乳脂肪球膜與嬰幼兒健康研究進(jìn)展

揭良，蘇米亞

乳業(yè)生物技術(shù)國家重點實驗室，上海乳業(yè)生物工程技術(shù)研究中心，光明乳業(yè)股份有限公司乳業(yè)研究院（上海 200436）

乳脂肪球以一種微小的球狀物存在于乳中，外面被一層很薄的膜所包圍，這層膜被稱為乳脂肪球膜（milk fat globule membrane，MFGM），它的橫截面在10～20 nm。MFGM是由磷脂、鞘脂及多種蛋白質(zhì)組成的復(fù)雜三層結(jié)構(gòu)，其中蛋白質(zhì)占25%～60%[1]。它獨特存在于哺乳動物乳中，包括人乳和牛乳，這使得MFGM在乳中是獨一無二的，而在非乳制品中是不存在的。MFGM是母乳中眾多有益物質(zhì)的一種[2]。越來越多的證據(jù)表明MFGM及其成分支持嬰幼兒的生長發(fā)育及免疫系統(tǒng)，這是由于脂質(zhì)（如磷脂和鞘磷脂）的存在，以及豐富的糖基化和非糖基化蛋白質(zhì)[3]。大量臨床和動物研究顯示MFGM可以對免疫、大腦發(fā)育、腸道功能、代謝和認(rèn)知產(chǎn)生多種積極的健康影響[4-5]。在嬰兒配方奶粉（IF）中添加MFGM從而使產(chǎn)品更接近母乳的組成和功能似乎是一種趨勢。

MFGM在嬰幼兒營養(yǎng)和預(yù)防一些疾病方面具有潛在的重要作用。相比母乳喂養(yǎng)，配方奶粉喂養(yǎng)的嬰兒MFGM攝入量要低得多，配方奶粉喂養(yǎng)較低的MFGM攝入量是由于IF用植物油代替了部分牛奶脂肪，且生產(chǎn)工藝均質(zhì)使剩下的部分牛乳脂肪球膜被破壞。因此將MFGM添加到IF中可以為嬰幼兒在神經(jīng)和認(rèn)知發(fā)育提供重要的營養(yǎng)物質(zhì)。MFGM可以預(yù)防一些疾病，包括心血管疾病、骨代謝受損、皮膚、大腸桿菌感染，以及年齡相關(guān)疾病如認(rèn)知能力下降和肌肉喪失。近年來隨著生產(chǎn)技術(shù)的突破，國外以牛乳為原料制備的富含MFGM的產(chǎn)品已作為營養(yǎng)強化劑添加入IF中[6]。

回顧最近關(guān)于MFGM研究的文獻(xiàn)，重點關(guān)注MFGM的來源、主要成分及其對嬰幼兒健康具有的不同方面的功效，尤其是IF中添加MFGM對嬰幼兒健康影響的臨床研究。

1 乳脂肪球膜的成分和來源

乳脂主要由甘油三酯組成，在乳腺上皮細(xì)胞分泌，并以大小不一的小滴形式存在。在奶牛的乳中，99%以上的脂質(zhì)存在于這些小滴中，這些小滴被稱為乳脂滴（MFG）。這些小乳脂滴在向根尖細(xì)胞膜移動的過程中不斷增大，并被擠入肺泡腔內(nèi)。在擠壓過程中，小乳球滴被細(xì)胞膜包裹，形成MFGM。MFGM具有高度的結(jié)構(gòu)，并含有獨特的乳脂肪球膜蛋白和極性脂質(zhì)[7]。動物乳中的蛋白質(zhì)主要分為乳清蛋白、酪蛋白、乳脂球膜蛋白三大類。乳脂肪球膜蛋白占乳蛋白總含量的1%～4%，其中主要包含凝乳集素、嗜乳脂蛋白、還原酶、脂肪酸結(jié)合蛋白等。乳脂肪球膜蛋白已被報道在各種細(xì)胞中發(fā)揮重要作用[8]。極性脂質(zhì)包括磷脂（括磷脂酰膽堿、神經(jīng)鞘磷脂、磷脂酰絲氨酸、磷脂酰乙醇胺和磷脂酰肌醇）和鞘磷脂類（神經(jīng)節(jié)苷脂）。磷脂是腦細(xì)胞生物膜的主要成分，神經(jīng)節(jié)苷脂是一類含有唾液酸的鞘糖脂。

生產(chǎn)技術(shù)的突破使MFGM商業(yè)化產(chǎn)品得以實現(xiàn)，破壞乳脂球天然乳劑的穩(wěn)定性是生產(chǎn)富含乳脂球膜成分的大多數(shù)商業(yè)生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)[9]。如圖1所示，富含MFGM成分的產(chǎn)品主要可以通過兩種方法獲得：一是稀奶油通過牛奶脫脂獲得的營養(yǎng)成分，它構(gòu)成了無水乳脂肪和黃油的原料；酪乳是稀奶油生產(chǎn)黃油的副產(chǎn)物，含有大部分MFGM成分；二是奶酪制作產(chǎn)生的奶酪乳清，是奶酪制造過程中的副產(chǎn)品，也被認(rèn)為是MFGM成分的潛在來源，因為它含有少量脂肪，主要由牛奶的少量脂質(zhì)和MFGM組成。離心分離去掉脂質(zhì)到乳清濃縮蛋白液后，通過微濾去掉乳清蛋白液中的小分子物質(zhì)蛋白如α乳白、β乳球、糖巨肽等，被截留的膜濃縮物主要為MFGM、蛋白、磷脂等，通過噴霧干燥或者膜分離最后得到富含MFGM的乳清蛋白粉[10]。

圖1 乳脂肪球膜加工工藝

2 乳脂肪球膜的功能性

MFGM的功能性研究兩個主要方面：一方面是它含有的組成成分包括乳鐵蛋白脂肪球膜蛋白、免疫球蛋白IgG、神經(jīng)節(jié)苷脂、乳磷脂、唾液酸等功能性的食品成分；另一方面是它獨特的結(jié)構(gòu)，使其具有特殊的功能。

2.1 MFGM蛋白的功能特性

根據(jù)來源的不同，25%～70%的MFGM由蛋白質(zhì)組成，MFGM的蛋白組成與分離分析工藝密切相關(guān)，因為并不是所有的蛋白質(zhì)都與MFGM有關(guān)[11]。MFGM蛋白有些是整合蛋白，有些是外周蛋白，還有一些被認(rèn)為只是松散地附著在一起。經(jīng)十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）分離，MFGM分離出7～8條主要條帶。它們主要是黏蛋白、黃嘌呤脫氫酶、糖蛋白、嗜乳脂蛋白等[12]。研究發(fā)現(xiàn)黏蛋白的體外和體內(nèi)具有抗黏附作用，能對輪狀病毒感染起到保護(hù)作用[13]。Harrison[14]報道黃嘌呤脫氫對有害菌有一定的抑菌效果。大量研究報道MFGM改善人體免疫力，這可能和MFGM蛋白中的嗜乳脂蛋白和糖蛋白的存在有關(guān)[15]。同時研究還發(fā)現(xiàn)嗜乳脂蛋白對改善自閉癥行為有一定的影響[17]。糖蛋白如凝乳集素，對腸道病毒感染具有保護(hù)作用[18]。

MFGM蛋白還有一些復(fù)雜的蛋白帶無法鑒定，這些蛋白主要有酶、免疫球蛋白、來自上皮分泌細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)中的蛋白等。這些復(fù)雜的MFGM蛋白也發(fā)揮很重要的生理功能。研究證明MFGM復(fù)雜蛋白具有預(yù)防腹瀉、改善貧血和降低膽固醇吸收等作用[19]。因此MFGM蛋白作為MFGM組成的主要成分，是MFGM多功能的發(fā)揮重要因素之一。

2.2 MFGM脂質(zhì)的功能特性

目前為止，在人乳和牛乳中仍存在許多MFGM脂質(zhì)成分，其結(jié)構(gòu)、功能、作用以及對人體健康的生物學(xué)意義仍有待進(jìn)一步研究。這些成分包括甘油磷脂（如磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇、磷脂酰絲氨酸和鞘磷脂）、糖脂（腦磷脂和神經(jīng)節(jié)磷脂）、膽固醇和其他次要成分[20]。牛乳和人乳中MFGM磷脂和鞘脂類占總?cè)闃O性脂類的60%～70%。在MFGM中存在的主要脂質(zhì)中，磷脂是對于神經(jīng)發(fā)育和大腦功能發(fā)展具有重要的脂質(zhì)[21]。磷脂酰膽堿能夠與體內(nèi)乙酰生成神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿，從而促進(jìn)大腦發(fā)育。乙酰膽堿含量的增加能夠加快大腦神經(jīng)細(xì)胞之間信息的傳遞速度、增強記憶功能、提高大腦活力。鞘磷脂是細(xì)胞膜的關(guān)鍵組成部分，在神經(jīng)系統(tǒng)中高度富集。鞘磷脂與早期髓鞘的形成軌跡有關(guān)，可能與早產(chǎn)兒的神經(jīng)發(fā)育呈正相關(guān)，是細(xì)胞活動的調(diào)節(jié)因子，對大腦和認(rèn)知的發(fā)展非常重要。磷脂酰絲氨酸能夠維持和修復(fù)神經(jīng)細(xì)胞，增強中樞神經(jīng)系統(tǒng)中神經(jīng)生長因子的活性，促進(jìn)乙酰膽堿的生成，刺激多巴胺的釋放，還能為調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫反應(yīng)提供足夠的信號。磷脂酰乙醇胺能夠形成磷脂的非雙分子層，其是哺乳動物發(fā)育所必需的一種多功能磷脂，占哺乳動物細(xì)胞磷脂總量的15%～25%，在神經(jīng)突觸的形成過程中起到重要作用，磷脂酰肌醇起到信息傳遞的功能，因此MFGM脂質(zhì)對大腦發(fā)育的獨特作用使得科研學(xué)者對嬰兒配方奶中補充MFGM特別感興趣。

2.3 MFGM結(jié)構(gòu)的功能特性

MFGM的特殊物理結(jié)構(gòu)對MFGM功能特性也起著重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)MFGM結(jié)構(gòu)會影響餐后脂肪的代謝，MFGM的結(jié)構(gòu)可以調(diào)控嬰幼兒體內(nèi)脂質(zhì)的吸收和脂肪代謝[22]。Oosting等[23]通過小鼠干預(yù)實驗發(fā)現(xiàn)喂養(yǎng)含有類似MFGM的配方乳組的小鼠，其體重、脂肪組織以及胰島素含量均更低，受到高脂飲食的影響較小。而喂養(yǎng)外層乳蛋白包裹著脂滴結(jié)構(gòu)的嬰兒配方乳為對照組的小鼠受到的高脂飲食影響大。

3 MFGM與嬰幼兒健康

嬰幼兒時期的消化系統(tǒng)尚未完全發(fā)育成熟，母乳是最適合嬰幼兒的天然食品，0～6個月嬰兒的營養(yǎng)來源主要是母乳。嬰兒配方乳粉是以牛乳為主要原料，通過添加其他食品原料和營養(yǎng)強化劑來調(diào)節(jié)成分模擬母乳，是母乳的最佳替代品。近年來生產(chǎn)商在嬰幼兒配方中添加了omega-3脂肪酸、乳鐵蛋白和益生菌等成分。這些營養(yǎng)成分都經(jīng)過大量的科學(xué)實驗證實對嬰兒的健康發(fā)育具有一定的益處。而就MFGM而言，近10年也有大量研究MFGM對嬰幼兒腸道健康、免疫、神經(jīng)和認(rèn)知發(fā)育方面研究的報道[5,15-16,24-28]。

大量的臨床數(shù)據(jù)研究已表明（表1），適當(dāng)攝入MFGM強化奶可以有效提高嬰幼兒黏膜免疫系統(tǒng)，進(jìn)而有效地提高人體對于致病菌的耐受性，降低腸道感染風(fēng)險，減少嬰幼兒炎癥的患病率[29]。MFGM抗致病菌的作用可能來自直接殺菌活動或干擾病原體粘附腸道上皮細(xì)胞，從而防止這些病原體進(jìn)入人體，導(dǎo)致諸如感染引起的腹瀉和炎癥等不良反應(yīng)。國外學(xué)者針對6～11個月的嬰兒研究顯示，嬰兒通過每天強化MFGM嬰兒配方奶粉24個月可以顯著減少腹瀉[18]。另外，針對健康足月兒的研究顯示，強化乳脂肪球膜的嬰兒配方奶粉可以降低嬰幼兒急性耳炎發(fā)生率，與母乳喂養(yǎng)相比，能夠減少退燒藥的使用，表明強化MFGM的嬰兒配方奶粉可以降低感染風(fēng)險[19]。進(jìn)一步地，針對嬰幼兒（包含早產(chǎn)兒、足月兒）的研究數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)母乳喂養(yǎng)和配方奶喂養(yǎng)的嬰兒在某些認(rèn)知結(jié)果上存在差異。而喂養(yǎng)MFGM強化配方奶的嬰幼兒能夠增加手眼協(xié)調(diào)性，操作智商和常規(guī)智商的分?jǐn)?shù)，與母乳喂養(yǎng)相比分?jǐn)?shù)接近，高于對照組（普通嬰兒配方奶）嬰兒的分?jǐn)?shù)[24-25]。以上這些數(shù)據(jù)都充分說明嬰幼兒攝入MFGM強化配方奶有利于其神經(jīng)及認(rèn)知發(fā)育和免疫健康。將MFGM添加到IF中，能提供持久的認(rèn)知益處，并縮小配方奶和母乳喂養(yǎng)嬰兒之間的差距。

表1 MFGM強化配方粉臨床試驗

此外MFGM添加到嬰兒配方奶粉中是安全的。Claude等[30]對199名嬰兒補充MFGM的安全性進(jìn)行了評估，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對照配方組和MFGM-1、MFGM-2組（濃度不同）在體重、身高、頭圍的增長沒有顯著差異。血漿膽固醇和磷脂含量也沒有顯著差異，耐受性良好。

4 結(jié)語與展望

MFGM是基于過去幾十年在母乳成分和嬰兒營養(yǎng)需求方面取得的巨大成就而逐步發(fā)展起來的。鑒于適當(dāng)?shù)膵雰籂I養(yǎng)對整個兒童時期及以后的健康和發(fā)展的重要作用，對乳脂肪球膜的主要成分、來源、功能及其對嬰幼兒健康影響的臨床研究進(jìn)行綜述。雖然研究者們對MFGM的研究已做了一部分工作，但是其在MFGM的安全性和神經(jīng)認(rèn)知的功能性方面還需更深入的研究，仍需要進(jìn)一步的隨機試驗，以明確MFGM的神經(jīng)認(rèn)知功能和安全性，以便更好地了解補充MFGM在嬰兒喂養(yǎng)中的作用。盡管MFGM的成分現(xiàn)在還不可以在IF中使用，但隨著在臨床研究方面的證據(jù)越來越多，相信在不久的未來MFGM會在嬰幼兒食品中扮演非常重要的角色。