婴幼儿配方乳粉中蛋白质、脂肪及碳水化合物的调整

文 / 戴智勇 张岩春 刘跃辉 沈国辉 莫红卫 杨 抑 侯艳梅 潘丽娜 熊尉杰 高玉妹 湖南澳优食品与营养研究院

婴幼儿配方乳粉的定义为：以类似母乳组成的营养元素为目标，通过添加或提取牛乳中的某些成分，使其组成不但在数量上、质量上而且在生物学功能上都无限接近于母乳的，经过配制和乳粉干燥技术制成的调制乳粉。

调制原则是开发研制具有和母乳相同或相似生理功能的婴幼儿配方乳粉。第一代和第二代婴幼儿乳粉主要是在宏观成分和含量上模拟母乳，而第三代婴幼儿乳粉主要通过研究人乳中生物活性物质，并将其添加到产品中去，实现了成分模拟向生物活性模拟的过渡，也是未来婴幼儿乳粉的研究热点和发展方向。成分模拟主要是通过添加乳清粉调整酪蛋白和乳清蛋白的比例，增加植物油、强化矿物质和重点强化热敏性维生素。也就是婴幼儿配方乳粉的蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物元素和维生素母乳化，属于成分上模拟母乳的第一代和第二代婴幼儿乳粉产品的调整方法。功能母乳化模拟是通过添加母乳中含有的生物活性物质，如免疫球蛋白、乳铁蛋白、乳过氧化物酶、溶菌酶刺激生长因子等[1]，以实现生物活性物质的母乳化，从而降低婴幼儿因食用第一代和第二代产品而产生的免疫力差，易患呼吸道感染、痢疾、腹泻和肺炎等疾病的风险，并克服婴幼儿生长迟缓，营养不良和抵抗力差等一系列问题。为了开发成分和功能作用上更加接近母乳的婴幼儿乳粉，实现生物活性成分的母乳化，现在主要针对乳粉配料的蛋白质、脂肪和碳水化合物等进行全面母乳化模拟，最终达到婴幼儿乳粉的真正母乳化。

婴幼儿的热量需要与成人的热量需要不同，总体来说，初生婴儿约为504 kJ/kg体重，而6 个月至1 岁的婴儿约为420 kJ/kg体重，幼儿阶段后每日需要4620～5040 kJ/kg体重。以母乳喂养时，需要蛋白质为2.0 g/kg体重，而以牛乳喂养婴儿时候，需要蛋白质为3.5 g/kg体重。婴幼儿需要各种脂肪酸和脂肪类成分，母乳喂养时，约有50%的热量供给来自于脂肪，其中必需脂肪酸提供量不少于总热量的1%～3%。婴幼儿同样也需要碳水化合物，母乳喂养时，约有50%的热量供给来自于碳水化合物，婴幼儿的膳食如果缺乏碳水化合物，则很难避免酮病的发生。

1 蛋白质的调整

人乳和牛乳中蛋白质成分的差别比较大，主要差别在于酪蛋白和乳清蛋白的比例不同。人乳的初乳中乳清蛋白与酪蛋白的比例是90∶10，常乳中乳清蛋白与酪蛋白的比例是60∶40，到泌乳后期，人乳乳清蛋白与酪蛋白的比例是50∶50；牛乳常乳乳清蛋白比酪蛋白的比例是20∶80[2]。从酪蛋白组成上看，人乳中只含有β-酪蛋白和κ-酪蛋白，不含牛乳中占主要成分的α-酪蛋白；从乳清蛋白组成上看，人乳乳清蛋白不含β-乳球蛋白，而具有活性的免疫球蛋白、乳铁蛋白、溶菌酶、血清白蛋白等蛋白质的含量都较高。对于初生6 个月以内的婴儿来说，9 种必需氨基酸的需要量比成人的高5～10 倍，并且要求氨基酸之间具有合理的比例和模式。与成人不同的是，对于婴儿来说，组氨酸也是一种必需氨基酸，所以必须补充组氨酸，提高蛋白质的利用率[3]。

1.1 α-乳白蛋白及血清白蛋白

乳清蛋白中为婴幼儿提供氨基酸的主要是α-乳白蛋白及血清白蛋白，其它的乳清蛋白也能提供营养，但主要作用是免疫保护和抗感染等功能。人乳中的蛋白质有27%是α-乳白蛋白，而牛奶中的α-乳白蛋白仅占全部蛋白质的4%[4]，α-乳白蛋白能提供最接近母乳的氨基酸组合，提高蛋白质的生物利用度，减少蛋白质总量, 从而有效减轻肾脏负担。α-乳白蛋白还是良好的钙结合蛋白，也能结合其它无机离子，如锌、锰、铜、铝等，促进这些无机离子的吸收利用。α-乳白蛋白的氨基酸组成非常接近人乳，经常被用于婴幼儿配方奶粉中，以改善蛋白质的消化利用率。同时α-乳白蛋白还含有调节睡眠的神经递质，有助于婴儿的睡眠，促进婴儿的大脑发育。

1.2 β-酪蛋白

因为人乳中只含有β-酪蛋白和κ-酪蛋白，不含牛乳中占主要成分的α-酪蛋白，因此β-酪蛋白含量的相对比例更高，所以在婴幼儿配方奶粉中增加β-酪蛋白的含量可以更加接近人乳中β-酪蛋白的含量和比例，提高产品的母乳化程度。而且β-酪蛋白的过敏原性也比牛乳中α-酪蛋白的低，所以提高β-酪蛋白的比例，降低α-酪蛋白的比例可以降低产品的过敏原性。

1.3 乳蛋白水解物

乳蛋白水解物一般分为酪蛋白水解物和乳清蛋白水解物2 类。乳蛋白水解的目的主要有提高蛋白质的消化吸收率和降低蛋白质的过敏发生几率，同时乳蛋白质水解的功能肽类物质会对人体产生各种各样的功能性调节作用。尤其是对以牛乳为主要食物的婴幼儿来说，有2%～6%的婴幼儿对乳蛋白质有一定程度的过敏。牛乳过敏使乳蛋白不能正常地消化吸收，严重影响了婴幼儿的健康成长。目前此类配方主要有乳清蛋白水解配方、酪蛋白-乳清蛋白水解配方、氨基酸等营养素组成的要素配方。雀巢公司生产3 种分别名为 Beba HA、Good Start和NAN HA的部分水解配方奶粉。日本明治乳业株式会社也生产出乳清蛋白水解配方奶粉Nobiyaka。这些产品都提高了产品的可消化吸收性并降低了过敏原性。

1.4 补充某些氨基酸

主要根据人乳和牛乳的氨基酸组成的区别，针对牛乳相对缺乏的氨基酸进行补充，优化蛋白质的氨基酸比例，改善蛋白质的消化吸收和利用率。婴幼儿奶粉需要重点补充的氨基酸主要有牛磺酸、组氨酸和胱氨酸，这些氨基酸在牛乳中的含量与人乳相比相对不足。牛黄酸可以促进大脑发育和增强视力，缺乏时会导致婴幼儿视网膜功能紊乱，生长发育迟缓和免疫力低下。

1.5 增添功能性蛋白质成分

功能性蛋白质成分主要有免疫球蛋白、乳铁蛋白、溶菌酶、糖聚肽、酪蛋白磷酸肽、核苷酸。这些功能性成分在母乳中的含量大部分都比牛乳中的高，而且这些成分的功能性作用已经有很多相关的科学研究报道。人乳中含有的SIgA比例较高，而牛乳中IgG的比例较高，SIgA可以抵抗胃肠道中的蛋白酶的分解作用，所以在婴幼儿奶粉中强化SIgA能够改善婴幼儿的免疫力。而且SIgA还能与乳铁蛋白和溶菌酶协同作用，提高婴幼儿的抗病能力。乳铁蛋白不仅是一种很好的氨基酸来源，而且大量的文献证实，其还是一种具有广泛生物学作用的调节因子。例如乳铁蛋白可以通过与肠道细胞乳铁蛋白受体结合从而抑制细菌在肠道内大量存留并繁殖。通过清除多余的乳铁蛋白还能阻止氧化伤害，以防止氧化形成的不利的自由基造成的伤害。铁作为婴幼儿不可或缺的营养元素，可通过乳铁蛋白的饱和化得到吸收利用。因此乳铁蛋白是一种良好的铁补充剂。溶菌酶主要通过酶反应灭活或杀灭广谱微生物，达到抑菌抗菌作用。糖聚肽是凝乳酶水解κ-酪蛋白得到的含有糖基化的肽，是一种糖基磷酸肽。它的主要功能是提高机体免疫力，能够结合霍乱和埃希氏大肠菌的毒素，抑制细菌和病毒的附着，抑制肠道分泌物和促进双歧杆菌的生长繁殖。酪蛋白磷酸肽（CPP）是用胰酶或胰蛋白酶水解的酪蛋白，经过精制、纯化制成，其核心结构为：-Ser（P）－Ser（P）－Ser（P）－Glu－Glu－（Ser：丝氨酸，Glu：谷氨酸，P：磷酸基）。这一结构中的磷酸丝氨酸残基（－Ser（P）－）成簇存在，在肠道pH值弱碱性环境下带负电荷，可阻止消化酶的进一步作用，使CPP不会被进一步水解 而在肠中稳定存在。CPP对钙的吸收作用主要表现为，在中性和弱碱性环境下能与钙结合，抑制不溶性沉淀的生成，避免钙的流失，最终因游离钙浓度的提高而被动吸收。CPP能抑制磷酸钙沉淀的形成，使游离钙保持较高的浓度，促进钙的被动吸收，成为维生素D作为钙吸收促进剂的又一途径。对于快速生长发育的婴幼儿阶段，由于体内核苷酸合成是一个限制性因素，因此人乳中富含各种核苷酸对婴幼儿的生长和免疫力提高是非常有益的。吃母乳的婴儿抵抗力好，是因为母乳中含有重要的物质——核苷酸，科学家10 多年的潜心研究发现，母乳中的核苷酸含量为72 mg/L，因此众多婴幼儿奶粉品牌均添加了与母乳同种、等量的核苷酸，来增强宝宝的抗病能力[5]。

2 脂肪的调整

脂肪的消化吸收也是婴幼儿营养的重要方面，一般婴幼儿能够从母乳脂肪中摄取50%的热量，但牛乳中能够消化吸收的脂肪只有66%，仍有33%的脂肪不能消化吸收，既损失了脂肪还降低了钙、镁等矿物质及脂溶性维生素的吸收利用。脂肪的消化吸收性因脂肪的结构不同而不同，还因与脂肪酸的组成不同而不同。低级脂肪酸和不饱和脂肪酸比高级脂肪酸和饱和脂肪酸更容易消化吸收。母乳中不饱和脂肪酸含量高并且结构合理，因此婴幼儿对母乳的消化率比牛乳中脂肪酸消化率高20%～25%[6]。因此，应该从以下几个方面对婴幼儿配方奶粉进行母乳化。例如结构化脂肪，添加亚油酸，添加特殊的长链脂肪酸如DHA和ARA，控制脂肪中亚油酸和亚麻酸比例等。

2.1 结构化脂肪

人体中膳食甘油三酸酯被内生脂肪酶水解，生产Sn-2 单甘油酯和自由脂肪酸。母乳脂肪或婴儿配方奶粉脂肪中的脂肪酸位置分布的重要性主要就在于棕榈酸，因为棕榈酸是一种主要的且不易被吸收的成分。自由长链饱和脂肪酸的吸收系数较低，例如：棕榈酸或更长链脂肪酸的吸收系数相当低，部分是由于他们的熔点高于体温（63 ℃左右），在肠道中的pH值条件下，这些脂肪酸趋向于与矿物质，如钙或镁形成水合脂肪酸皂化物，从而导致钙吸收低，能量丢失。结构化脂肪和母乳相似，可确保大量的棕榈酸（C16:0）处于甘油三酸酯的中间位置上，不会和矿物质形成皂化物的不饱和脂肪酸（C18:1）主要置于甘油三酸酯的第1个和第3 个位置上，保证脂肪更好地被吸收利用并更加接近母乳[7,8]。

2.2 添加亚油酸

在母乳的脂肪中亚油酸平均含量为12.8%，而牛奶中平均含量为2.2%左右，为了提高配方奶粉的脂肪消化性和吸收性，需要在配方粉中添加适量的亚油酸，一般添加经过改善的具有活性的顺式亚油酸，因为这样的亚油酸和母乳中的同型，特别容易消化吸收，还能增强婴幼儿对皮炎及其它感染的抗病力。亚油酸可以从玉米胚芽油、椰子油、向日葵油、奶油与猪油等油脂中精炼提取。

2.3 添加DHA和ARA

必需脂肪酸是对生长发育和保持健康必不可少的脂肪酸，主要有Omega3系列的α-亚麻酸和Omega6系列的亚麻酸。亚麻酸分为α-亚麻酸和γ-亚麻酸2 种类型，能在体内转化成二十二碳六烯酸（DHA）和二十碳五烯酸（EPA）物质。DHA和ARA在人体可以由亚麻酸和亚油酸合成，但婴幼儿的合成能力远远不能满足机体的需求，特别是对早产儿。因此对早产儿来说，补充足量的DHA和ARA是十分关键的。

2.4 控制亚油酸和亚麻酸的比例

不饱和脂肪酸是人体重要的必需脂肪酸，二十二碳六烯酸（DHA）、二十碳五烯酸（EPA）、亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸（ARA）是几种常见的不饱和脂肪酸。研究表明，不饱和脂肪酸对婴幼儿的发育起着至关重要的作用。不饱和脂肪酸是大脑和脑神经的重要营养成分，能提升婴儿智力发育指数、提升视力敏锐度，摄入不足将影响记忆力和思维力。

人乳中DHA、EPA、亚油酸、亚麻酸和ARA的含量都要高于牛奶中的含量。所以在婴幼儿乳粉中强化这些成分是十分必要的。人乳中亚油酸和亚麻酸的比例为（5～15）∶1，关于DHA、EPA和ARA的母乳化原则，比较重要的是尽量减少EPA的含量，提高DHA和ARA的纯度，并着重提高ARA的比例，一般ARA与DHA的比例为（2～3）∶1。新的国家标准规定，DHA和ARA的用量分别不超过脂肪总量的0.5%及1.0%，因为如果这类脂肪酸过多，会降低胆固醇的吸收利用，而适量的胆固醇对婴幼儿脑部发育也是十分必要的，所以不能无限地增加这类物质的含量。

3 碳水化合物的调整

母乳和牛乳中乳糖的差别在于母乳中乳糖含量略高于牛奶，因此在婴幼儿配方奶粉的配制过程中，应适当提高乳糖的含量，使其更加接近母乳。成熟母乳中所含碳水化合物84%左右是乳糖，其余都是低聚糖类，不含淀粉和其它碳水化合物，因此，婴幼儿配方奶粉中最好不添加麦芽糊精和淀粉类，以利于婴幼儿对碳水化合物的消化吸收[11]。如果婴幼儿奶粉中添加蔗糖，尽管可以提供碳水化合物，但容易引起婴幼儿龋齿和肥胖症的发生。因此要优化碳水化合物的构成，要优化乳糖和低聚糖含量，最好不添加蔗糖和麦芽糊精。

母乳中大多数低聚糖的还原端为乳糖，在非还原端含有岩藻糖和唾液酸等功能成分。多种类、相对含量高的复合低聚糖是人乳有别于其它乳的一个显著特点。低聚糖也可看作可溶性膳食纤维，这是由于这些低聚糖大多数在婴幼儿肠道内不消化，所以可以作为人乳提供肠道益生菌的益生元成分。低聚糖所含的唾液酸对大脑的发育是必不可少的，可以促进大脑和神经系统的发育[12]。

唾液酸（SA），学名为“N-乙酰基神经氨酸”，是一种天然存在的碳水化合物。它最初由颌下腺粘蛋白中分离而出，也因此而得名。唾液酸通常以低聚糖、糖脂或者糖蛋白的形式存在。人体中，脑的唾液酸含量最高。脑灰质中的唾液酸含量是肝、肺等内脏器官的15 倍。唾液酸的主要食物来源是母乳，也存在于牛奶、鸡蛋和奶酪中。在医学中，含有唾液酸的糖脂叫做神经节苷脂，它在大脑和神经系统的产生和发育中发挥着非常重要的作用。同时，动物试验研究表明，神经节苷脂水平的降低与早期营养不良和学习能力降低有关，而补充唾液酸可以提高动物的学习行为。足够的唾液酸供应对于低出生体重儿脑功能的正常发育可能尤其重要。婴儿出生后，母乳中的唾液酸对于保证他们的正常发育至关重要[13]。

4 结论与展望

母乳中脂肪、碳水化合物含量都高于牛乳，蛋白质却低于牛乳。通过各种研究发现，母乳中含有很多牛乳和其它畜乳中不含的功能性成分，特别是功能性蛋白质，如乳铁蛋白和乳白蛋白等。母乳中各种酶类的比例也相对较高，如溶菌酶、脂肪酶等。母乳中脂肪的结构与牛乳中的不同，同时可吸收性和含量均比牛乳中的高。母乳和牛乳中碳水化合物主要都是乳糖，但母乳中的含量高于牛乳中的含量，而且母乳中含有更高比例的各种低聚糖类，上述差别也给母乳化配方奶粉提出了更高的技术要求和更大的发展空间，以牛乳或羊乳等畜乳为基础原料的婴幼儿配方奶粉的开发还有很长一段路要走。

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[13] 吕玉泉，王鹏，肖敏，等. 人乳低聚糖的生物学功能. 食品科学，2002，23（9）：144-147.