人乳生物化学组成及其特性分析

文/李四化 潘丽娜 蒋怡乐 杨质彬 赵 涛 陈 琴 戴智勇 康文丽

〔澳优乳业（中国）有限公司〕

经过长期进化选择，人乳一直是婴儿喂养的首选，是婴儿成长最佳的营养物质来源和生存保障。近年来，人乳成为研究热点，世界各地研究者在人乳的组成、特性、影响因素及功能等方面做了大量研究工作，不仅研究了其化学组成，也开展了生物组成的探索。本文就相关研究进展进行了综述。

1 人乳的化学组成及其特性

作为婴儿最佳的营养来源，人乳中包含了婴儿生长发育所必须的各种营养物质，如蛋白质、脂肪、糖类、矿物质及多种生物活性物质。

1.1 蛋白质

研究发现，人乳中包含400 多种蛋白质，主要由乳腺细胞产生，平均含量为1.0～1.3 g/100 mL[1]。根据其可溶性和位置，可以分为酪蛋白、乳清蛋白和粘蛋白[2]。酪蛋白约占人乳蛋白质总量的13%，以β-酪蛋白为主[3]；乳清蛋白则分为α-乳白蛋白、乳铁蛋白、血清蛋白和溶菌酶。

从氨基酸水平来看，人类与灵长类动物及多种非灵长类动物乳汁中蛋白质氨基酸组成基本一致，含量由多到少依次是谷氨酸盐（高达20%）、脯氨酸（10%）和亮氨酸（10%）。从氨基酸形式来看，基本氨基酸占比高达40%，支链氨基酸占20%，含硫氨基酸占4%[4]。人乳中含量最丰富的3 种游离氨基酸分别是牛磺酸、谷氨酸和谷氨酰胺[5]，其中牛磺酸能够参与婴儿神经发育，但具体功能及机理尚不清楚[6]。大量研究已经证实，人乳中的蛋白质具有提供营养、抗菌、调节免疫和促进营养物质吸收的作用。

1.2 脂类物质

人乳中的脂类物质有200 多种，主要组成为三酰基甘油酯、二酰基甘油酯、酰基甘油酯、游离脂肪酸、磷脂和胆固醇，其中含量最多的是三酰基甘油酯，含量高达98%[7]。大样本研究发现，脂肪是人乳成分中变化最大的一类，其平均水平在3.5～4.0 g/100 mL[1]。

光学显微镜分析人乳脂肪结构发现，人乳脂肪呈大小不一的球状，中心为三酰基甘油酯，外表为磷脂膜，其他各种脂类物质分布于二者之间[8]。其中，人乳脂肪酸在甘油骨架上的位置是特定的[9]，并且其分布会影响脂类物质的可用性和婴儿血脂组成[10]。

作为人乳的主要成分之一，脂类物质能够为婴儿提供能量，其提供的能量高达母乳全部能量的40%～55%。此外，有研究证明人乳脂肪能够抑制大量致病菌生存，从而保护婴儿肠道健康[11]。

1.3 糖类物质

乳糖是人乳中含量最多的糖类物质，整个哺乳期的平均含量相对稳定，为7.2 g/100 mL[1]。人乳低聚糖是人乳区别于其他哺乳动物乳汁的最主要成分。已知的人乳低聚糖有100 多种，其组成和含量因人而异，结构主要由5 个基本糖单元组成，即葡萄糖（Glc）、半乳糖（Gal）、N-乙酰葡糖胺（GlcNAc）、岩藻糖（Fuc）和唾液酸（N-乙酰神经氨酸-Neu5Ac）。这些低聚糖一般在还原末端有一个乳糖，以岩藻糖基化或唾液酸化结构形成不同的中性低聚糖（占90%，末端为L-岩藻糖）或酸性低聚糖（末端为唾液酸）[12]。

研究发现，人乳低聚糖的浓度与泌乳期及岩藻糖基转移酶相关控制基因等有关[13]。比如，中国人母乳中的中性低聚糖总量在产后13 周内保持稳定[14]。

人乳低聚糖不能被婴儿消化吸收，而是作为生物活性物质参与特定微生物的代谢，影响婴儿肠道微生物群落构成。比如，作为黏附剂或受体诱饵阻止病原体与上皮细胞表面的糖结合，预防消化及呼吸道感染；改变宿主上皮细胞和免疫细胞应答，调节人体免疫力[15]；弥补新生儿免疫系统缺陷，同时对肠道致病菌感染进行修复抑制[16]。

1.4 矿物质

1986年，中国学者对杭州市区乳中无机盐和维生素进行了研究，发现乳中含有多种无机盐和维生素[17]。其中，钙含量较为丰富，还有一定量的铁、锌，少量的镁，微量的锰和铜[18]。这些矿物质离子主要分布于功能蛋白上，与蛋白质的激活功能、三/四级结构稳定及氧化还原作用紧密相关。钙主要与婴儿骨骼形成、膜稳定性、血液凝集和肌肉收缩相关[19]；铁是婴儿生长发育必需的微量元素中需求量最多的一种，是组成血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素、过氧化氢酶等的重要成分。人乳中矿物质的结构及存在形式决定了其消化吸收率较高。有研究证明，配方奶中的锌含量比母乳高几倍，但是母乳喂养婴儿血液中的锌含量却较高[20]。人乳中的铁主要存在于乳铁蛋白中，虽然含量不高，但是消化吸收率较高，因此市面上乳铁蛋白营养品非常受欢迎。改进配方乳粉中微量元素的存在形式可能是提高品质的一个重要方向。

1.5 其他

人乳中还包含一定量的非蛋白氮化合物，如多肽类、尿素、氨、肌酸酐、肌酸、核苷酸、肉毒碱、氨基糖等[21]，约占人乳全氮量的5%，远高于牛奶中的含量[22]。其中，肽类物质具有镇静剂、抗高血压、免疫调节和抗血栓等功能[23]，如人乳多肽可以选择性激活双歧杆菌的生长[24]。核苷酸是婴儿生长发育必需的重要化合物，已发现的有13 种以上，占非蛋白氮总量的2%～5%[25]。此外，人乳中还含有约670 kcal/kg的能量，为婴儿提供生长发育所需的能量[1]。

人乳中含有丰富而复杂的化学成分，其含量和组成受哺乳阶段及母婴双方情况等多种因素影响。因此，需要对人乳进行全面细致的了解和分析，才能开发出适合特定人群的婴幼儿配方乳粉。

2 人乳的微生物组成及其特性

大量研究表明，人乳与人体其他部位一样存在庞大的菌群，以厌氧和兼性厌氧微生物为主，其中一部分微生物己被证实在孕产妇炎症的抵抗及婴儿免疫系统的构建等方面发挥着重要的潜在益生作用。这些微生物的来源主要是乳母肠道、外界环境和婴儿口腔[26]。宏基因组测序发现，人乳中存在细菌、真菌、古细菌、病毒和原生动物[27]，目前研究较多的为细菌和真菌。

2.1 细菌

研究显示，人乳腺中的微生物群落存在一个演变过程：在怀孕的最后3 个月开始建立，孕期结束时达到最高峰，哺乳期保持相对稳定，断奶时开始急剧下降，并在乳汁消失后快速消失[26]。黄卫强[28]对部分地区的人乳进行细菌多样性分析，共鉴定出35 个菌门，其中变形菌门（62.79%）、硬壁菌门（26.84%）、放线菌门（5.96%）和拟杆菌门（3.96%）的总含量占测序序列总数的99.55%。

人乳中的微生物群落组成受到众多因素影响，包括产后时间、乳母体重、分娩方式、婴儿性别、地域、乳母职业等。对美国人乳中细菌群落组成特性的研究发现，4 周内同一个体人乳的细菌群落保持相对稳定[29]；随着哺乳时间延长至6个月，人乳的微生物群落发生了变化，并且与母亲体重和分娩方式有关[30]，肥胖和孕期体重增加过多者的人乳微生物多样性偏低；与非选择性剖腹产者与顺产者相比，选择性剖腹产者的人乳微生物群落组成相似度更高，表明生理压力和荷尔蒙信号影响了微生物向人乳的转移过程，而剖腹产手术本身并不产生影响。对西班牙人乳的研究发现，人乳中细菌平均含量为106cells/mL，推测婴儿每日消耗细菌数为70～80 亿CFU[31]。Meehan等[32]研究发现，人乳微生物多样性和群落构成与母子社交网络及孩子得到关爱的频率有关，某些微生物类群构成随着地区人口数和季节发生显著变化，但是其多样性与生活方式和季节没有关系。

不同国家人乳中优势菌群分布存在明显差异（表1），这可能由于采样方法及分析方法不同而导致。为更好地说明问题，有必要建立一种相对标准的取样方法及分析方法。

人乳细菌的潜在功能包括帮助建立婴儿肠道微生物群落、抗感染、调节免疫系统、抗过敏、抗肿瘤，如人乳细菌对乳腺炎、艾滋病和癌症有一定的作用[35]。

2.2 真菌

2017年，西班牙国家研究委员会专门研究了人乳中的真菌，对65 份产后1 个月内的人乳样品进行qPCR（实时荧光定量核酸扩增检测）分析，结果显示，89%的样品含有可检测到的真菌DNA，平均值为3.5×105cells/mL。通过不同培养基分离并鉴定了33 株可培养真菌，借助焦磷酸测序发现，3 个最常见的属为马拉色菌（44%）、假丝酵母（19%）和酵母菌（12%）[36]。此后，西班牙、南非、中国和芬兰4 个国家共同组成团队对4 个国家共80 份成熟人乳样品的真菌进行了研究，结果显示，担子菌门和子囊菌门为优势类群，马拉色菌、Davidiella、Sistotrema和青霉菌为4 个国家人乳共有，同时出现在婴儿肠道中[37]。人乳中的真菌研究只有几年时间，相关报道还很少，有待加强。

表1 不同国家人乳中优势菌群分布

2.3 益生菌

人乳被认为是益生菌的重要来源。21世纪初，欧洲微生物研究机构研究证实母乳中存在大量乳酸菌，其中大部分对母婴有潜在益生作用[38]。通过对潜在益生特性评价，包括抗生素敏感性、抗菌活性、溶菌酶抗性、肠条件适应性、疏水性、抗氧化能力、聚集能力以及对肠细胞的黏附性，筛选获得具有益生菌潜力的人乳来源菌株有鼠李糖乳杆菌[39]、植物乳杆菌WLPL 04[40]、发酵乳杆菌CECT 5716[41]等。其中，只有发酵乳杆菌CECT 5716已被批准作为食品益生菌使用。

人乳中包含丰富的细菌和真菌，而潜在益生菌基本属于乳酸菌，只是众多类群中的一种，因此，在人乳益生菌筛选方面还需要大量研究，其应用空间也较广阔。

3 人乳化学成分与生物成分的关系

早在20世纪80年代，就有学者对人乳pH值、矿物质组成、化学成分及微生物组成的相关重要影响因素进行了研究[17]。乳汁pH值体现了环境酸碱性，会对人乳化学物质组成及存在形式、微生物群落构成及代谢等产生影响。有研究发现，人乳低聚糖总量与双歧杆菌总数、唾液酸化的人乳低聚糖含量与短双歧杆菌、非岩藻糖基化及非唾液酸化的人乳低聚糖含量与长双歧杆菌、岩藻糖基化的人乳低聚糖含量与艾克曼菌、岩藻糖基化及唾液酸化的人乳低聚糖含量与金黄色葡萄球菌之间分别存在显著的正相关关系[42]。与之类似，研究发现人乳低聚糖含量与婴儿肠道菌群存在某种确定关系，根据统计数据分析，一定程度上可以通过母乳低聚糖（HMO）来推测微生物组成[43]。

4 人乳成分相关研究存在的问题

第一，人乳丰富的组成成分中，低聚糖具有良好的生物活性，但是大部分无法天然获得，探索天然无害的活性人乳低聚糖的生产方法具有重大意义。第二，文献对比发现，各研究中人乳的采样方法和分析方法不尽相同，导致分析结果差异较大，有必要综合各研究的方法，分析其优缺点，通过试验加以验证，建立一种相对合理的采样方法，分析人乳的微生物组成。第三，关于人乳中微生物的研究还有很多空白，如人乳益生菌特定功能相关的动物试验非常有限，人乳真菌的研究数据欠缺，此外，对于经济欠发达地区人乳微生物群落的研究不足。

5 总结

人乳的生物化学组成会随着各种外因和内因的变化而改变，以满足婴儿不同时期的需求，因此，人乳的组成特性是针对每一位母亲及其婴儿的需求而个性化定制的，母乳喂养是最佳选择。但是，当今社会很多女性生产后难以全职在家哺乳，因此，发掘母乳中存在的各种功能性因子，并分析其对婴儿生长发育的作用，优化配方乳粉配方，对婴幼儿成长发育及人类大健康具有重要意义。C