唾液酸及在母嬰食品中的應(yīng)用

茹元樸， 陳歷俊， 陳樹興， 趙軍英

（1 河南科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院 河南洛陽(yáng)471023 2 北京三元食品股份有限公司 國(guó)家母嬰乳品健康工程技術(shù)研究中心 北京市乳品工程技術(shù)研究中心母乳研究技術(shù)創(chuàng)新中心 北京100163）

唾液酸（Sialic acids， SA），又稱神經(jīng)氨酸，是一類含有9 碳的酸性氨基糖[1]，最早由Blix 等[2]用弱酸水解方法從唾液腺黏蛋白中提取分離得到，主要在糖蛋白和糖脂的末端以短鏈殘基的形式存在[3]。 唾液酸廣泛分布于自然界各種生物體中，在哺乳動(dòng)物的腦、乳、血液和神經(jīng)組織黏蛋白中含量較高[4]，積極參與體內(nèi)蛋白水解保護(hù)、細(xì)胞識(shí)別、生殖、感染、免疫和認(rèn)知發(fā)育等生物學(xué)作用[5]。

唾液酸在大腦中含量最高， 是神經(jīng)節(jié)苷脂在結(jié)構(gòu)和功能上的重要組成成分， 對(duì)促進(jìn)大腦和神經(jīng)系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)育具有非常重要的作用[6]。母乳是嬰幼兒營(yíng)養(yǎng)的主要來(lái)源， 其中含量豐富的唾液酸更是對(duì)嬰幼兒神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育起到重要作用。以牛乳為基礎(chǔ)的嬰幼兒配方粉作為母乳的代替品，其營(yíng)養(yǎng)和健康受到很多關(guān)注。 然而，由于牛乳中的唾液酸含量和結(jié)構(gòu)與母乳差異較大[7-8]，母乳喂養(yǎng)的嬰兒在認(rèn)知發(fā)育方面的總體認(rèn)知得分高于嬰兒配方奶粉喂養(yǎng)[9]。 鑒于此，唾液酸在嬰幼兒配方粉中的應(yīng)用需得到關(guān)注[10]。

傳統(tǒng)的唾液酸生產(chǎn)方法主要包括天然原料提取法[11-12]、化學(xué)合成法[13]、多聚物分解法、酶及固定化酶法和微生物發(fā)酵法等， 這些方法均有一定缺陷，如唾液酸含量低，后期分離純化困難，所需合成原料價(jià)格昂貴和污染環(huán)境等， 需要探索新的能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的唾液酸生產(chǎn)方法[14]。

唾液酸因眾多功能特性以及在母嬰食品中應(yīng)用的廣泛性而備受關(guān)注。 本文綜述目前有關(guān)唾液酸在乳中的結(jié)構(gòu)與分布、營(yíng)養(yǎng)功能、制備方法以及在食品尤其是母嬰食品中的應(yīng)用現(xiàn)狀， 并展望其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

1 唾液酸的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)

唾液酸是一類神經(jīng)氨酸家族中的氮或氧基取代衍生物，是具有吡喃糖結(jié)構(gòu)的酸性氨基糖，系統(tǒng)命名為5-氨基-3，5-二脫氧-D-甘油-D-半乳壬酮糖[1]，由于具有9-碳骨架和α-酮酸的功能，使其具有強(qiáng)烈的酸性（pKa=2.6）[15]。 根據(jù)5 號(hào)碳上不同的連接基團(tuán)， 構(gòu)成了不同的唾液酸衍生物。 目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的唾液酸有50 多種[16]，常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)為N-乙酰神經(jīng)氨酸 （N-Acetylneuraminic acid，Neu5Ac，圖1a）、N-羥乙酰神經(jīng)氨酸（N-Glycolylneuraminic acid， Neu5Gc， 圖1b）、3-脫氧-D-甘油-D-半乳壬酮糖 （Ketodeoxynonulosonic acid，KDN，圖1c）和神經(jīng)氨酸（Neuraminic acid， Neu，圖1d）。 Neu5Ac 和Neu5Gc 是其中最主要的2 種化合物，唾液酸家族中99%都以兩者的形式存在，通常以α-糖苷的形式位于非還原性寡聚糖、糖蛋白和糖脂的末端[17]。

圖1 Neu5Ac（a）、Neu5Gc（b）、KDN（c）和Neu（d）的結(jié)構(gòu)式Fig.1 Structural formula of Neu5Ac （a）， Neu5Gc （b）， KDN （c） and Neu （d）

2 唾液酸在乳制品中的存在形式及分布

由表1 可知， 母乳中的總唾液酸含量明顯高于牛乳和嬰兒配方粉。 Wang 等[18]的研究中，采集20 名足月母親和14 個(gè)早產(chǎn)母親在哺乳期的4 個(gè)階段（初乳、過(guò)渡乳、1月期、3月期）的母乳進(jìn)行采集，并且對(duì)比了21 種不同的嬰兒配方粉，結(jié)果顯示，初乳中的唾液酸含量最高【（1 669.51±69.56）mg/L】，且隨時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，在3 個(gè)月后下降了將近80%， 并且大多數(shù)配方中唾液酸含量均低于成熟母乳中唾液酸含量的25%（P ＜0.01）。Kawakami[19]對(duì)日本2 000 多位產(chǎn)后母親3～16 個(gè)月的母乳進(jìn)行了檢測(cè)， 唾液酸含量從第3～5 天的1 606.57 mg/L 下降到120～240 天的341.19 mg/L。在牛乳中唾液酸的動(dòng)態(tài)檢測(cè)中[20]，牛乳的初乳、成熟乳、末乳中唾液酸的含量為445.95，66.33，46.68 mg/L。由于生產(chǎn)所用到的乳源不同，嬰兒配方粉中唾液酸的含量差異明顯，在71～225 μg/g 之間。

表1 乳及乳制品中唾液酸的含量Table 1 Contents of sialic acid in milk and dairy products

乳中的唾液酸主要以結(jié)合形式存在， 以蛋白質(zhì)結(jié)合唾液酸和低聚糖結(jié)合唾液酸為主， 還有少量唾液酸以脂質(zhì)結(jié)合和游離形式存在。 低聚糖結(jié)合唾液酸是母乳中的重要營(yíng)養(yǎng)素之一，Wang 等[35]報(bào)道了40 多種不同的唾液酸低聚糖的結(jié)構(gòu)，并且鑒定了其中的50%， 主要為唾液酸乳糖-N-四糖c、6'-唾液酸和二唾液酸-N-四糖。Coppa 等[36]的研究表明初乳中這3 種糖的質(zhì)量濃度分別為1 050，590，800 mg/L，泌乳90 d 時(shí)分別為120，240，630 mg/L。 母乳和牛乳中不同結(jié)合形式唾液酸的含量如表2 所示， 母乳中低聚糖結(jié)合唾液酸約占唾液酸總量的73%， 而牛乳中主要以蛋白質(zhì)結(jié)合唾液酸為主，占70%，低聚糖結(jié)合唾液酸只占牛乳唾液酸總量的28%。 母乳中唾液酸含量多于牛乳主要是由兩種乳中糖蛋白和低聚糖的數(shù)量不同導(dǎo)致的。在泌乳初期，母乳乳清蛋白與酪蛋白的比例為9∶1，隨著時(shí)間的增加，酪蛋白濃度逐漸升高，導(dǎo)致酪蛋白占總蛋白的比例發(fā)生改變，最后穩(wěn)定在6∶4 左右， 而酪蛋白是成熟母乳中蛋白質(zhì)結(jié)合唾液酸的主要來(lái)源， 因此蛋白質(zhì)結(jié)合唾液酸在整個(gè)泌乳過(guò)程中都會(huì)隨酪蛋白發(fā)生變化[35]。 母乳低聚糖結(jié)合唾液酸占低聚糖總量的60%～70%，雖然這一比例在整個(gè)泌乳過(guò)程比較穩(wěn)定， 但總量隨著泌乳時(shí)間的變化逐漸減少。

表2 母乳與牛乳中唾液酸的結(jié)合形式分布Table 2 Distribution of sialic acid binding forms in human milk and milk

母乳中唾液酸的結(jié)構(gòu)僅由Neu5Ac 組成，而牛乳中同時(shí)含有Neu5Ac 和Neu5Gc[23]，然而Lacomba 等[37]和Quin 等[38]的報(bào)道顯示，能夠在母乳樣本中檢測(cè)到Neu5Gc，這可能跟母親的飲食攝入有關(guān)。 Puente 等[39]的結(jié)果表明，牛初乳中Neu5Gc含量較高（占唾液酸總量的32%），直到第1 個(gè)月底才開始下降。Tang 等[40]的報(bào)告顯示，牛乳中含有（16.8±8.1）mg/L Neu5Ac 和 （5.295±5.135）mg/L Neu5Gc。

3 唾液酸功能

唾液酸在生物體內(nèi)具有多種生理功能， 如促進(jìn)胎兒及嬰兒大腦發(fā)育、增強(qiáng)嬰兒認(rèn)知能力、抗病毒和促進(jìn)礦物質(zhì)和維生素吸收等， 而不同的生理功能主要由唾液酸的存在位置和結(jié)合形式?jīng)Q定。

3.1 對(duì)胎兒發(fā)育的作用

妊娠期是女性較為特殊的時(shí)期， 在這期間為了適應(yīng)胎兒生長(zhǎng)發(fā)育的需要， 母親身體各系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行一系列的生理變化。 母體和胎兒之間會(huì)通過(guò)胎盤進(jìn)行物質(zhì)交換， 此時(shí)母體會(huì)通過(guò)自身的代謝和營(yíng)養(yǎng)對(duì)胎兒的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生影響[41]。 健康孕婦血清和紅細(xì)胞膜中的唾液酸濃度隨著妊娠的進(jìn)展顯著升高，并持續(xù)到產(chǎn)后12 周[42]。 Nemansky 等[43]的研究認(rèn)為這種升高可能與血清總唾液酸水平的升高有關(guān)， 因此推測(cè)這些變化與人胎盤中發(fā)現(xiàn)的唾液酸轉(zhuǎn)移酶活性有關(guān)， 也可能與胎兒發(fā)育過(guò)程中對(duì)唾液酸的需求增加有關(guān)。 胎盤組織中唾液酸的減少或缺乏可能導(dǎo)致胎盤功能的降低， 影響胎盤血管的發(fā)育， 從而影響母體與胎兒之間的氣體和代謝物交換， 這可能對(duì)胎兒的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生負(fù)面影響[44]。 不同妊娠期血液中的唾液酸含量不同，表明母親過(guò)量合成唾液酸并通過(guò)胎盤提供給7～9個(gè)月的胎兒，以供其生長(zhǎng)發(fā)育所需[45]。 Briese 等[46]檢測(cè)了126 例孕晚期孕婦的母血、 胎盤后血和臍帶血中總唾液酸的濃度， 結(jié)果顯示母血與胎盤后血、母血與臍帶血之間均呈顯著正相關(guān)（P＜0.01），這表明母體是胎兒唾液酸的主要來(lái)源， 通過(guò)胎盤的傳遞，對(duì)胎兒在妊娠晚期的生長(zhǎng)發(fā)育作出貢獻(xiàn)。

研究表明， 外源唾液酸的攝入可提高妊娠期血液中唾液酸含量[47]，孕期食用充足的唾液酸是胎兒唾液酸來(lái)源的重要保證。 從食物中唾液酸的調(diào)查結(jié)果顯示，雞蛋、燕窩、魚卵和牛乳中富含唾液酸， 其次是畜肉類， 因此在妊娠期攝入以上食物，可能對(duì)嬰兒的大腦發(fā)育產(chǎn)生積極影響。

3.2 對(duì)嬰幼兒大腦發(fā)育和認(rèn)知的作用

唾液酸在哺乳動(dòng)物神經(jīng)細(xì)胞中含量最高，比其它細(xì)胞高20 倍，其中65%的唾液酸與神經(jīng)節(jié)苷脂結(jié)合（以低聚糖形式結(jié)合），32%與糖蛋白結(jié)合，還有少部分以游離的形式存在， 這些唾液酸能夠參與神經(jīng)遞質(zhì)的運(yùn)動(dòng)、釋放和改變突觸形狀，促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞的分化、發(fā)育和再生[6，46]，在性別方面沒(méi)有差異性，并且其含量隨著年齡的增長(zhǎng)而增加[48]，唾液酸的這些功能對(duì)嬰兒生長(zhǎng)發(fā)育尤為重要。 唾液酸的合成是在肝臟中進(jìn)行的， 而此時(shí)嬰幼兒體內(nèi)的器官還未發(fā)育成熟， 合成的唾液酸難以滿足腦部發(fā)育的需求， 因此如何提升嬰兒唾液酸的外源性攝入成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。

大多數(shù)關(guān)于唾液酸作為飲食補(bǔ)充劑的研究主要在嚙齒類動(dòng)物和新生豬仔上進(jìn)行。Ulrich 等[49]對(duì)大鼠的幼鼠靜脈注射一種輻射標(biāo)記過(guò)的唾液酸乳糖， 結(jié)果顯示6 h 后30%被保留在組織中，3%在大腦中，其余部分被迅速消化吸收；Morgan 等[50]對(duì)12日齡幼鼠注射放射性標(biāo)記Neu5Ac 2 h 后發(fā)現(xiàn)，80%的Neu5Ac 結(jié)合在突觸體部分， 這些結(jié)果表明血清白蛋白可能在神經(jīng)節(jié)苷脂穿過(guò)血腦屏障的運(yùn)輸中起作用， 這意味著血液中與神經(jīng)節(jié)苷脂結(jié)合的唾液酸可能被大腦利用。 對(duì)孕鼠進(jìn)行Neu5Ac 灌胃，發(fā)現(xiàn)Neu5Ac 能夠提升子代鼠的學(xué)習(xí)記憶能力， 并且經(jīng)過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)子代鼠腦中的唾液酸含量明顯高于對(duì)照組[51]；Morgan 等[50]的試驗(yàn)也證明了這一點(diǎn)， 并且表明大鼠的學(xué)習(xí)能力與補(bǔ)充唾液酸的含量呈正相關(guān)。 有研究表明對(duì)大鼠補(bǔ)充從燕窩[11]（主要為蛋白結(jié)合唾液酸和游離唾液酸）或雞蛋殼膜[12]（主要為蛋白結(jié)合唾液酸）中提取出的唾液酸， 都能夠提升大鼠的空間學(xué)習(xí)記憶能力。推測(cè)孕期和泌乳期母鼠攝入游離唾液酸后，會(huì)導(dǎo)致其乳汁中的唾液酸含量上升， 子代大鼠間接補(bǔ)充唾液酸，從而提升其學(xué)習(xí)記憶能力[51]。Wang等[52]的研究表明，由于胎鼠體內(nèi)不能產(chǎn)生唾液酸，孕鼠體內(nèi)的唾液酸會(huì)通過(guò)胎盤進(jìn)入胎鼠， 以保證其生長(zhǎng)發(fā)育， 此時(shí)胎盤就起著調(diào)節(jié)母體和胎兒之間唾液酸含量平衡的作用， 然而這其中的機(jī)制尚不清楚。由此可知，外源性游離、糖結(jié)合、蛋白結(jié)合的唾液酸均能發(fā)揮功能， 主要通過(guò)影響大鼠孕期和泌乳期胎盤的調(diào)節(jié)和乳汁唾液酸的含量， 最終影響到幼鼠腦部唾液酸的含量， 從而促進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育，提升幼鼠的學(xué)習(xí)記憶能力，然而游離和不同結(jié)合形式的唾液酸對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的影響是否存在差異還有待進(jìn)一步研究。 由于大多數(shù)對(duì)鼠的研究都是在其斷奶后進(jìn)行， 大腦的發(fā)育已經(jīng)接近完成，此時(shí)唾液酸的干預(yù)已晚，因此嚙齒類動(dòng)物模型對(duì)于探究唾液酸的功能存在一定的局限性。

豬仔的腦結(jié)構(gòu)和功能更接近于人類嬰兒，消化系統(tǒng)與人類嬰兒有相似的生理和解剖結(jié)構(gòu)，并具有相似的營(yíng)養(yǎng)需求， 使得仔豬更適合于深入分析人類的學(xué)習(xí)和記憶水平。 Wang 等[52]的研究表明，增加豬飲食中外源性游離唾液酸的攝入，能夠提升其大腦組織中的唾液酸含量，豬體內(nèi)與認(rèn)知、記憶有關(guān)基因的表達(dá)也會(huì)增加， 從而提升了豬的學(xué)習(xí)記憶能力。

由此推測(cè)， 對(duì)嬰幼兒增加唾液酸的外源性攝入，可能提升其智力發(fā)育水平和認(rèn)知能力，這一點(diǎn)在母乳喂養(yǎng)和嬰兒配方粉喂養(yǎng)的臨床比較中得到驗(yàn)證。在5 個(gè)月完全母乳喂養(yǎng)的研究中，足月和早產(chǎn)嬰兒體內(nèi)的唾液酸總量幾乎是配方粉喂養(yǎng)嬰兒的兩倍[53]，母乳中唾液酸濃度相對(duì)較高的事實(shí)也表明， 大腦生長(zhǎng)對(duì)唾液酸的需求比嬰兒體內(nèi)生物合成所能提供的更大。這一結(jié)果與Wang 等[54]研究一致，在猝死嬰兒腦樣本（1～38 周）中測(cè)定唾液酸含量， 發(fā)現(xiàn)母乳喂養(yǎng)嬰兒腦中神經(jīng)節(jié)苷脂結(jié)合和蛋白質(zhì)結(jié)合唾液酸濃度分別比配方奶嬰兒高32%和22%（P＜0.01）。 母乳喂養(yǎng)的動(dòng)物（哺乳動(dòng)物）大腦中總唾液酸的含量通常高于其它脊椎動(dòng)物，因此母乳中唾液酸被認(rèn)為是嬰幼兒最好的條件營(yíng)養(yǎng)物之一[55]。 通過(guò)給幼齡嬰兒攝入含唾液酸高的配方奶粉[56]，能提高其血清中神經(jīng)節(jié)苷脂的含量，對(duì)嬰兒的認(rèn)知和學(xué)習(xí)能力也有一定的提升。

3.3 抗病毒

研究表明[57]細(xì)胞表面糖蛋白和糖脂末端的唾液酸，既能夠作為抗原的識(shí)別位點(diǎn)，也能掩蔽識(shí)別位點(diǎn)。唾液酸通過(guò)屏蔽識(shí)別位點(diǎn)，使抗原等識(shí)別位點(diǎn)成為抗識(shí)別劑， 從而保護(hù)細(xì)胞不受免疫系統(tǒng)攻擊。 然而，流感病毒上的唾液酸酶，可以屏蔽細(xì)胞的抗原位點(diǎn)， 使細(xì)胞認(rèn)為病毒是免疫系統(tǒng)的一部分，從而削弱免疫反應(yīng)能力，這些機(jī)制的闡明對(duì)制定治療方案和預(yù)防策略有很大幫助[58]。

唾液酸能夠促進(jìn)細(xì)胞表面分泌黏液， 有助于保護(hù)上皮免受有害物質(zhì)和病原體的侵害。 外源性唾液酸還具有增強(qiáng)腸道抗病毒和排毒的功能。 食品中的唾液酸進(jìn)入腸道后， 由于其特殊結(jié)構(gòu)不能夠被消化系統(tǒng)降解， 形成的多肽結(jié)合物能夠與腸道內(nèi)的致病菌、毒素等競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合到腸細(xì)胞表面，進(jìn)而阻止致病菌、毒素等與腸道細(xì)胞結(jié)合[59]。

3.4 促進(jìn)礦物質(zhì)和維生素吸收

唾液酸具有電負(fù)性， 能夠與腸道內(nèi)的正電荷如Ca2+等礦物質(zhì)及一些維生素結(jié)合， 增強(qiáng)腸道對(duì)這些物質(zhì)的吸收利用能力， 唾液酸的電負(fù)性還能夠使血液中的細(xì)胞之間相互排斥， 從而減少了血液循環(huán)中不必要的細(xì)胞相互作用[60]，因此外源性唾液酸具有提升機(jī)體的營(yíng)養(yǎng)吸收能力。

3.5 不同結(jié)構(gòu)唾液酸的功能

早在1973年， 人們認(rèn)識(shí)到人體內(nèi)明顯缺失Neu5Gc[61]，而含Neu5Gc 的糖基復(fù)合物是人類日常飲食中一個(gè)常見(jiàn)的成分， 存在于大多數(shù)的魚類和肉類中。 然而，人體的代謝酶并不區(qū)分Neu5Gc或Neu5Ac[62]。 對(duì)無(wú)法生物合成Neu5Gc 的小鼠進(jìn)行的試驗(yàn)表明[63]，與糖苷結(jié)合的飲食衍生Neu5Gc比游離Neu5Gc 更具有生物利用價(jià)值。 有研究表明，牛奶和未煮熟肉食中的Neu5Gc，可使Neu5Gc在體內(nèi)堆積[62]，這些Neu5Gc 的存在及其介導(dǎo)的免疫反應(yīng)被懷疑會(huì)引起一種亞慢性炎癥，稱為“異種炎”，并可能參與炎癥的病因疾病，如動(dòng)脈粥樣硬化，關(guān)節(jié)炎和冠心病[64]。

目前的研究表明，人類母乳中含有的唾液酸，主要以Neu5Ac 形式存在， 而以牛乳為主要原料的嬰兒配方粉中有一定數(shù)量的唾液酸以Neu5Gc的形式存在[39]。 與純母乳喂養(yǎng)的嬰兒相比，配方奶喂養(yǎng)的嬰兒會(huì)接觸到更高水平的Neu5Gc。有研究表明[51]，在懷孕小鼠妊娠期第13 天至第18 天的飲水中添加1 mg/mL 游離Neu5Gc，其結(jié)果未能證明胎兒將Neu5Gc 納入其成年或胎兒組織。 目前未有乳品攝入對(duì)人體產(chǎn)生不良作用的動(dòng)物或臨床研究報(bào)道。

表3 不同來(lái)源唾液酸的結(jié)構(gòu)、日添加量及功能對(duì)比Table 3 Comparison of structure， daily addition and function of sialic acid from different sources

4 唾液酸的制備技術(shù)

近些年唾液酸在母嬰食品中得到了廣泛的應(yīng)用，高效、安全、經(jīng)濟(jì)的唾液酸工業(yè)生產(chǎn)方法也成為了研究熱點(diǎn)。 唾液酸的生產(chǎn)方法主要包括化學(xué)合成法、酶合成法、天然原料提取法、多聚物分解法和微生物發(fā)酵法。

4.1 天然產(chǎn)物提取法

唾液酸廣泛分布于動(dòng)物、 植物和微生物中。1954年，唾液酸首次以低聚糖唾液酸的形式從泌乳期老鼠的乳腺中分離出來(lái)。 Lekh 等[65]從蛋黃中提取唾液酸，經(jīng)過(guò)脫脂、水解、超濾、濃縮、凍干等操作，成功獲得純度高達(dá)98%的唾液酸產(chǎn)品。燕窩中含有豐富的唾液酸，Martin 等[66]和袁玲等[11]從燕窩中提取出了高純度的唾液酸。然而，天然產(chǎn)物中成分比較復(fù)雜且唾液酸含量極低， 一般要經(jīng)過(guò)酸解、層析、濃縮、凍干等過(guò)程，導(dǎo)致回收率低，分離純化困難，難以滿足工業(yè)化的大規(guī)模生產(chǎn)需要。乳清是生產(chǎn)干酪時(shí)的副產(chǎn)品，主要含有乳清、乳糖和乳低聚糖， 近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)乳清的綜合開發(fā)利用成為熱點(diǎn)，Eustache[67]從乳清中提取唾液酸，2009年荷蘭的菲仕蘭公司， 采用樹脂分離法從乳清滲透物中分離得到富含低聚糖唾液酸的產(chǎn)品。 鄒麗麗等[68]和王蕾等[32]都采用膜分離的方法，通過(guò)超濾和納濾分離得到唾液酸產(chǎn)品， 此類產(chǎn)品因其純天然的特點(diǎn)，較適合添加到嬰兒配方粉中。

4.2 化學(xué)合成法

以N-乙酰葡萄糖胺（GlcNAc）為底物，與二叔丁基氧代丁二酸的鉀鹽縮合， 在堿的催化下脫羧生成Neu5Ac。由于此方法需要銦等有毒金屬作為催化劑，化學(xué)合成時(shí)的條件也較為苛刻，再加上產(chǎn)物回收率低，難以廣泛應(yīng)用。 實(shí)際應(yīng)用中，一般將化學(xué)合成法與酶法結(jié)合使用。

4.3 多聚物水解法

某些大腸桿菌由于其本身帶有K1 抗原，能夠在特定的培養(yǎng)基中產(chǎn)生多聚神經(jīng)氨酸。 1973年Uchida 等[69]通過(guò)發(fā)酵法獲得多聚神經(jīng)氨酸，又經(jīng)神經(jīng)氨酸酶水解得到了純度達(dá)到98%的Neu5Ac，此方法首次應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)唾液酸。然而，由于此方法產(chǎn)量低、成本高，不適合唾液酸的大規(guī)模生產(chǎn)。

4.4 酶合成法

酶合成法通常以N-乙酰甘露糖胺（ManNAc）為底物，與丙酮酸鈉和ATP 在唾液酸醛縮酶的催化下合成Neu5Ac。 與化學(xué)合成法相比，酶合成法具有反應(yīng)速度快、條件溫和、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。 然而ManNAc 的價(jià)格高昂， 難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。 Tsukada等[70]將化學(xué)合成法和酶法結(jié)合，首先將GlcNAc 在堿性條件下異構(gòu)生成ManNAc， 然后再與丙酮酸在N-乙酰神經(jīng)氨酸醛縮酶（Nan A）的催化作用下生成Neu5Ac。近些年通過(guò)固定化酶的生產(chǎn)方法成為研究熱點(diǎn)，Tao 等[71]采用全細(xì)胞催化法將Glc-NAc 異構(gòu)酶和NanA 兩種酶置于大腸桿菌內(nèi)，通過(guò)收集重組大腸桿菌細(xì)胞直接以GlcNAc 和丙酮酸為底物催化合成Neu5Ac，此方法不僅簡(jiǎn)化了工藝操作、降低了酶的純化成本，又可以將細(xì)胞多次循環(huán)利用。 然而， 該方法對(duì)所需原料的品質(zhì)要求高，且Nan A 不易獲得，限制了其在工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)中的應(yīng)用。

4.5 微生物發(fā)酵法

微生物發(fā)酵法可以不添加其它任何前體物，直接以葡萄糖、甘油或者其它碳源為底物，獲得唾液酸單體。Samain 等[72]以甘油為碳源，利用大腸桿菌中表達(dá)源于空腸彎曲菌的neuBC 基因， 同時(shí)將大腸桿菌中Neu5Ac 分解途徑上的關(guān)鍵基因N-乙酰神經(jīng)氨酸醛縮酶基因Nan A、N-乙酰甘露糖胺激酶基因Nan K 和神經(jīng)氨酸運(yùn)載基因Nan T 敲除， 通過(guò)基因重組大腸桿菌發(fā)酵法生產(chǎn)Neu5Ac，產(chǎn)量高達(dá)39 g/L。 在Kang 等[73]的研究中，以葡萄糖為碳源，通過(guò)解除葡萄糖-6-磷酸葡萄糖合酶的反饋抑制作用，增加N-乙酰氨基葡萄糖和丙酮酸的積累（如圖2 所示），阻斷NeuAc 的分解代謝，在重組大腸桿菌中直經(jīng)分批發(fā)酵，NeuAc 產(chǎn)率達(dá)到7.85 g/L。 微生物發(fā)酵屬于生物催化過(guò)程，與其它生產(chǎn)方法相比，無(wú)需添加酶、工藝操作簡(jiǎn)單并節(jié)省了大量的生產(chǎn)成本。

圖2 工程大腸桿菌中NeuAc 代謝途徑的示意圖[73]Fig.2 Schematic presentation of NeuAc metabolic pathway in engineered E. coli[73]

5 唾液酸在母嬰食品中的應(yīng)用

母乳是嬰幼兒生長(zhǎng)發(fā)育中最重要的食物，含有豐富的營(yíng)養(yǎng)素成分和抗感染因子。 然而并不是所有的嬰幼兒都可母乳喂養(yǎng)， 在母乳不足的情況下， 以牛乳為基礎(chǔ)的嬰兒配方奶粉成為了母乳的替代品。 盡管近些年嬰兒配方奶粉在設(shè)計(jì)和成分上更加接近母乳， 然而唾液酸的濃度和成分仍然存在差異[38]，由于唾液酸具有促進(jìn)嬰幼兒大腦發(fā)育、提升認(rèn)知能力和增強(qiáng)免疫等功能，在嬰配粉中的應(yīng)用逐漸被重視。近年來(lái)，一些國(guó)外嬰幼兒配方食品品牌等通過(guò)在嬰幼兒乳粉或嬰幼兒食品中補(bǔ)充外源性唾液酸， 期望達(dá)到增加腦部唾液酸含量的效果。日本太陽(yáng)化學(xué)公司以蛋黃為原料制取了一種功能性飲料， 以蛋黃唾液酸低聚糖作為嬰幼兒的食品配料和營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑， 適合作為嬰兒斷奶食品以及病人的營(yíng)養(yǎng)品[74]。

從2010年開始，中國(guó)科學(xué)院微生物研究所將N-乙酰神經(jīng)氨酸列為科技部863 重點(diǎn)項(xiàng)目。 2017年，《食品安全法》正式將N-乙酰神經(jīng)氨酸列為了新資源食品。 何光華等[75]發(fā)明了一種抗老年癡呆的全營(yíng)養(yǎng)配方食品， 每100 g 產(chǎn)品含有18 mg Neu5Ac。程彥[76]通過(guò)濕法加工的方法，將唾液酸添加到嬰兒配方奶粉中， 發(fā)明出一種營(yíng)養(yǎng)全面且成分、含量和功能更加貼合母乳的嬰兒配方奶粉。唾液酸被作為營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑在嬰配粉、 酸奶、 乳品配料、飲料等食品中均有廣泛應(yīng)用。然而唾液酸在孕產(chǎn)婦方面的應(yīng)用卻很少，有研究表明[48]，產(chǎn)婦補(bǔ)充唾液酸能夠明顯促進(jìn)胎兒或兒童的發(fā)育， 這一結(jié)果暗示孕產(chǎn)婦需要進(jìn)行唾液酸的補(bǔ)充， 約翰·保羅·齊默[78]發(fā)明了一種能夠通過(guò)使用唾液酸進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充來(lái)改進(jìn)胎兒與兒童健康和發(fā)育的方法和組合物，試驗(yàn)研究表明，唾液酸可以通過(guò)各種形式改善孕前、 中、 后期胎兒或產(chǎn)后嬰兒的健康和發(fā)育。 孕產(chǎn)婦的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充對(duì)胎兒和嬰兒的健康發(fā)育至關(guān)重要， 今后有關(guān)孕產(chǎn)婦健康的唾液酸產(chǎn)品還需要深入研發(fā)。

6 結(jié)語(yǔ)

諸多證據(jù)表明， 唾液酸對(duì)胎兒和嬰幼兒的生長(zhǎng)發(fā)育起著至關(guān)重要的作用， 將外源唾液酸添加到嬰兒配方粉中成為了近些年研究應(yīng)用的熱點(diǎn)。唾液酸具有的多種生理功能， 決定了其作為新資源食品的潛力。然而孕產(chǎn)期補(bǔ)充唾液酸，對(duì)胎兒發(fā)育、母乳成分及嬰幼兒的作用尚不明確，嬰幼兒補(bǔ)充唾液酸的臨床功效方面的研究較少， 不同結(jié)合形態(tài)唾液酸的功能差異缺乏研究， 這些問(wèn)題都有待進(jìn)一步深入的研究。