不同的研究集中在確定羊乳中低聚糖的組成和化學(xué)結(jié)構(gòu)的方法上，但與這些化合物相關(guān)的生物學(xué)功能還沒有得到廣泛的研究。利用液相色譜和質(zhì)譜等方法對這些碳水化合物進(jìn)行鑒定是可行的，液-質(zhì)法是羊乳中低聚糖鑒定和定量最常用的方法。膜技術(shù)也是一種較好的方法，已成功地應(yīng)用于低聚糖的分離和濃縮，用于臨床試驗(yàn)和嬰兒配方乳粉的開發(fā)。盡管對低聚糖在治療和預(yù)防炎癥性腸病方面的作用已經(jīng)進(jìn)行了研究。但關(guān)于羊乳低聚糖評估其有益效果的研究仍然不足。