乳脂肪球膜中的脂類及其在嬰兒配方乳粉中的應用

鄭 姍，于景華,*，劉曉輝，駱志剛

（1.天津科技大學食品工程與生物技術學院，天津 300457；2.北京銀河路經貿有限公司，北京 100029）

母乳被認為是嬰兒喂養的黃金標準，為嬰兒的成長發育提供了理想的營養物質，包含平衡的營養素、生長因子、免疫成分等，有利于嬰兒消化系統和免疫系統的發育。人乳具有獨特的脂質結構：脂肪球是由3 層膜結構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、蛋白質和膽固醇等成分，磷脂約占總脂質的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，且具有營養功能，對于嬰兒的大腦、神經系統和消化系統的發育以及認知能力有益處，這些物質一部分是由乳腺上皮細胞分泌而生成的，一部分由母乳中攜帶的細胞產生，還有一些來源于母體血清。但是由于各種因素，嬰兒不能獲得足夠的母乳，滿足不了自身正常生長發育的需求，這就需要嬰兒配方乳粉的供給。

近幾十年來，嬰兒配方乳粉的研發都是基于人乳成分，使各種常量營養素和微量營養素含量與母乳一致。隨著研究的不斷深入，現在人們越來越多地關注模擬人乳結構的嬰兒配方乳粉，以提高脂質的消化和吸收。脂肪是嬰兒所需的重要物質，母乳中的脂肪可以為新生嬰兒提供大約50%的能量，為嬰兒的生長發育提供能量來源，人乳中平均脂肪含量為3.0～4.5 g/100 mL，并且脂肪對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，并作為激素的構建塊等[2]。與母乳喂養的嬰兒相比，市售標準配方乳粉喂養的嬰兒在出生后第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，補充牛MFGM可以降低配方乳喂養嬰兒的感染發病率[3]。

1 脂肪球膜中的脂類

1.1 磷脂的構成與分布

人乳具有獨特的脂質結構，它以分散的脂肪球形式存在，被磷脂膜包裹著形成脂肪滴，這是由乳腺細胞的產生和分泌的方式所形成的。乳汁脂肪的分泌開始于乳腺細胞內質網，脂肪在乳腺內聚合成脂滴，這些脂滴被運送到細胞的頂端質膜，被膜包住，然后被擠壓掉分泌出來[4]。

MFGM是一種3 層膜結構，相對較薄，厚度約為8～10 nm，MFGM含有磷脂、蛋白質和膽固醇等成分，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極性脂質呈不對稱分布，PC和SM主要分布在細胞的外層膜，而PE、PI和PS則集中在內表面[6]，這種分布對這種高度復雜的生物膜的微觀結構有很大影響，既能穩定乳脂球的脂質核心，又防止了脂質核心被脂肪酶酶解。磷脂是MFGM的重要結構組分，具有營養和功能特性，例如，SM和PC對嬰兒的神經和大腦發育過程起重要作用，能夠抵御感染[7]，新生兒大約17%的膽堿（用于器官生長和膜生物合成）來自這些脂質[8]。膽堿對正常脂質的代謝有非常大的貢獻，對正常肝功能和神經功能的維護、正常同型半胱氨酸的代謝、認知功能及大腦和神經系統發育均有積極作用[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的結構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于里面的乳脂球來說是一種乳化劑，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膜，蛋白質是脂肪球的主要乳化劑，乳化劑的類型及脂肪滴的大小可能會影響脂肪的分解[11]。有研究設計4 種不同類型的乳化液[12]：MFGM極性脂質（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，觀察它們在消化過程中的變化。結果表明，在胃消化過程中，相對于CN包裹著的液滴，由MPL包裹著的液滴表現出較低的脂肪分解率，但是在后面的消化過程中，MPL包裹的脂滴穩定性高，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，粒徑的大小對胃腸道消化的影響相對較小。因此，嬰兒配方乳粉的研發不僅僅需要成分與母乳相近，更重要的是乳滴的大小和結構，這對嬰兒的消化吸收尤其重要。

1.2 脂肪酸的種類

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]，脂肪酸的區域分布對它們的可用性有很大影響。嬰兒配方乳粉中脂肪酸的來源大多是植物油，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?；脊δ苄阅c胃疾病，如便秘，這可能與脂肪的種類和結構有關[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準配方乳粉喂養嬰兒，發現低含量棕櫚油配方乳粉喂養的嬰兒排便頻率更高，且更軟[20]。

在脂質胃腸道消化過程中，因胰脂肪酶專一性水解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合生成不溶性的復合物，導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，經胃腸道消化后，變成Sn-2形式的單甘油酯，它們溶解度更高且不能與鈣、鎂形成不溶性皂。因此用母乳喂養的嬰兒能夠減少便秘的發生，且有利于對鈣、鎂的吸收[21-22]。

研究人員越來越致力于生產與母乳相似的嬰兒配方乳粉，但是在極性脂質（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配方乳粉與喂養母乳的生物學意義不同。

2 嬰兒配方乳粉中磷脂的應用

2.1 新型嬰兒配方乳粉的研究與開發

為模擬人乳中這種特殊的脂質結構，Gallier等[23]分別對標準嬰兒配方乳粉、新型配方乳粉和母乳進行測定和比較，分別測定粒徑、脂肪滴界面的組分和結構及脂肪球的結構。新型嬰兒配方乳粉中加入磷脂，使其包裹于乳滴外表面，同時改善加工工藝，使得乳滴大小與人乳相近。結果表明，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。利用熒光凝結素WGA進行染色，結果表明，人乳中糖蛋白和糖脂存在于無序相中。但在普通配方乳粉中，界面表層基本是蛋白質，幾乎沒有脂質，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構差異性并不顯著，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。在嚙齒動物研究實驗中，小鼠從嬰兒時期開始喂養這種新型配方乳粉，一直持續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，發生肥胖的程度大大減少[24]。

2.2 對認知能力的影響

Timby等[25]進行人體實驗研究，選取160 名年齡小于2 個月的嬰兒，80 名嬰兒隨機喂養分別添加MFGM的實驗配方乳粉（EF組）和普通配方乳粉（SF組），一直喂養至6 個月，其余80 名嬰兒進行母乳喂養（BFR組），作為對照。每100 mL實驗配方乳，其能量、蛋白質、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、磷脂和膽固醇含量分別為276 kJ、1.27 g、30 mg和4 mg。12 個月齡時用Bayley嬰幼兒發展評估量表（第3版）進行評分，結果表明，EF組嬰兒的認知評分為（105.8±9.2） 分，高于SF組的（101.8±8.0） 分，而與BFR組無顯著差異（（106.4±9.5） 分；P=0.73）。因此認為，對2～6 個月的嬰兒喂養添加MFGM的配方乳粉，可以減少乳粉喂養和母乳喂養嬰兒在12 個月齡時認知發育上的差異。同時，對他們的生長情況進行評估，分別測量體質量、體長和頭圍，3 組的測量結果并沒有顯著差異，均符合國際標準。這一結果可能是某一個單因素引起的，如唾液酸、神經節苷、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估模型，評估MFGM在行為和認知方面的作用。選取10 只正常發育幼鼠（N組）和16 只有缺陷幼鼠（R組），從出生第2天開始，每天以口服的方式喂養添加MFGM或不添加脂肪的牛乳，喂食量為100 mg/kg。一部分一直喂養到第13天，然后進行基因表達和蛋白表達量的測定。結果表明：MFGM被證明可以增加N組和R組幼鼠大腦功能相關基因的mRNA表達，包括腦源性神經營養因子；另一部分一直喂養到第21天，對幼鼠進行認知測試（迷宮和回避），不含脂質的喂養組中，正常發育幼鼠的得分比有缺陷的幼鼠要高，含有MFGM成分的喂養組中，有缺陷幼鼠的得分與正常發育幼鼠的得分相差不大。這可能是由于MFGM通過早期調節與大腦功能有關的基因，在后來的認知發展中發揮作用。

2.3 對嬰兒生長發育的益處

研究表明，在6～11 月齡時，補充添加MFGM的食物對腹瀉有好處，在學齡前兒童的飲食中補充MFGM能改善發熱狀況[27]，用添加有神經節苷等復雜脂類的配方乳粉喂養嬰兒，他們在手部和眼協調方面得分較高，表現出較高的智商[28]。

Tanaka等[29]進行一項實驗，將24 名出生體質量低于1.5 kg的早產兒隨機分為2 組，強化組喂食SM強化乳（SM占乳磷脂的20%），對照組喂食普通乳（SM占乳磷脂的13%）。持續跟蹤18 個月，結果表明，強化組的BSID-Ⅱ行為評分、Fagan評分和視覺誘發電位潛伏期等指標均優于對照組。SM可能會彌補因母乳不足而造成的神經發育缺陷，對神經發育具有積極作用。

此外，Motouri等[30]以口服方式，用SM喂養小鼠，結果表明，SM能促進小鼠腸道的成熟。神經節苷脂也被認為在腸道微生物群組成和腸道免疫中發揮著重要作用，從而在抵御感染中發揮重要作用。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菌（包括肺炎球菌）與黏膜的結合，其脂質和蛋白質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估

Claumarchirant等[32]對市場上添加MFGM的嬰兒配方乳粉中的PL進行測定和評估，并且對嬰兒的攝入情況進行評估。分別取65 位哺乳期女性（分別來自西班牙沿海和中部地區）的初乳（0 個月）、過渡乳（約0.5 個月）和1、3、6、9、12 個月的乳汁，分別提取這些樣品中的脂質部分，利用高效液相色譜法、蒸發光散射儀、薄層色譜-光密度及質譜法測定。結果表明：整個哺乳期人乳中極性脂質含量及極性脂質亞類的含量是變動的，其中過渡乳中含量最多，但是，在不同的地理區域人乳中觀察到PE和SM的相對含量沒有明顯差異，而在沿海區域，人乳中PI、PS和PC的含量高于中部地區；同時對市場上的嬰兒配方乳粉進行評估發現，添加MFGM配制成的嬰兒配方乳粉中，PL含量最高，表明MFGM是PL的良好來源；在母乳喂養的嬰兒中，PL的最高攝入量對應于過渡乳（約0.5 個月），而對于嬰兒配方乳粉，最高攝入量在哺乳期的第5個月，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的配方乳粉是最高的。

MFGM中蛋白質約占牛乳中總蛋白質的1%～2%，組成MFGM的大部分蛋白質都是糖蛋白，包括黏液蛋白、乳糖蛋白和乳鐵蛋白等。MFGM的脂質部分主要由極性脂質組成，包括磷脂和糖苷脂類。MFGM中的這些生物活性成分在中樞神經系統的發育、免疫功能和消化方面發揮重要作用[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的蛋白質和脂質組分在嬰兒發育中的潛在作用，在嬰兒配方乳粉中添加MFGM成分將會增加配方乳粉的整體生物活性，并可能縮小傳統嬰兒配方乳粉與母乳之間的營養差距。

Billeaud等[35]在嬰兒出生14 d時，隨機喂養標準嬰兒配方乳粉（對照組）、富含MFGM脂質（MFGM-L）的配方乳粉（恒天然合作集團有限公司，奧克蘭，新西蘭）或富含MFGM蛋白（MFGM-P）的標準配方乳粉（Lacprodan MFGM-10），喂養至4 個月。結果表明：與對照組相比，MFGM-L組和MFGM-P組嬰兒的體質量增加差異不大；在身長、頭圍、發病率及磷脂、代謝標志物和免疫標志物的測量中，組間差異也很??；配方乳粉的耐受性根據嬰兒每3 d的喂食過程中，關于吐痰、嘔吐、哭泣、煩躁或絞痛的報告來確定，3 組間的差異也不大；MFGM中的蛋白質成分和脂質成分均對嬰兒的生長發育起到積極作用，且都在安全評估范圍內。

3 結 語

MFGM已經成為一個復雜的因素，可以解釋母乳喂養和配方乳粉喂養嬰兒之間的一些差異。母乳喂養的嬰兒比配方乳粉喂養的嬰兒能夠攝入更多的MFGM成分，但采用傳統工藝生產的配方乳粉多添加植物油脂，MFGM成分被植物油取代，嬰兒不能及時獲取這些成分。隨著乳制品技術的創新與發展，MFGM濃縮物現在已經可以在商業上獲得，并且可以作為包括嬰兒配方乳粉在內的食品的添加劑，補充MFGM的嬰幼兒配方乳粉已在多個國家上市。但是仍然存在一些不確定因素，關于MFGM成分功能性和營養性的論證仍然相當有限，沒有足夠的證據來說明使用何種來源的MFGM成分、以何種添加量添加，沒有足夠的證據表明MFGM成分能夠普遍性地添加至嬰兒配方乳粉中，這仍需要進一步的探究，是未來嬰兒配方乳粉研發時需要解決的重要問題。