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《母乳低聚糖:功能、法规管理及应用前景》报告线上版发布

母乳是婴儿最理想的食物,纯母乳喂养能满足婴儿6月龄内所需要的全部液体、能量和营养素。母乳低聚糖(human milk oligosaccharides,HMOs)是母乳中继乳糖、脂肪之后的第三大固体成分。HMOs的发现及其结构解析、功能的不断被证实是母乳研究中具有重要意义的里程碑。

为更好地呈现国内外HMOs领域科学研究进展、最新科技成果与应用现状,中国营养学会营养健康研究院牵头编撰《母乳低聚糖:功能、法规管理及应用前景》报告(以下简称《报告》)。《报告》总结了母乳中HMOs结构特点、含量及影响因素;对HMOs促进有益菌生长、抗粘附作用、支持肠道屏障功能,以及对减少腹泻和呼吸道感染、调节肠道菌群、预防食物过敏/湿疹等作用,按临床前研究和临床试验两类,全面进行综述和客观翔实汇总;同时系统梳理与总结了HMOs主要单体或混合物的生产技术、国内外法规管理及市场使用情况。在此基础上,提出了HMOs研发创新重点以及发展措施建议。

《报告》编撰得到国内外营养、食品、法规、风险交流等领域知名专家的指导和帮助,也得到了荷兰皇家帝斯曼集团的大力支持,在此一并表示衷心的感谢。《报告》研究前沿与产业指导并重。不但能帮助该领域从业者详细了解HMOs知识、生产技术、质量管理和法规,同时也希望借此进一步促进政府监管部门、行政审批部门、学术界和产业界之间的交流,推动我国相关领域的高质量发展。


《母乳低聚糖:功能、法规管理及应用前景》报告线上版发布(图1)


《报告》简介


1. 母乳低聚糖的结构特点、含量及其影响因素

母乳中HMOs的含量平均总水平在4g/L到22g/L之间,个别甚至可以超过30 g/L。母乳低聚糖是众多低聚糖的复杂混合物,目前已分离和鉴定出 200 多个HMO结构。根据分子末端连接的单体可以分为中性岩藻糖基化HMOs、中性非岩藻糖基化HMOs和酸性HMOs(图2),在母乳中分别占 64%-72%、17%-21%和 11%-15%(图3)。

《母乳低聚糖:功能、法规管理及应用前景》报告线上版发布(图2)

图2. HMOs的结构多样性举例

aHMOs的还原末端由乳糖基(Galβ1-4Glc)构成,并在此基础上以特定的顺序和糖苷键连接单糖形成多种多样的低聚糖结构;b:在乳糖基上可以通过α1-2α1-3键连接岩藻糖和通过α2-3α2-6键连接唾液酸;c:对于糖链的延伸,乳糖-N-二糖(lacto-N-biose, LNB, Galβ1-3GlcNAc-,1)N-乙酰乳糖胺(N-acetyllactosamine, LacNAc, Galβ1-4GlcNAc-2)可以通过β1-3-β1-6-键与乳糖连接;dI型或II型链可以在不同的环节中被岩藻糖基化;e:延长的核心HMO结构可以在末端位置通过α2-3α2-6键连接唾液酸从而形成结构性异构体。



《母乳低聚糖:功能、法规管理及应用前景》报告线上版发布(图3)

图3. 母乳中低聚糖含量

      

HMOs含量和组成受遗传和非遗传因素影响,包括母亲的分泌型(特定碳水化合物活性基因,如岩藻糖转移酶基因)(图4),哺乳阶段(图5),分娩时的胎龄(足月或早产),以及地理区域等。
《母乳低聚糖:功能、法规管理及应用前景》报告线上版发布(图4)

图4. 四组不同分泌型女性母乳中HMOs及其差异


《母乳低聚糖:功能、法规管理及应用前景》报告线上版发布(图5)

图5. 不同哺乳期HMOs的含量


2. 母乳低聚糖的生理功能

HMOs在婴幼儿生长发育中有重要作用。人体摄入后,大部分HMOs不能在上消化道被消化和吸收,绝大多数HMOs 完好无损地到达远端小肠和结肠,发挥刺激肠道中有益菌(如双歧杆菌)生长,维持肠道菌群平衡;抑制有害菌生长,结合病原体,降低感染发生率;支持肠道屏障功能;促进免疫发育和潜在的神经发育等作用。

《母乳低聚糖:功能、法规管理及应用前景》报告线上版发布(图6)

  图6. HMOs在支持消化系统健康、免疫力和认知方面的已知有益作用


3. 母乳低聚糖的生产工艺

       由于母乳中HMOs以及HMOs 单体生产的复杂性,目前工业上还不可能模拟天然母乳中HMOs 的多样性,因此HMOs 的使用都是基于单个成分获得批准(除 2’-岩藻糖基乳糖/二岩藻糖基乳糖混合物)。衡量HMO单体是否具有开发及应用价值的主要导向指标有:1)涵盖 HMO 的所有结构类别(包含所有结构组成和尽可能多的结构特点),2)尽可能少的 HMOs 单个成分覆盖最大比例的 HMO 总量,(3)该单体应有大量临床前期和功能研究数据。

       美国、欧盟已批准使用的 HMOs 的生产方式包括化学合成,酶法合成和微生物发酵三种,其中微生物发酵因可实现大规模生产、成本相对较低,是目前工业化生产HMOs 最常用工艺,大肠杆菌菌株为HMOs合成中首选微生物。

《母乳低聚糖:功能、法规管理及应用前景》报告线上版发布(图7)

图7. 微生物生产HMOs概况(a)及利用大肠杆菌采用蔗糖和乳糖生产2’-FL和DFL(b)


4、母乳低聚糖的法规批准及使用情况

      截至2021年12月1日,欧盟和美国已经分别批准了2’-岩藻糖基乳糖(2’-fucosyllactose, 2’-FL)、乳糖-N-新四糖(lacto-N-neotetraose, LNnT)、乳糖N-四糖(lacto-N-tetraose, LNT)、3’-唾液酸乳糖(3’-sialyllactose, 3’-SL)、6’-唾液酸乳糖(6’-sialyllactose, 6’-SL)和3-岩藻糖基乳糖(3-fucosyllactose, 3-FL)6种不同的HMO的单个成分和它们的混合物2’-岩藻糖基乳糖/二岩藻糖基乳糖(2’-fucosyllactose /Difucosyllactose, 2’-FL/DFL)作为新食品原料和“一般公认安全”(GRAS)物质(表1)。澳新也已批准在婴儿配方食品和幼儿配方辅助食品中单独使用2’-FL(微生物发酵生产)或与LNnT(微生物发酵生产)混合使用。《报告》也详细呈现了不同国家和组织批准的HMO在各类食品中的添加量及在婴儿配方奶粉中使用量等。

 表1. 欧盟“新食品原料”和美国“一般公认安全”物质申报和获批企业 

《母乳低聚糖:功能、法规管理及应用前景》报告线上版发布(图8)

(注:“✔”获批, “-”审批中)

        

HMOs在我国按照食品添加剂中的“营养强化剂”实施管理。近期,国家食品安全风险评估中心对 2’-FL(合成法)作为营养强化剂新品种在调制乳品(仅限儿童用乳粉)的用量和使用范围公开征求了意见。

       目前,国际上添加 HMOs 的产品主要是一段和二段配方奶粉/配方奶;其次是针对儿童和成人群体消化健康相关的膳食补充剂与功能性食品,主要为益生菌粉剂。这对于我国也具有非常重要的借鉴意义,可见的未来,婴幼儿配方食品也会是我国重点和主要应用领域。

附件:

《母乳低聚糖:功能、法规管理及应用前景》报告线上版发布(图9)《母乳低聚糖:功能、法规管理及应用前景》.pdf