嬰兒配方乳粉中氨基酸的組成分析

李琳瑤，儲小軍，華家才，蘇笑芳，康巧娟，高 超

（1.貝因美（杭州）食品研究院有限公司，浙江 杭州 311106；2.黑龍江貝因美乳業(yè)有限公司，黑龍江 哈爾濱 151400）

生命前6 個月的特點是生長異常迅速，不同器官系統(tǒng)的分化和功能活動達到頂峰。蛋白質在嬰兒生長發(fā)育中起到非常重要的作用。蛋白質分為乳清蛋白和酪蛋白兩類，乳清蛋白中的蘇氨酸、色氨酸、賴氨酸和含硫氨基酸（蛋氨酸和半胱氨酸）含量高于酪蛋白，而酪蛋白的芳香氨基酸（苯丙氨酸和酪氨酸）含量相對較高，半胱氨酸含量非常低[1]。大多數(shù)新生兒的氨基酸需要由母乳或嬰兒配方乳粉中的蛋白質來提供，氨基酸的充足供應和代謝對嬰兒的生長發(fā)育、身體細胞組織的結構完整性以及酶、運輸分子和激素的正常功能至關重要。蛋白質的質量主要取決于它的氨基酸組成和消化率，高質量蛋白質含有所有的必需氨基酸，并且高于聯(lián)合國糧食及農業(yè)組織/世界衛(wèi)生組織/聯(lián)合國大學（Food and Agriculture Organization of the United Nations/World Health Organization/United Nations University，F(xiàn)AO/WHO/UNU）參考水平[2]。嬰兒配方乳粉的氨基酸模式與母乳參考模式越接近，越有利于嬰兒各項身體指標的發(fā)育。

嬰兒配方乳粉是指適用于0～6 月齡嬰兒食用的配方食品，GB 10765—2021《食品安全國家標準 嬰兒配方食品》[3]中明確了營養(yǎng)素的具體組成和含量。雖然制定標準的依據(jù)是以母乳為黃金標準，然而由于受多種因素（母體差異、環(huán)境差異等）的影響，母乳中的營養(yǎng)成分不斷變化。搜索國內外母乳研究文獻[4-12]，結果表明，母乳中的氨基酸含量在泌乳期（1～180 d）呈動態(tài)變化，在泌乳前期氨基酸含量最高，隨后呈下降趨勢。而市售嬰兒配方乳粉對于0～6 月齡的嬰兒無論在哪個月齡，其通過喂養(yǎng)配方乳粉接受的營養(yǎng)素都是相同的含量。因此，本研究對市售嬰兒配方乳粉的游離氨基酸、水解氨基酸和總氨基酸組成和含量進行分析，并與系統(tǒng)綜述的中國母乳數(shù)據(jù)進行對比，研究市售嬰兒配方乳粉中的氨基酸含量與呈動態(tài)變化的中國母乳之間的差異，為嬰兒配方乳粉的開發(fā)和改進提供一定的科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

從商超和官方旗艦店等正規(guī)渠道購買12 份適用于0～6 月齡嬰兒食用的嬰兒配方乳粉，涉及7 個品牌，包括國內品牌和國外品牌，這些品牌在中國的市場份額占比較高。所購買乳粉的奶源地包括國內和國外，主要是中國、愛爾蘭、荷蘭等地。所購買乳粉的價格水平不同，可供不同收入的家庭使用。

1.2 儀器與設備

L-8900氨基酸分析儀 日本日立公司；FD115電熱鼓風恒溫箱 德國Binder GmbH公司；XS105分析天平瑞士梅特勒-托利多儀器有限公司。

1.3 方法

乳粉樣品中游離氨基酸和水解氨基酸質量濃度為送第三方檢測實驗室（SGS通標標準技術服務有限公司）檢測所得數(shù)據(jù)，檢測方法參照GB 5009.124—2016《食品安全國家標準 食品中氨基酸的測定》[13]。總氨基酸質量濃度為游離氨基酸質量濃度和水解氨基酸質量濃度之和。

乳清蛋白占蛋白質比值計算參照Jacobs等[14]建立的乳基嬰兒配方食品中乳清蛋白含量的計算模型。首先計算特征氨基酸的比值（Q），然后根據(jù)Q和乳清蛋白和酪蛋白中特征氨基酸的含量值計算乳清蛋白占蛋白質比值。按照式（1）～（2）計算。

式中：ρAsp表示天冬氨酸質量濃度/（mg/100 mL）；ρAla表示丙氨酸質量濃度/（mg/100 mL）；ρPhe表示苯丙氨酸質量濃度/（mg/100 mL）；ρPro表示脯氨酸質量濃度/（mg/100 mL）。

2 結果與分析

2.1 嬰兒配方乳粉中游離氨基酸分析

游離氨基酸是指以游離態(tài)形式存在的、可被人體直接吸收利用的單個氨基酸分子。由表1可知，蘇氨酸、組氨酸、色氨酸、天冬氨酸、絲氨酸、甘氨酸、脯氨酸、胱氨酸8 種游離氨基酸在12 份市售嬰兒配方乳粉中均未檢出，纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸、谷氨酸、丙氨酸、酪氨酸、精氨酸10 種游離氨基酸在部分市售嬰兒配方乳粉中有檢出，但其質量濃度均較低。12 份市售嬰兒配方乳粉的總游離氨基酸質量濃度平均值為6.76 mg/100 mL，范圍為1.32～24.30 mg/100 mL。

表1 嬰兒配方乳粉中游離氨基酸組成（n=12）Table 1 Composition of free amino acids in infant formula (n = 12)mg/100 mL

游離必需氨基酸中，質量濃度平均值最高的是亮氨酸，為1.31 mg/100 mL。其他檢出的游離必需氨基酸是纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸和賴氨酸。在12 份市售嬰兒配方乳粉中僅有3 份樣品檢出了亮氨酸、纈氨酸、異亮氨酸和賴氨酸，僅有1 份樣品（3 份樣品中的其中1 份樣品）檢出了蛋氨酸和苯丙氨酸。分析原因可能是這3 份樣品配料中添加了生牛乳或脫脂牛乳，有研究[15]表明，牛常乳中纈氨酸、賴氨酸、亮氨酸和蛋氨酸是質量濃度相對較高的游離必需氨基酸。

游離非必需氨基酸中，質量濃度平均值最高的是酪氨酸，為2.18 mg/100 mL。酪氨酸具有促進黑色素細胞合成黑色素的功能，也能用于甲狀腺功能亢進的治療，是人體不可缺少的一種氨基酸。其他檢出的游離非必需氨基酸為谷氨酸、丙氨酸和精氨酸。

嬰兒腸道中消化酶發(fā)育不成熟，消化蛋白質的能力有限，和蛋白質相比，游離氨基酸更容易被多種細胞的受體識別，因此可以更好地被嬰兒消化吸收，是生長、發(fā)育和免疫所必需的關鍵途徑的重要調節(jié)因子。母乳含有豐富的游離氨基酸，游離氨基酸質量濃度受母親蛋白質的攝入量和妊娠期的長短等因素影響。有研究[15]顯示，母乳初乳中游離氨基酸質量濃度約為63 mg/100 mL，成熟乳中游離氨基酸質量濃度約為37 mg/100 mL。且隨著泌乳期的延長，游離必需氨基酸的質量濃度逐漸下降，游離非必需氨基酸的質量濃度逐漸增加[16]。市售嬰兒配方乳粉的游離氨基酸質量濃度整體較低，低于母乳水平，其他研究報告[17-18]也顯示，目前嬰兒配方乳粉的游離氨基酸質量濃度僅為母乳水平的20%～50%。此外，母乳中游離氨基酸質量濃度最高的為谷氨酸，質量濃度約為14.8 mg/100 mL[17]，嬰兒配方乳粉的谷氨酸質量濃度遠低于母乳水平。嬰兒配方乳粉和母乳之間游離氨基酸的差異，可能導致配方乳粉喂養(yǎng)嬰兒腸黏膜保護、神經(jīng)遞質和氮供應的差異。

2.2 嬰兒配方乳粉中水解氨基酸分析

水解氨基酸是指將檢測樣品中的蛋白質、多肽等氨基酸鏈通過酸解的方式水解成單個氨基酸，反映的是產品中所有氨基酸單位（單個或多個）的組成。由表2可知，12 份市售嬰兒配方乳粉均檢出18 種水解氨基酸，總水解氨基酸質量濃度平均值為1 450.63 mg/100 mL，范圍為1 323.81～1 780.65 mg/100 mL。

表2 嬰兒配方乳粉中水解氨基酸組成（n=12）Table 2 Composition of hydrolyzed amino acids in infant formula (n = 12)mg/100 mL

水解必需氨基酸中，質量濃度平均值最高的是亮氨酸，為148.08 mg/100 mL。亮氨酸參與多細胞生理過程，包括合成代謝抵抗、肌肉蛋白合成、胰島素分泌和自噬；此外，亮氨酸可作為信號分子通過磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B-雷帕霉素靶蛋白通路促進細胞過程[19]。

水解非必需氨基酸中，質量濃度平均值最高的是谷氨酸，為261.92 mg/100 mL。谷氨酸在新生兒健康中起到重要作用，它作為組織間的氮和胺載體，是主要的能量來源，也是快速增殖的腸細胞中核酸和蛋白質的前體[20]。

水解必需氨基酸中色氨酸的質量濃度平均值較低，色氨酸的測定采用堿水解法，堿水解的低效率可能是導致色氨酸質量濃度偏低的原因。水解非必需氨基酸中胱氨酸的質量濃度平均值最低，胱氨酸在采用水解方法測定時，含硫的胱氨酸和半胱氨酸會被部分破壞或完全破壞，這可能導致胱氨酸質量濃度偏低[21]。

2.3 嬰兒配方乳粉和母乳中總氨基酸對比分析

由表3可知，12 份市售嬰兒配方乳粉的總氨基酸質量濃度平均值為1 457.39 mg/100 mL，與黃遠麗等[21]對嬰兒配方乳粉氨基酸總量的研究結果接近，1段乳粉氨基酸總量為100～120 mg/g（換算后為1 350～1 620 mg/100 mL）。也與1～60 d母乳和1～180 d母乳氨基酸質量濃度平均值接近，但遠高于61～180 d母乳氨基酸質量濃度平均值。

表3 嬰兒配方乳粉和母乳中總氨基酸組成Table 3 Amino acid composition in infant formula and human milk mg/100 mL

不同泌乳期母乳的氨基酸質量濃度不斷變化，1～60 d母乳和1～180 d母乳的氨基酸質量濃度平均值高于61～180 d母乳平均值。將市售嬰兒配方乳粉中各氨基酸質量濃度與母乳進行對比，大部分氨基酸的質量濃度平均值與1～60 d母乳平均值和1～180 d母乳平均值接近，高于61～180 d母乳平均值。氨基酸攝入過量或補充不足都會對嬰兒生長發(fā)育造成影響。嬰兒配方乳粉中蛋氨酸和色氨酸的質量濃度平均值高于各泌乳期母乳水平，蛋氨酸質量濃度平均值為母乳的2～3 倍，色氨酸質量濃度平均值為母乳的1～2 倍。蘇氨酸的質量濃度平均值略高于母乳水平，與Sarwar[22]所報道的一致，以乳清蛋白為主要蛋白質組分的配方乳粉的蘇氨酸質量濃度高于母乳。有研究[23-24]表明，和母乳喂養(yǎng)的嬰兒相比，配方乳粉喂養(yǎng)嬰兒的血漿蘇氨酸質量濃度明顯增高。精氨酸的質量濃度平均值與61～180 d母乳平均值接近，低于1～60 d母乳平均值和1～180 d母乳平均值。精氨酸參與蛋白質、胸腺素、人防御素等肽的合成，在機體內以左旋精氨酸的形式發(fā)揮功能作用。胚胎期和嬰幼兒時期生長發(fā)育迅速，內源性合成的精氨酸通常不能滿足機體的需求，需要通過膳食來補充[25]。胱氨酸的質量濃度平均值低于各泌乳期母乳水平，胱氨酸有促進機體細胞氧化和還原機能、增加白血球和阻止病原菌發(fā)育等作用。

嬰兒配方乳粉中必需氨基酸占總氨基酸質量分數(shù)平均值為46.43%，與母乳中必需氨基酸占總氨基酸質量分數(shù)接近。12 份市售嬰兒配方乳粉必需氨基酸占總氨基酸的質量分數(shù)為45.56%～47.42%，大于WHO和FAO推薦標準（36%）[26]，在蛋白質組成上屬于優(yōu)質蛋白質。蛋白質在合成過程中，必需氨基酸和非必需氨基酸需同時存在且比例合理，這樣在酶的作用下才能合成機體所需要的蛋白質，嬰兒配方乳粉和母乳中必需氨基酸與非必需氨基酸的比值分布在0.7～0.9。

GB 10765—2021[3]中規(guī)定乳基嬰兒配方食品中乳清蛋白占蛋白質應≥60%。參照JACOBS模型計算市售嬰兒配方乳粉乳清蛋白占蛋白質比值，11 份樣品乳清蛋白占蛋白質比值大于54%（按照回收率90%折算，數(shù)據(jù)大于54%即認為符合國家標準的要求）。其中1 份樣品的乳清蛋白占蛋白質比值為53.50%，低于54%，此樣品在配方設計時需重點關注提供乳清蛋白的配料組成和含量。氨基酸折算法基本適用于乳基嬰幼兒配方食品，但不適用于母乳。

由表4可知，不同泌乳期母乳的各氨基酸占總氨基酸的比例是相對穩(wěn)定的。將市售嬰兒配方乳粉中各單體氨基酸占總氨基酸的比例和母乳進行對比，嬰兒配方乳粉中蛋氨酸和色氨酸占總氨基酸的比例高于母乳，精氨酸和胱氨酸占總氨基酸的比例低于母乳，其他氨基酸占總氨基酸的比例和母乳接近。在必需氨基酸中，亮氨酸占總氨基酸的比例最高，平均值為10.23%，組氨酸占總氨基酸的比例最低，平均值為2.22%。在非必需氨基酸中，谷氨酸占總氨基酸的比例最高，平均值為18.06%，胱氨酸占總氨基酸的比例最低，平均值為1.50%。這與任琦琦等[4]的研究結果基本一致。

表4 嬰兒配方乳粉和母乳中各氨基酸占總氨基酸比例Table 4 Proportions of individual amino acids to total amino acids in infant formula and human milk%

2.4 嬰兒配方乳粉中必需氨基酸組成模式

根據(jù)營養(yǎng)平衡原則，食物中氨基酸的含量是影響機體對蛋白質吸收利用的因素之一。蛋白質營養(yǎng)價值的一種評價方法是將食物中各氨基酸的組成和含量與參考模式對應各氨基酸的組成和含量進行對比評價[27]。如果蛋白質含有所有的必需氨基酸，并且必需氨基酸的含量（或比例）使人體具有最佳的生長速度或最佳的保持健康的能力，那么此蛋白質具有理想的營養(yǎng)質量[2]。將市售嬰兒配方乳粉的必需氨基酸含量與GB 10765—2021[3]、WHO[28]、國際食品法典委員會（Codex Alimentarius Commission，CAC）[29]推薦的嬰兒配方食品的必需氨基酸含量進行對比，對氨基酸模式進行分析。

由表5可知，WHO和CAC數(shù)據(jù)中苯丙氨酸推薦值較GB 10765—2021高，市售嬰兒配方乳粉的苯丙氨酸含量和WHO、CAC推薦值接近，比GB 10765—2021推薦值高。人體攝入食物中苯丙氨酸后，部分苯丙氨酸用于蛋白質合成，部分苯丙氨酸在肝臟苯丙氨酸羥化酶的作用下轉化為酪氨酸。但如果人體染色體基因突變導致肝臟中的苯丙氨酸羥化酶缺乏，會引起苯丙氨酸代謝障礙，使其在體內累積而引起一系列病變[30]，嬰兒配方乳粉中的苯丙氨酸含量應進行合理的控制。嬰兒配方乳粉的蛋氨酸含量比GB 10765—2021、WHO、CAC推薦值高，且達到了GB 10765—2021推薦值的2～3 倍，從表3～4分析也可以看出，嬰兒配方乳粉的蛋氨酸質量濃度和蛋氨酸占總氨基酸的比例也高于母乳水平，嬰兒配方乳粉在氨基酸配方設計時，建議適當調整蛋氨酸含量，使其與母乳水平更接近。其他氨基酸含量和GB 10765—2021、WHO、CAC推薦值接近。

表5 嬰兒配方乳粉和GB 10765—2021、WHO、CAC推薦嬰兒配方食品中必需氨基酸組成模式Table 5 Essential amino acid composition patterns in infant formula and infant formula foods recommended by GB 10765-2021,WHO and CAC mg/g prot

3 討 論

氨基酸的質量與嬰兒的營養(yǎng)需求密切相關，嬰兒配方乳粉在氨基酸設計時，應按照食品安全國家標準要求，以母乳中氨基酸的組成和含量為基礎，同時結合嬰兒的營養(yǎng)需求，保證其合理性。母乳中氨基酸含量隨著泌乳期（1～180 d）的延長呈動態(tài)變化，在泌乳前期氨基酸含量最高，隨后呈下降趨勢。通過對市售嬰兒配方乳粉的氨基酸含量與動態(tài)變化的母乳進行對比分析，可以看出市售嬰兒配方乳粉中大部分氨基酸質量濃度平均值與1～60 d母乳平均值接近，高于61～180 d母乳平均值，這說明對于月齡61～180 d的嬰兒，目前市售嬰兒配方乳粉中大部分氨基酸含量水平略高。本研究結果提示，對于0～6 月齡嬰兒食用的嬰兒配方乳粉的階段劃分可以更加精細化，以更精準地滿足嬰兒對于氨基酸的動態(tài)營養(yǎng)需求；同時個別氨基酸（如蛋氨酸、色氨酸、精氨酸、胱氨酸等）的含量設計也應與母乳水平更加接近。因此，建議建立我國母乳氨基酸數(shù)據(jù)庫，對不同地區(qū)不同泌乳期母乳中氨基酸的組成和含量進行統(tǒng)計分析，依托此數(shù)據(jù)庫研制出更適合中國寶寶生長發(fā)育的配方乳粉。