嬰幼兒配方乳粉中蛋白質、脂肪及碳水化合物的調整

文 / 戴智勇 張巖春 劉躍輝 沈國輝 莫紅衛 楊 抑 侯艷梅 潘麗娜 熊尉杰 高玉妹 湖南澳優食品與營養研究院

嬰幼兒配方乳粉的定義為：以類似母乳組成的營養元素為目標，通過添加或提取牛乳中的某些成分，使其組成不但在數量上、質量上而且在生物學功能上都無限接近于母乳的，經過配制和乳粉干燥技術制成的調制乳粉。

調制原則是開發研制具有和母乳相同或相似生理功能的嬰幼兒配方乳粉。第一代和第二代嬰幼兒乳粉主要是在宏觀成分和含量上模擬母乳，而第三代嬰幼兒乳粉主要通過研究人乳中生物活性物質，并將其添加到產品中去，實現了成分模擬向生物活性模擬的過渡，也是未來嬰幼兒乳粉的研究熱點和發展方向。成分模擬主要是通過添加乳清粉調整酪蛋白和乳清蛋白的比例，增加植物油、強化礦物質和重點強化熱敏性維生素。也就是嬰幼兒配方乳粉的蛋白質、脂肪、碳水化合物、礦物元素和維生素母乳化，屬于成分上模擬母乳的第一代和第二代嬰幼兒乳粉產品的調整方法。功能母乳化模擬是通過添加母乳中含有的生物活性物質，如免疫球蛋白、乳鐵蛋白、乳過氧化物酶、溶菌酶刺激生長因子等[1]，以實現生物活性物質的母乳化，從而降低嬰幼兒因食用第一代和第二代產品而產生的免疫力差，易患呼吸道感染、痢疾、腹瀉和肺炎等疾病的風險，并克服嬰幼兒生長遲緩，營養不良和抵抗力差等一系列問題。為了開發成分和功能作用上更加接近母乳的嬰幼兒乳粉，實現生物活性成分的母乳化，現在主要針對乳粉配料的蛋白質、脂肪和碳水化合物等進行全面母乳化模擬，最終達到嬰幼兒乳粉的真正母乳化。

嬰幼兒的熱量需要與成人的熱量需要不同，總體來說，初生嬰兒約為504 kJ/kg體重，而6 個月至1 歲的嬰兒約為420 kJ/kg體重，幼兒階段后每日需要4620～5040 kJ/kg體重。以母乳喂養時，需要蛋白質為2.0 g/kg體重，而以牛乳喂養嬰兒時候，需要蛋白質為3.5 g/kg體重。嬰幼兒需要各種脂肪酸和脂肪類成分，母乳喂養時，約有50%的熱量供給來自于脂肪，其中必需脂肪酸提供量不少于總熱量的1%～3%。嬰幼兒同樣也需要碳水化合物，母乳喂養時，約有50%的熱量供給來自于碳水化合物，嬰幼兒的膳食如果缺乏碳水化合物，則很難避免酮病的發生。

1 蛋白質的調整

人乳和牛乳中蛋白質成分的差別比較大，主要差別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與酪蛋白的比例是90∶10，常乳中乳清蛋白與酪蛋白的比例是60∶40，到泌乳后期，人乳乳清蛋白與酪蛋白的比例是50∶50；牛乳常乳乳清蛋白比酪蛋白的比例是20∶80[2]。從酪蛋白組成上看，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；從乳清蛋白組成上看，人乳乳清蛋白不含β-乳球蛋白，而具有活性的免疫球蛋白、乳鐵蛋白、溶菌酶、血清白蛋白等蛋白質的含量都較高。對于初生6 個月以內的嬰兒來說，9 種必需氨基酸的需要量比成人的高5～10 倍，并且要求氨基酸之間具有合理的比例和模式。與成人不同的是，對于嬰兒來說，組氨酸也是一種必需氨基酸，所以必須補充組氨酸，提高蛋白質的利用率[3]。

1.1 α-乳白蛋白及血清白蛋白

乳清蛋白中為嬰幼兒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營養，但主要作用是免疫保護和抗感染等功能。人乳中的蛋白質有27%是α-乳白蛋白，而牛奶中的α-乳白蛋白僅占全部蛋白質的4%[4]，α-乳白蛋白能提供最接近母乳的氨基酸組合，提高蛋白質的生物利用度，減少蛋白質總量, 從而有效減輕腎臟負擔。α-乳白蛋白還是良好的鈣結合蛋白，也能結合其它無機離子，如鋅、錳、銅、鋁等，促進這些無機離子的吸收利用。α-乳白蛋白的氨基酸組成非常接近人乳，經常被用于嬰幼兒配方奶粉中，以改善蛋白質的消化利用率。同時α-乳白蛋白還含有調節睡眠的神經遞質，有助于嬰兒的睡眠，促進嬰兒的大腦發育。

1.2 β-酪蛋白

因為人乳中只含有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-酪蛋白含量的相對比例更高，所以在嬰幼兒配方奶粉中增加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，提高產品的母乳化程度。而且β-酪蛋白的過敏原性也比牛乳中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產品的過敏原性。

1.3 乳蛋白水解物

乳蛋白水解物一般分為酪蛋白水解物和乳清蛋白水解物2 類。乳蛋白水解的目的主要有提高蛋白質的消化吸收率和降低蛋白質的過敏發生幾率，同時乳蛋白質水解的功能肽類物質會對人體產生各種各樣的功能性調節作用。尤其是對以牛乳為主要食物的嬰幼兒來說，有2%～6%的嬰幼兒對乳蛋白質有一定程度的過敏。牛乳過敏使乳蛋白不能正常地消化吸收，嚴重影響了嬰幼兒的健康成長。目前此類配方主要有乳清蛋白水解配方、酪蛋白-乳清蛋白水解配方、氨基酸等營養素組成的要素配方。雀巢公司生產3 種分別名為 Beba HA、Good Start和NAN HA的部分水解配方奶粉。日本明治乳業株式會社也生產出乳清蛋白水解配方奶粉Nobiyaka。這些產品都提高了產品的可消化吸收性并降低了過敏原性。

1.4 補充某些氨基酸

主要根據人乳和牛乳的氨基酸組成的區別，針對牛乳相對缺乏的氨基酸進行補充，優化蛋白質的氨基酸比例，改善蛋白質的消化吸收和利用率。嬰幼兒奶粉需要重點補充的氨基酸主要有?；撬?、組氨酸和胱氨酸，這些氨基酸在牛乳中的含量與人乳相比相對不足。牛黃酸可以促進大腦發育和增強視力，缺乏時會導致嬰幼兒視網膜功能紊亂，生長發育遲緩和免疫力低下。

1.5 增添功能性蛋白質成分

功能性蛋白質成分主要有免疫球蛋白、乳鐵蛋白、溶菌酶、糖聚肽、酪蛋白磷酸肽、核苷酸。這些功能性成分在母乳中的含量大部分都比牛乳中的高，而且這些成分的功能性作用已經有很多相關的科學研究報道。人乳中含有的SIgA比例較高，而牛乳中IgG的比例較高，SIgA可以抵抗胃腸道中的蛋白酶的分解作用，所以在嬰幼兒奶粉中強化SIgA能夠改善嬰幼兒的免疫力。而且SIgA還能與乳鐵蛋白和溶菌酶協同作用，提高嬰幼兒的抗病能力。乳鐵蛋白不僅是一種很好的氨基酸來源，而且大量的文獻證實，其還是一種具有廣泛生物學作用的調節因子。例如乳鐵蛋白可以通過與腸道細胞乳鐵蛋白受體結合從而抑制細菌在腸道內大量存留并繁殖。通過清除多余的乳鐵蛋白還能阻止氧化傷害，以防止氧化形成的不利的自由基造成的傷害。鐵作為嬰幼兒不可或缺的營養元素，可通過乳鐵蛋白的飽和化得到吸收利用。因此乳鐵蛋白是一種良好的鐵補充劑。溶菌酶主要通過酶反應滅活或殺滅廣譜微生物，達到抑菌抗菌作用。糖聚肽是凝乳酶水解κ-酪蛋白得到的含有糖基化的肽，是一種糖基磷酸肽。它的主要功能是提高機體免疫力，能夠結合霍亂和埃希氏大腸菌的毒素，抑制細菌和病毒的附著，抑制腸道分泌物和促進雙歧桿菌的生長繁殖。酪蛋白磷酸肽（CPP）是用胰酶或胰蛋白酶水解的酪蛋白，經過精制、純化制成，其核心結構為：-Ser（P）－Ser（P）－Ser（P）－Glu－Glu－（Ser：絲氨酸，Glu：谷氨酸，P：磷酸基）。這一結構中的磷酸絲氨酸殘基（－Ser（P）－）成簇存在，在腸道pH值弱堿性環境下帶負電荷，可阻止消化酶的進一步作用，使CPP不會被進一步水解 而在腸中穩定存在。CPP對鈣的吸收作用主要表現為，在中性和弱堿性環境下能與鈣結合，抑制不溶性沉淀的生成，避免鈣的流失，最終因游離鈣濃度的提高而被動吸收。CPP能抑制磷酸鈣沉淀的形成，使游離鈣保持較高的濃度，促進鈣的被動吸收，成為維生素D作為鈣吸收促進劑的又一途徑。對于快速生長發育的嬰幼兒階段，由于體內核苷酸合成是一個限制性因素，因此人乳中富含各種核苷酸對嬰幼兒的生長和免疫力提高是非常有益的。吃母乳的嬰兒抵抗力好，是因為母乳中含有重要的物質——核苷酸，科學家10 多年的潛心研究發現，母乳中的核苷酸含量為72 mg/L，因此眾多嬰幼兒奶粉品牌均添加了與母乳同種、等量的核苷酸，來增強寶寶的抗病能力[5]。

2 脂肪的調整

脂肪的消化吸收也是嬰幼兒營養的重要方面，一般嬰幼兒能夠從母乳脂肪中攝取50%的熱量，但牛乳中能夠消化吸收的脂肪只有66%，仍有33%的脂肪不能消化吸收，既損失了脂肪還降低了鈣、鎂等礦物質及脂溶性維生素的吸收利用。脂肪的消化吸收性因脂肪的結構不同而不同，還因與脂肪酸的組成不同而不同。低級脂肪酸和不飽和脂肪酸比高級脂肪酸和飽和脂肪酸更容易消化吸收。母乳中不飽和脂肪酸含量高并且結構合理，因此嬰幼兒對母乳的消化率比牛乳中脂肪酸消化率高20%～25%[6]。因此，應該從以下幾個方面對嬰幼兒配方奶粉進行母乳化。例如結構化脂肪，添加亞油酸，添加特殊的長鏈脂肪酸如DHA和ARA，控制脂肪中亞油酸和亞麻酸比例等。

2.1 結構化脂肪

人體中膳食甘油三酸酯被內生脂肪酶水解，生產Sn-2 單甘油酯和自由脂肪酸。母乳脂肪或嬰兒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櫚酸，因為棕櫚酸是一種主要的且不易被吸收的成分。自由長鏈飽和脂肪酸的吸收系數較低，例如：棕櫚酸或更長鏈脂肪酸的吸收系數相當低，部分是由于他們的熔點高于體溫（63 ℃左右），在腸道中的pH值條件下，這些脂肪酸趨向于與礦物質，如鈣或鎂形成水合脂肪酸皂化物，從而導致鈣吸收低，能量丟失。結構化脂肪和母乳相似，可確保大量的棕櫚酸（C16:0）處于甘油三酸酯的中間位置上，不會和礦物質形成皂化物的不飽和脂肪酸（C18:1）主要置于甘油三酸酯的第1個和第3 個位置上，保證脂肪更好地被吸收利用并更加接近母乳[7,8]。

2.2 添加亞油酸

在母乳的脂肪中亞油酸平均含量為12.8%，而牛奶中平均含量為2.2%左右，為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適量的亞油酸，一般添加經過改善的具有活性的順式亞油酸，因為這樣的亞油酸和母乳中的同型，特別容易消化吸收，還能增強嬰幼兒對皮炎及其它感染的抗病力。亞油酸可以從玉米胚芽油、椰子油、向日葵油、奶油與豬油等油脂中精煉提取。

2.3 添加DHA和ARA

必需脂肪酸是對生長發育和保持健康必不可少的脂肪酸，主要有Omega3系列的α-亞麻酸和Omega6系列的亞麻酸。亞麻酸分為α-亞麻酸和γ-亞麻酸2 種類型，能在體內轉化成二十二碳六烯酸（DHA）和二十碳五烯酸（EPA）物質。DHA和ARA在人體可以由亞麻酸和亞油酸合成，但嬰幼兒的合成能力遠遠不能滿足機體的需求，特別是對早產兒。因此對早產兒來說，補充足量的DHA和ARA是十分關鍵的。

2.4 控制亞油酸和亞麻酸的比例

不飽和脂肪酸是人體重要的必需脂肪酸，二十二碳六烯酸（DHA）、二十碳五烯酸（EPA）、亞油酸、亞麻酸和花生四烯酸（ARA）是幾種常見的不飽和脂肪酸。研究表明，不飽和脂肪酸對嬰幼兒的發育起著至關重要的作用。不飽和脂肪酸是大腦和腦神經的重要營養成分，能提升嬰兒智力發育指數、提升視力敏銳度，攝入不足將影響記憶力和思維力。

人乳中DHA、EPA、亞油酸、亞麻酸和ARA的含量都要高于牛奶中的含量。所以在嬰幼兒乳粉中強化這些成分是十分必要的。人乳中亞油酸和亞麻酸的比例為（5～15）∶1，關于DHA、EPA和ARA的母乳化原則，比較重要的是盡量減少EPA的含量，提高DHA和ARA的純度，并著重提高ARA的比例，一般ARA與DHA的比例為（2～3）∶1。新的國家標準規定，DHA和ARA的用量分別不超過脂肪總量的0.5%及1.0%，因為如果這類脂肪酸過多，會降低膽固醇的吸收利用，而適量的膽固醇對嬰幼兒腦部發育也是十分必要的，所以不能無限地增加這類物質的含量。

3 碳水化合物的調整

母乳和牛乳中乳糖的差別在于母乳中乳糖含量略高于牛奶，因此在嬰幼兒配方奶粉的配制過程中，應適當提高乳糖的含量，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，其余都是低聚糖類，不含淀粉和其它碳水化合物，因此，嬰幼兒配方奶粉中最好不添加麥芽糊精和淀粉類，以利于嬰幼兒對碳水化合物的消化吸收[11]。如果嬰幼兒奶粉中添加蔗糖，盡管可以提供碳水化合物，但容易引起嬰幼兒齲齒和肥胖癥的發生。因此要優化碳水化合物的構成，要優化乳糖和低聚糖含量，最好不添加蔗糖和麥芽糊精。

母乳中大多數低聚糖的還原端為乳糖，在非還原端含有巖藻糖和唾液酸等功能成分。多種類、相對含量高的復合低聚糖是人乳有別于其它乳的一個顯著特點。低聚糖也可看作可溶性膳食纖維，這是由于這些低聚糖大多數在嬰幼兒腸道內不消化，所以可以作為人乳提供腸道益生菌的益生元成分。低聚糖所含的唾液酸對大腦的發育是必不可少的，可以促進大腦和神經系統的發育[12]。

唾液酸（SA），學名為“N-乙?；窠洶彼帷?，是一種天然存在的碳水化合物。它最初由頜下腺粘蛋白中分離而出，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。人體中，腦的唾液酸含量最高。腦灰質中的唾液酸含量是肝、肺等內臟器官的15 倍。唾液酸的主要食物來源是母乳，也存在于牛奶、雞蛋和奶酪中。在醫學中，含有唾液酸的糖脂叫做神經節苷脂，它在大腦和神經系統的產生和發育中發揮著非常重要的作用。同時，動物試驗研究表明，神經節苷脂水平的降低與早期營養不良和學習能力降低有關，而補充唾液酸可以提高動物的學習行為。足夠的唾液酸供應對于低出生體重兒腦功能的正常發育可能尤其重要。嬰兒出生后，母乳中的唾液酸對于保證他們的正常發育至關重要[13]。

4 結論與展望

母乳中脂肪、碳水化合物含量都高于牛乳，蛋白質卻低于牛乳。通過各種研究發現，母乳中含有很多牛乳和其它畜乳中不含的功能性成分，特別是功能性蛋白質，如乳鐵蛋白和乳白蛋白等。母乳中各種酶類的比例也相對較高，如溶菌酶、脂肪酶等。母乳中脂肪的結構與牛乳中的不同，同時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種低聚糖類，上述差別也給母乳化配方奶粉提出了更高的技術要求和更大的發展空間，以牛乳或羊乳等畜乳為基礎原料的嬰幼兒配方奶粉的開發還有很長一段路要走。

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