低聚糖和Sn-2棕榈酸甘油酯对婴儿肠道有益菌影响的临床研究进展

赵梦雅，张维

（黑龙江飞鹤乳业有限公司，北京100020）

0 引 言

人乳成分复杂，其富含的低聚糖（Human milk oligosaccharides,HMO）、Sn-2棕榈酸甘油酯等成分能促进婴儿肠道有益菌群的生长，有利于婴儿肠道发育和健康[1-2]。根据流行病学的研究，喂养婴儿奶粉的孩子肠道有益菌群丰度少于母乳喂养儿，且肠道疾病发概率约为母乳喂养儿的3～10倍[3-4]。为改善人工喂养婴儿肠道健康状况，一些促进肠道有益菌生长的物质被添加入婴儿配方奶粉。本文总结了食用添加低聚糖、Sn-2棕榈酸甘油酯的配方奶粉对婴儿肠道有益菌数量影响的临床研究。

1 母乳喂养与婴儿肠道有益菌群

婴儿肠道微生态对婴儿生长发育有重要影响，母乳是影响婴儿肠道菌群建立的关键因素之一[5]。作为乳汁中第三大组成成分，HMO在成熟乳中的含量约为5-20 g/L，能促进肠道有益菌增殖[6]。HMO通常由5种单糖组成，即葡萄糖（glucose,Glc）、半乳糖（galactose,Gal）、N-乙酰葡糖胺（N-acetylglucosamine,GlcNAc）、岩藻糖（fucose,Fuc）及 N-乙酰神经氨酸（N-acetylneuraminic acid,Neu5Ac）[1]。其核心结构共有13种，最简单的是乳糖残基，该结构通过β-1,3或β-1,6键连接二糖可形成其它核心结构[1]。这些核心结构又通过α-2,3或α-2,6键连接N-乙酰神经氨酸残基生成酸性HMO；或者通过α-1,2、α-1,3、α-1,4键连接岩藻糖残基生成中性HMO[1]。目前已发现的HMO结构超过150种，由于受母亲分泌类型和Lewis血型影响，乳汁含有的低聚糖类型存在个体差异。目前认为HMO不能被婴儿消化道分泌的酶水解，作为底物被大肠中的微生物发酵利用，促进肠道内双歧杆菌属细菌增殖[1]；其次，HMO能够提高双歧杆菌属细菌与肠上皮细胞的结合能力，增加肠粘膜屏障功能，抵御致病微生物的入侵[7]；第三，HMO经肠道微生物发酵，生成短链脂肪酸，通过与肠上皮细胞的G蛋白偶联受体结合促进婴儿免疫系统成熟[8]。

除HMO外，Sn-2棕榈酸甘油酯也可能与婴儿肠道有益菌群有关。Sn-2棕榈酸甘油酯是指棕榈酸酯化在甘油Sn-2羟基上的甘油酯。这种结构的甘油三酯在人乳和牛乳中都天然存在，但人乳中的含量显著高于牛乳。人乳中约有60%的棕榈酸酯化在甘油的Sn-2羟基上，牛乳中Sn-2棕榈酸甘油酯占棕榈酸约为40%，而在婴儿配方粉中经常添加的植物油，如大豆油、棕榈油中，含量仅为5%～20%[9]。临床研究表明，Sn-2棕榈酸甘油酯能够减少棕榈酸与钙离子的结合，避免因形成钙皂导致的婴儿粪便硬化[2]。此外，动物实验发现高浓度（70%）Sn-2棕榈酸甘油酯能够提高大鼠粪便中产乙酸菌含量，进而增加大鼠粪便中短链脂肪酸含量[10]。

喂养方式影响婴儿期肠道菌群的定植，相较于母乳喂养儿，配方粉喂养儿肠道微生物种类更多，有益菌含量相对较少。Ossa等[11]发现配方粉喂养婴儿肠道菌群中拟杆菌门微生物含量显著低于母乳喂养儿，而厚壁菌门细菌含量高于母乳喂养儿。Madan等[12]发现配方粉喂养儿肠道内双歧杆菌属细菌数量显著低于母乳喂养儿，推测与母乳低聚糖有关。Timmerman等[13]亦发现母乳喂养儿肠道中双歧杆菌属细菌数量显著高于配方粉喂养儿，且肠道微生物多样性低于人工喂养儿。两种喂养方式造成的婴儿肠道菌群，特别是有益菌含量差异可能为婴儿后期带来不良的健康影响。已有研究发现配方粉喂养的孩子超重比例高于母乳喂养儿[14-15]。而根据流行病学研究，肠道中双歧杆菌属、乳酸杆菌属含量较低，葡萄球菌属细菌含量较高的婴儿，在后期发展为肥胖的概率更高[16-18]。由此推断，肠道菌群组成的变化可能是造成配方粉喂养儿后期肥胖的因素之一。目前发现食用添加低聚糖、Sn-2棕榈酸甘油酯的婴儿配方奶粉可刺激婴儿肠道有益菌增殖。

表1 低聚半乳糖对婴儿肠道菌群影响的临床研究

2 低聚糖对婴儿肠道有益菌的影响

2.1 低聚半乳糖对肠道有益菌数量的影响

低聚半乳糖（galacto-oligosaccharides，GOS）是以乳糖作为底物，经β-半乳糖酶转糖苷作用得到的一种寡聚糖混合物[19]。由于GOS不能被婴儿消化酶分解，却可以被肠道内特定细菌发酵，具有促进人肠道中双歧杆菌属细菌增殖的功能，作为益生元被添加入婴儿配方奶粉中[20]。通过汇总GOS对婴儿肠道菌群影响的临床研究，发现在婴儿配方奶粉中GOS的添加量从2.4 g/L到5 g/L不等，且食用添加GOS配方粉的婴儿肠道内双歧杆菌属细菌数量显著高于不含低聚糖配方粉组婴儿，与母乳喂养儿肠道有益菌含量无统计学差异（见表1）[21-26]。此外，配方粉中添加GOS能够降低婴儿粪便p H，提高粪便中乙酸浓度，软化婴儿粪便。由于排便次数及粪便性质与肠道内细菌种类及丰度有关，双歧杆菌属细菌数量的提升能够缓解便秘症状，因此配方粉中添加低聚糖可以帮助婴儿缓解便秘症状[27-29]。需注意的是，不同公司生产的GOS在结构上差异较大[20]。尽管目前GOS结构对婴儿肠道菌群的影响未被探明，但未来或许可以利用不同结构的GOS，调配出刺激某些特定菌种增殖的婴儿配方粉供婴儿食用。

2.2 低聚果糖对肠道有益菌数量的影响

低聚果糖（fructo-oligosaccharide，FOS）可通过两种方式进行工业化生产：菊科植物中的多聚物经内切菊粉酶作用，生成聚合度为2-60的寡聚物[30]；蔗糖经细菌转果糖作用合成聚合度小于5的寡聚物[31]。FOS的消化吸收方式与GOS相似，目前也作为益生元被添加入婴儿配方奶粉中[32]。Kapiki[33]发现和喂养不含低聚糖的配方奶粉比，喂养添加FOS的配方粉不仅能够增加婴儿排便次数，还显著提高婴儿肠道内双歧杆菌属细菌数量，与母乳喂养儿无统计学差异。

2.3 复配低聚半乳糖/低聚果糖对肠道有益菌数量的影响

母乳低聚糖结构和组成复杂，70%为中性低聚糖，30%为酸性低聚糖[6]。质谱分析发现母乳低聚糖中，来源于乳糖且聚合度小于13的糖苷含量最多，而聚合度高的糖苷含量较低[34]。为模仿母乳低聚糖组成，在食品工业领域将短链GOS（聚合度在3-8之间）与长链FOS（聚合度大于23）按照9∶1的比例复配，得到分子量分布与母乳低聚糖相似的复配物[35]。通过总结配方粉中添加复配GOS/FOS对婴儿肠道菌群影响的临床研究，喂养复配GOS/FOS配方粉能显著提高婴儿肠道中双歧杆菌属细菌含量，软化婴儿粪便，使婴儿排便次数更接近母乳喂养儿。此外，相较于母乳喂养，复配低聚糖能显著提高婴儿粪便中分泌型免疫球蛋白A（sIgA）、短链脂肪酸含量，提示可能促进婴儿免疫系统发育（见表2）[36-48]。sIgA能够与微生物结合，防止致病菌黏附于肠黏膜表面，维持肠道微生态的平衡。短链脂肪酸作为肠道微生物发酵产物，不仅为机体提供能量，还能通过刺激血浆中淋巴B细胞分化、增加血浆中CD4+T细胞活性、提升肠道中sIgA结合能力，促进免疫系统发育[49]。综上研究，复配低聚糖不仅能提高有益菌在婴儿肠道内定植数量，对婴儿免疫系统发育也有促进作用。

2.4 2’-岩藻糖基乳糖对肠道有益菌数量的影响

虽然母乳低聚糖种类繁多，结构复杂，但不同结构的低聚糖含量差异较大。Austin等[50]发现2’-岩藻糖基乳糖（2’-fucosyllactose,2’-FL）为含量最高的一类寡聚糖之一，初乳中含量平均约为2 600 mg/kg，成熟乳中含量减少到1 300 mg/kg。2’-FL由L-岩藻糖、D-半乳糖及D-葡萄糖组成。近年来针对2’-FL的研究逐渐展开，现有研究仅报道了2’-FL能够被长双歧杆菌属细菌所利用，生成短链脂肪酸[51]。将2’-FL添加入婴儿配方粉的临床研究数量较少，且仅关注该特殊配方奶粉的安全性，对婴儿肠道有益菌影响的研究目前尚在进行中（ClinicalTrials.gov Identifier：NCT 03109223）。

表2 复配低聚半乳糖/低聚果糖对婴儿肠道菌群影响的临床研究

3 Sn-2棕榈酸甘油酯对婴儿肠道有益菌的影响

Sn-2棕榈酸甘油酯（Sn-2 palmitate）在工业生产中，是将棕榈油或动物油脂与油酸等作为底物，通过脂肪酶催化，经酯交换反应生成[52]。Bar-Yoseph等[2]发现，当配方粉中Sn-2棕榈酸甘油酯含量超过40%时，能显著提高婴儿肠道对棕榈酸和钙的吸收率，软化婴儿粪便。汇总现有临床研究，发现市售婴儿配方粉Sn-2棕榈酸甘油酯添加量在40%左右，食用此种配方粉能够提高婴儿对脂肪、钙的吸收，改善婴儿便秘、哭闹情况，并增加婴儿肠道中有益菌数量（见表3）[53-56]。这些肠道有益菌不仅能够阻止致病菌在婴儿肠道的定植，降低婴儿腹泻的发病率，还能产生B族维生素和短链脂肪酸，利于婴儿免疫系统的发育[57]。值得注意的是，到目前为止，仅有一个临床研究证实喂养仅添加Sn-2棕榈酸甘油酯的配方奶粉能促进婴儿肠道双歧杆菌和乳酸杆菌属细菌的增值，但作用机理尚不明确，有待进一步研究。尽管根据Bar-Yoseph等[2]的统计，婴儿肠道对脂肪、钙的吸收率与Sn-2棕榈酸甘油酯的添加量成正比，但添加更高剂量Sn-2棕榈酸甘油酯（＞40%）的奶粉在安全性及功效性方面仍需进一步论证。

表3 Sn-2棕榈酸甘油酯对婴儿肠道菌群影响的临床研究

4 总结与展望

虽然低聚糖、Sn-2棕榈酸甘油酯能够促进婴儿肠道有益菌群的增殖，但是喂养添加这些成分配方粉的婴儿，其肠道菌群组成与母乳喂养的婴儿仍然存在着差异，这种差异对婴儿生长发育以及成年后健康的影响，仍然未知。这种差距可能与母乳和配方粉成分的差异有关。例如，母乳中天然存在的含量较多的低聚糖有2’-岩藻糖基乳糖、3-岩藻糖基乳糖、乳酰-N-四糖、3’-唾液酸乳糖等，含量在泌乳的前六个月内处于动态变化中，均在260 mg/kg以上[50]。然而，目前能够进行工业化生产的天然低聚糖只有2’-岩藻糖基乳糖一种，且同一段位配方粉中2’-FL的含量没有差别。这提示，要想让喂养配方奶粉的婴儿肠道菌群更接近于母乳喂养儿，对于母乳的研究和母乳成分的开发、临床研究，仍要继续。

现有研究并未证实导致人工喂养婴儿易患肠道疾病的原因仅与婴儿肠道内有益菌含量较低有关，还是由于婴儿肠道菌群整体构成与母乳喂养儿不同。若原因是后者，仅单纯提高婴儿肠道内有益菌数量并不能说明可以降低婴儿肠道疾病患病率。后续也许可以重点关注单一提高某些肠道有益菌是否与降低婴儿肠道疾病患病率有直接关联。此外，既然目前认为婴儿肠道菌群的定植与成人期健康有密切关联，能否将婴儿肠道菌群作为评价婴儿生长发育的指标也是研究人员值得思考的问题。目前，对婴儿生长发育的评价仅从人体测量学角度，按照儿童生长标准曲线，判断婴儿生长发育是否符合标准。但是，如何定义正常的婴儿肠道菌群，并依此建立一个标准的评价体系，对研究人员仍是一大挑战。或许可以将汇总世界范围内母乳喂养的健康婴儿肠道菌群组成信息，绘制母乳喂养儿肠道菌群构成图谱作为完成这一构想的第一步。