乳脂肪球膜中的脂類(lèi)及其在嬰兒配方乳粉中的應(yīng)用

鄭 姍，于景華,*，劉曉輝，駱志剛

（1.天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津 300457；2.北京銀河路經(jīng)貿(mào)有限公司，北京 100029）

母乳被認(rèn)為是嬰兒喂養(yǎng)的黃金標(biāo)準(zhǔn)，為嬰兒的成長(zhǎng)發(fā)育提供了理想的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，包含平衡的營(yíng)養(yǎng)素、生長(zhǎng)因子、免疫成分等，有利于嬰兒消化系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)的發(fā)育。人乳具有獨(dú)特的脂質(zhì)結(jié)構(gòu)：脂肪球是由3 層膜結(jié)構(gòu)式的膜包裹著甘油三酯核組成。甘油三酯約占98%～99%，其外面包裹著的膜，即乳脂肪球膜（milk fat globule membrane，MFGM）包括磷脂、蛋白質(zhì)和膽固醇等成分，磷脂約占總脂質(zhì)的0.4%～0.5%，其中磷脂又包括鞘磷脂（sphingomyelin，SM）、磷脂酰膽堿（phosphatidylcholine，PC）、磷脂酰乙醇胺（phosphatidylethanolamine，PE）、磷脂酰絲氨酸（phosphatidylserine，PS）及磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol，PI）等[1]，它們是生物活性物質(zhì)，且具有營(yíng)養(yǎng)功能，對(duì)于嬰兒的大腦、神經(jīng)系統(tǒng)和消化系統(tǒng)的發(fā)育以及認(rèn)知能力有益處，這些物質(zhì)一部分是由乳腺上皮細(xì)胞分泌而生成的，一部分由母乳中攜帶的細(xì)胞產(chǎn)生，還有一些來(lái)源于母體血清。但是由于各種因素，嬰兒不能獲得足夠的母乳，滿(mǎn)足不了自身正常生長(zhǎng)發(fā)育的需求，這就需要嬰兒配方乳粉的供給。

近幾十年來(lái)，嬰兒配方乳粉的研發(fā)都是基于人乳成分，使各種常量營(yíng)養(yǎng)素和微量營(yíng)養(yǎng)素含量與母乳一致。隨著研究的不斷深入，現(xiàn)在人們?cè)絹?lái)越多地關(guān)注模擬人乳結(jié)構(gòu)的嬰兒配方乳粉，以提高脂質(zhì)的消化和吸收。脂肪是嬰兒所需的重要物質(zhì)，母乳中的脂肪可以為新生嬰兒提供大約50%的能量，為嬰兒的生長(zhǎng)發(fā)育提供能量來(lái)源，人乳中平均脂肪含量為3.0～4.5 g/100 mL，并且脂肪對(duì)代謝和一些生理功能起到積極作用，如吸收脂溶性維生素、提供必需的脂肪酸，并作為激素的構(gòu)建塊等[2]。與母乳喂養(yǎng)的嬰兒相比，市售標(biāo)準(zhǔn)配方乳粉喂養(yǎng)的嬰兒在出生后第1年急性中耳炎、胃腸道和呼吸道感染的患病率更高，造成這些差異的部分原因可能是乳脂球膜的成分，補(bǔ)充牛MFGM可以降低配方乳喂養(yǎng)嬰兒的感染發(fā)病率[3]。

1 脂肪球膜中的脂類(lèi)

1.1 磷脂的構(gòu)成與分布

人乳具有獨(dú)特的脂質(zhì)結(jié)構(gòu)，它以分散的脂肪球形式存在，被磷脂膜包裹著形成脂肪滴，這是由乳腺細(xì)胞的產(chǎn)生和分泌的方式所形成的。乳汁脂肪的分泌開(kāi)始于乳腺細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，脂肪在乳腺內(nèi)聚合成脂滴，這些脂滴被運(yùn)送到細(xì)胞的頂端質(zhì)膜，被膜包住，然后被擠壓掉分泌出來(lái)[4]。

MFGM是一種3 層膜結(jié)構(gòu)，相對(duì)較薄，厚度約為8～10 nm，MFGM含有磷脂、蛋白質(zhì)和膽固醇等成分，磷脂約占總脂肪含量的0.4%～1.0%，其中磷脂又包括SM、PC、PE、PS及PI等，其中SM含量最高約占（35.01±3.31）%，PC占（28.57±2.61）%，PE占（28.71±2.48）%，PS占（4.44±0.80）%，PI約占（3.26±0.83）%[5]。MFGM極性脂質(zhì)呈不對(duì)稱(chēng)分布，PC和SM主要分布在細(xì)胞的外層膜，而PE、PI和PS則集中在內(nèi)表面[6]，這種分布對(duì)這種高度復(fù)雜的生物膜的微觀結(jié)構(gòu)有很大影響，既能穩(wěn)定乳脂球的脂質(zhì)核心，又防止了脂質(zhì)核心被脂肪酶酶解。磷脂是MFGM的重要結(jié)構(gòu)組分，具有營(yíng)養(yǎng)和功能特性，例如，SM和PC對(duì)嬰兒的神經(jīng)和大腦發(fā)育過(guò)程起重要作用，能夠抵御感染[7]，新生兒大約17%的膽堿（用于器官生長(zhǎng)和膜生物合成）來(lái)自這些脂質(zhì)[8]。膽堿對(duì)正常脂質(zhì)的代謝有非常大的貢獻(xiàn)，對(duì)正常肝功能和神經(jīng)功能的維護(hù)、正常同型半胱氨酸的代謝、認(rèn)知功能及大腦和神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育均有積極作用[9]。

人乳脂肪球的直徑分布范圍較廣，為0.1～15.0 μm，平均直徑為3～5 μm。而嬰兒配方乳粉中脂質(zhì)的結(jié)構(gòu)形式主要是蛋白膜包裹著的小脂肪滴，脂肪滴的平均直徑約為0.4 μm[10]。包裹于脂肪球外面的膜相對(duì)于里面的乳脂球來(lái)說(shuō)是一種乳化劑，磷脂是母乳脂肪球的主要乳化劑，而嬰兒配方乳粉中只有一層蛋白質(zhì)膜，蛋白質(zhì)是脂肪球的主要乳化劑，乳化劑的類(lèi)型及脂肪滴的大小可能會(huì)影響脂肪的分解[11]。有研究設(shè)計(jì)4 種不同類(lèi)型的乳化液[12]：MFGM極性脂質(zhì)（milk fat globule membrane polar lipid，MPL）包裹著的大脂滴（粒徑約為4 μm）、MFGM MPL包裹著的小脂滴（粒徑約為0.35 μm）、酪蛋白（casein，CN）包裹著的大脂滴（粒徑約為4 μm）和CN包裹著的小脂滴（粒徑約為0.4 μm），建立嬰兒體外消化模型，觀察它們?cè)谙^(guò)程中的變化。結(jié)果表明，在胃消化過(guò)程中，相對(duì)于CN包裹著的液滴，由MPL包裹著的液滴表現(xiàn)出較低的脂肪分解率，但是在后面的消化過(guò)程中，MPL包裹的脂滴穩(wěn)定性高，且脂肪酸釋放率也高，這可能是由于脂滴外面包裹層不同。通常認(rèn)為，小脂滴的消化率比大脂滴要高，但是與界面組成相比，粒徑的大小對(duì)胃腸道消化的影響相對(duì)較小。因此，嬰兒配方乳粉的研發(fā)不僅僅需要成分與母乳相近，更重要的是乳滴的大小和結(jié)構(gòu)，這對(duì)嬰兒的消化吸收尤其重要。

1.2 脂肪酸的種類(lèi)

人乳中有200多種脂肪酸，其中油酸、亞油酸和棕櫚酸是主要的脂肪酸，而棕櫚酸又是主要的飽和脂肪酸（saturated fatty acids，SFAs），占人乳中總脂肪酸的20%～25%，PC、PI和PS中SFAs和不飽和脂肪酸（unsaturated fatty acids，UFAs）的分布相似。PE中UFAs較多（約65%），SM中SFAs含量較高（70%～80%）。棕櫚酸（C16:0）是PC中的主要脂肪酸，硬脂酸（C18:0）是PE、PI和PS中的主要脂肪酸，而黃酮酸（C22:0）是SM中的主要脂肪酸[13-14]。

研究證明，Sn-2位置上的棕櫚酸更容易被吸收[15-16]，脂肪酸的區(qū)域分布對(duì)它們的可用性有很大影響。嬰兒配方乳粉中脂肪酸的來(lái)源大多是植物油，而植物油中的棕櫚酸與母乳中的棕櫚酸存在明顯的立體差異。植物油中的棕櫚酸主要在Sn-1和Sn-3位置酯化，人乳中的棕櫚酸主要位于Sn-2位置上[17-18]。嬰兒經(jīng)?；脊δ苄阅c胃疾病，如便秘，這可能與脂肪的種類(lèi)和結(jié)構(gòu)有關(guān)[19]。研究人員分別用高含量棕櫚油配方乳粉、低含量棕櫚油配方乳粉及標(biāo)準(zhǔn)配方乳粉喂養(yǎng)嬰兒，發(fā)現(xiàn)低含量棕櫚油配方乳粉喂養(yǎng)的嬰兒排便頻率更高，且更軟[20]。

在脂質(zhì)胃腸道消化過(guò)程中，因胰脂肪酶專(zhuān)一性水解Sn-1和Sn-3位置的脂肪酸，使得配方乳粉中的SFA棕櫚酸釋放，而游離的棕櫚酸易與鈣離子和鎂離子結(jié)合生成不溶性的復(fù)合物，導(dǎo)致嬰兒便秘的頻率增加，且使得鈣離子流失。母乳中棕櫚酸主要位于Sn-2位置，經(jīng)胃腸道消化后，變成Sn-2形式的單甘油酯，它們?nèi)芙舛雀咔也荒芘c鈣、鎂形成不溶性皂。因此用母乳喂養(yǎng)的嬰兒能夠減少便秘的發(fā)生，且有利于對(duì)鈣、鎂的吸收[21-22]。

研究人員越來(lái)越致力于生產(chǎn)與母乳相似的嬰兒配方乳粉，但是在極性脂質(zhì)（polar lipid，PL）的含量和脂肪酸分布方面仍存在差異，這些差異可能意味著喂養(yǎng)配方乳粉與喂養(yǎng)母乳的生物學(xué)意義不同。

2 嬰兒配方乳粉中磷脂的應(yīng)用

2.1 新型嬰兒配方乳粉的研究與開(kāi)發(fā)

為模擬人乳中這種特殊的脂質(zhì)結(jié)構(gòu)，Gallier等[23]分別對(duì)標(biāo)準(zhǔn)嬰兒配方乳粉、新型配方乳粉和母乳進(jìn)行測(cè)定和比較，分別測(cè)定粒徑、脂肪滴界面的組分和結(jié)構(gòu)及脂肪球的結(jié)構(gòu)。新型嬰兒配方乳粉中加入磷脂，使其包裹于乳滴外表面，同時(shí)改善加工工藝，使得乳滴大小與人乳相近。結(jié)果表明，人乳脂滴的平均粒徑為4.2 μm，新型配方乳粉的脂滴平均粒徑為4.3 μm，而普通配方乳粉的為0.4 μm，可知新型配方乳粉與人乳基本無(wú)差異，而與普通配方乳粉有顯著差異。由共聚焦激光掃描顯微鏡和透射電子顯微鏡測(cè)定可知，人乳脂肪球表面有一層極薄的蛋白層，磷脂橫向分布在有序相中，有序相中包括鞘磷脂和膽固醇，染色劑Rd-DOPE不能插入其中，顯示黑色陰影；而在無(wú)序相中，主要包括甘油磷脂，Rd-DOPE可以浸入其中，顯示紅色。利用熒光凝結(jié)素WGA進(jìn)行染色，結(jié)果表明，人乳中糖蛋白和糖脂存在于無(wú)序相中。但在普通配方乳粉中，界面表層基本是蛋白質(zhì)，幾乎沒(méi)有脂質(zhì)，且膽固醇和鞘磷脂含量也很少。

新型配方乳粉與母乳的微觀結(jié)構(gòu)差異性并不顯著，觀察到新型配方乳粉和人乳中均有膽固醇及膽固醇與鞘磷脂結(jié)合的片段，這些片段可能與嬰兒的健康和成年后膽固醇的攝入量有關(guān)。在嚙齒動(dòng)物研究實(shí)驗(yàn)中，小鼠從嬰兒時(shí)期開(kāi)始喂養(yǎng)這種新型配方乳粉，一直持續(xù)42 d，后期可以觀察到小鼠在青春期和成年期攝入中高度脂肪的西式飲食時(shí)，發(fā)生肥胖的程度大大減少[24]。

2.2 對(duì)認(rèn)知能力的影響

Timby等[25]進(jìn)行人體實(shí)驗(yàn)研究，選取160 名年齡小于2 個(gè)月的嬰兒，80 名嬰兒隨機(jī)喂養(yǎng)分別添加MFGM的實(shí)驗(yàn)配方乳粉（EF組）和普通配方乳粉（SF組），一直喂養(yǎng)至6 個(gè)月，其余80 名嬰兒進(jìn)行母乳喂養(yǎng)（BFR組），作為對(duì)照。每100 mL實(shí)驗(yàn)配方乳，其能量、蛋白質(zhì)、磷脂和膽固醇含量分別為251 kJ、1.2 g、70 mg和8 mg，每100 mL普通配方乳，其能量、蛋白質(zhì)、磷脂和膽固醇含量分別為276 kJ、1.27 g、30 mg和4 mg。12 個(gè)月齡時(shí)用Bayley嬰幼兒發(fā)展評(píng)估量表（第3版）進(jìn)行評(píng)分，結(jié)果表明，EF組嬰兒的認(rèn)知評(píng)分為（105.8±9.2） 分，高于SF組的（101.8±8.0） 分，而與BFR組無(wú)顯著差異（（106.4±9.5） 分；P=0.73）。因此認(rèn)為，對(duì)2～6 個(gè)月的嬰兒喂養(yǎng)添加MFGM的配方乳粉，可以減少乳粉喂養(yǎng)和母乳喂養(yǎng)嬰兒在12 個(gè)月齡時(shí)認(rèn)知發(fā)育上的差異。同時(shí)，對(duì)他們的生長(zhǎng)情況進(jìn)行評(píng)估，分別測(cè)量體質(zhì)量、體長(zhǎng)和頭圍，3 組的測(cè)量結(jié)果并沒(méi)有顯著差異，均符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。這一結(jié)果可能是某一個(gè)單因素引起的，如唾液酸、神經(jīng)節(jié)苷、鞘磷脂、膽堿或膽固醇，也可能是2 種或幾種因素共同作用引起的。

Brink等[26]利用小鼠幼崽作為評(píng)估模型，評(píng)估MFGM在行為和認(rèn)知方面的作用。選取10 只正常發(fā)育幼鼠（N組）和16 只有缺陷幼鼠（R組），從出生第2天開(kāi)始，每天以口服的方式喂養(yǎng)添加MFGM或不添加脂肪的牛乳，喂食量為100 mg/kg。一部分一直喂養(yǎng)到第13天，然后進(jìn)行基因表達(dá)和蛋白表達(dá)量的測(cè)定。結(jié)果表明：MFGM被證明可以增加N組和R組幼鼠大腦功能相關(guān)基因的mRNA表達(dá)，包括腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子；另一部分一直喂養(yǎng)到第21天，對(duì)幼鼠進(jìn)行認(rèn)知測(cè)試（迷宮和回避），不含脂質(zhì)的喂養(yǎng)組中，正常發(fā)育幼鼠的得分比有缺陷的幼鼠要高，含有MFGM成分的喂養(yǎng)組中，有缺陷幼鼠的得分與正常發(fā)育幼鼠的得分相差不大。這可能是由于MFGM通過(guò)早期調(diào)節(jié)與大腦功能有關(guān)的基因，在后來(lái)的認(rèn)知發(fā)展中發(fā)揮作用。

2.3 對(duì)嬰兒生長(zhǎng)發(fā)育的益處

研究表明，在6～11 月齡時(shí)，補(bǔ)充添加MFGM的食物對(duì)腹瀉有好處，在學(xué)齡前兒童的飲食中補(bǔ)充MFGM能改善發(fā)熱狀況[27]，用添加有神經(jīng)節(jié)苷等復(fù)雜脂類(lèi)的配方乳粉喂養(yǎng)嬰兒，他們?cè)谑植亢脱蹍f(xié)調(diào)方面得分較高，表現(xiàn)出較高的智商[28]。

Tanaka等[29]進(jìn)行一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，將24 名出生體質(zhì)量低于1.5 kg的早產(chǎn)兒隨機(jī)分為2 組，強(qiáng)化組喂食SM強(qiáng)化乳（SM占乳磷脂的20%），對(duì)照組喂食普通乳（SM占乳磷脂的13%）。持續(xù)跟蹤18 個(gè)月，結(jié)果表明，強(qiáng)化組的BSID-Ⅱ行為評(píng)分、Fagan評(píng)分和視覺(jué)誘發(fā)電位潛伏期等指標(biāo)均優(yōu)于對(duì)照組。SM可能會(huì)彌補(bǔ)因母乳不足而造成的神經(jīng)發(fā)育缺陷，對(duì)神經(jīng)發(fā)育具有積極作用。

此外，Motouri等[30]以口服方式，用SM喂養(yǎng)小鼠，結(jié)果表明，SM能促進(jìn)小鼠腸道的成熟。神經(jīng)節(jié)苷脂也被認(rèn)為在腸道微生物群組成和腸道免疫中發(fā)揮著重要作用，從而在抵御感染中發(fā)揮重要作用。MFGM中的糖蛋白丁糖苷、乳黏連素和黏液部分在體外具有抗病毒作用，而低聚糖可抑制多種細(xì)菌（包括肺炎球菌）與黏膜的結(jié)合，其脂質(zhì)和蛋白質(zhì)成分在體外均具有抗癌作用[31]。

2.4 新型嬰兒配方乳粉的安全性評(píng)估

Claumarchirant等[32]對(duì)市場(chǎng)上添加MFGM的嬰兒配方乳粉中的PL進(jìn)行測(cè)定和評(píng)估，并且對(duì)嬰兒的攝入情況進(jìn)行評(píng)估。分別取65 位哺乳期女性（分別來(lái)自西班牙沿海和中部地區(qū)）的初乳（0 個(gè)月）、過(guò)渡乳（約0.5 個(gè)月）和1、3、6、9、12 個(gè)月的乳汁，分別提取這些樣品中的脂質(zhì)部分，利用高效液相色譜法、蒸發(fā)光散射儀、薄層色譜-光密度及質(zhì)譜法測(cè)定。結(jié)果表明：整個(gè)哺乳期人乳中極性脂質(zhì)含量及極性脂質(zhì)亞類(lèi)的含量是變動(dòng)的，其中過(guò)渡乳中含量最多，但是，在不同的地理區(qū)域人乳中觀察到PE和SM的相對(duì)含量沒(méi)有明顯差異，而在沿海區(qū)域，人乳中PI、PS和PC的含量高于中部地區(qū)；同時(shí)對(duì)市場(chǎng)上的嬰兒配方乳粉進(jìn)行評(píng)估發(fā)現(xiàn)，添加MFGM配制成的嬰兒配方乳粉中，PL含量最高，表明MFGM是PL的良好來(lái)源；在母乳喂養(yǎng)的嬰兒中，PL的最高攝入量對(duì)應(yīng)于過(guò)渡乳（約0.5 個(gè)月），而對(duì)于嬰兒配方乳粉，最高攝入量在哺乳期的第5個(gè)月，其中添加MFGM的乳粉攝入量最多，這可能是由于它的PL含量相比于其他種類(lèi)的配方乳粉是最高的。

MFGM中蛋白質(zhì)約占牛乳中總蛋白質(zhì)的1%～2%，組成MFGM的大部分蛋白質(zhì)都是糖蛋白，包括黏液蛋白、乳糖蛋白和乳鐵蛋白等。MFGM的脂質(zhì)部分主要由極性脂質(zhì)組成，包括磷脂和糖苷脂類(lèi)。MFGM中的這些生物活性成分在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育、免疫功能和消化方面發(fā)揮重要作用[33-34]，但這些成分在嬰兒配方乳粉中的含量低于母乳?？紤]到MFGM的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)組分在嬰兒發(fā)育中的潛在作用，在嬰兒配方乳粉中添加MFGM成分將會(huì)增加配方乳粉的整體生物活性，并可能縮小傳統(tǒng)嬰兒配方乳粉與母乳之間的營(yíng)養(yǎng)差距。

Billeaud等[35]在嬰兒出生14 d時(shí)，隨機(jī)喂養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)嬰兒配方乳粉（對(duì)照組）、富含MFGM脂質(zhì)（MFGM-L）的配方乳粉（恒天然合作集團(tuán)有限公司，奧克蘭，新西蘭）或富含MFGM蛋白（MFGM-P）的標(biāo)準(zhǔn)配方乳粉（Lacprodan MFGM-10），喂養(yǎng)至4 個(gè)月。結(jié)果表明：與對(duì)照組相比，MFGM-L組和MFGM-P組嬰兒的體質(zhì)量增加差異不大；在身長(zhǎng)、頭圍、發(fā)病率及磷脂、代謝標(biāo)志物和免疫標(biāo)志物的測(cè)量中，組間差異也很小；配方乳粉的耐受性根據(jù)嬰兒每3 d的喂食過(guò)程中，關(guān)于吐痰、嘔吐、哭泣、煩躁或絞痛的報(bào)告來(lái)確定，3 組間的差異也不大；MFGM中的蛋白質(zhì)成分和脂質(zhì)成分均對(duì)嬰兒的生長(zhǎng)發(fā)育起到積極作用，且都在安全評(píng)估范圍內(nèi)。

3 結(jié) 語(yǔ)

MFGM已經(jīng)成為一個(gè)復(fù)雜的因素，可以解釋母乳喂養(yǎng)和配方乳粉喂養(yǎng)嬰兒之間的一些差異。母乳喂養(yǎng)的嬰兒比配方乳粉喂養(yǎng)的嬰兒能夠攝入更多的MFGM成分，但采用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的配方乳粉多添加植物油脂，MFGM成分被植物油取代，嬰兒不能及時(shí)獲取這些成分。隨著乳制品技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，MFGM濃縮物現(xiàn)在已經(jīng)可以在商業(yè)上獲得，并且可以作為包括嬰兒配方乳粉在內(nèi)的食品的添加劑，補(bǔ)充MFGM的嬰幼兒配方乳粉已在多個(gè)國(guó)家上市。但是仍然存在一些不確定因素，關(guān)于MFGM成分功能性和營(yíng)養(yǎng)性的論證仍然相當(dāng)有限，沒(méi)有足夠的證據(jù)來(lái)說(shuō)明使用何種來(lái)源的MFGM成分、以何種添加量添加，沒(méi)有足夠的證據(jù)表明MFGM成分能夠普遍性地添加至嬰兒配方乳粉中，這仍需要進(jìn)一步的探究，是未來(lái)嬰兒配方乳粉研發(fā)時(shí)需要解決的重要問(wèn)題。