人乳营养成分及其生理功能

刘 翠，潘健存，李媛媛，陈 勇，蒋士龙

(黑龙江飞鹤乳业有限公司，北京100015)

母乳又称人乳，是成年女性为哺育下一代而由乳腺分泌产生的汁液。婴儿处于快速生长和发育的阶段，与此同时，由于婴儿在新陈代谢中发挥重要作用的器官发育尚不成熟，因此婴儿对摄入食物的耐受性十分有限，导致婴儿对特定必需营养素有着很高的需求［1］。婴儿时期的营养需求最为关键，营养不足可能会对以后的生长发育及生理功能产生不可逆转的影响［2］。世界卫生组织推荐在婴儿出生后的前6个月，人乳应该作为唯一的营养来源，并在随后的一到两年或更长时间内持续进行母乳喂养［3］。人乳营养丰富、成分复杂，能够满足婴儿的营养需求，对婴儿的生长发育有着独一无二的作用。关于人乳成分的研究从上世纪70年代开始逐渐兴起，研究领域涉及人乳成分种类、含量及其所具有的功能价值。

人乳成分超过2000种，其中300多种是婴儿生长发育必不可少的成分，这些成分的研究与婴儿健康直接相关。人乳蛋白以乳清蛋白为主，而牛乳中酪蛋白所占比重较大，人乳中含有超过400种具有不同功能的蛋白质，α－乳白蛋白可以促进胃肠系统的耐受性和接受性［4］;乳铁蛋白和溶菌酶等能够增强免疫力、降低疾病发生率［5］。人乳中含有多种脂质成分，具有调节婴儿肠道功能、促进脂蛋白代谢、构成生物膜及信号传导通路等作用，显著影响着婴儿的生长发育［6］;人乳中含有超过200种的脂肪酸，其中含有婴儿体内不能合成的必需脂肪酸，如亚油酸、α－亚麻酸及长链不饱和脂肪酸，如花生四烯酸(ARA)、二十二碳六烯酸(DHA)，它们对婴儿大脑及神经发育、体格生长、视力发育发挥着重要作用［7］。人乳中的乳糖不仅是主要的供能物质，还含有丰富的低聚糖类，含量约是牛乳的100倍，具有调节肠道菌群、促进大脑发育等重要作用［8－9］。人乳中矿物质和维生素的含量比例适宜，生物利用率高，能满足婴儿生长发育需要［10］。已有充足证据表明，0～6月龄婴儿的营养供给以纯人乳为最佳;6～12月龄婴儿则在继续人乳喂养的基础上合理添加辅食，但是当无法进行充足人乳喂养时，婴儿需要以人乳组成作为“黄金标准”设计的婴幼儿配方奶粉为食物来满足营养需求。通过研究确定健康人乳成分含量范围或代表值，为婴幼儿膳食营养素参考摄入量研究及配方食品设计提供依据。

从人乳研究进展中可知，进一步认识与了解健康人乳成分含量及其生理功能是人乳研究的基础，也能够为设计婴幼儿配方食品及完善相关标准提供参考依据。本文综述了人乳成分及人乳喂养在婴儿生长发育过程中发挥的重要作用，旨在进一步认识与了解健康人乳成分，改善母乳为“黄金标准”的配方奶粉的质量，促进母乳化的婴幼儿配方奶粉的发展。

1 人乳的营养成分研究

1.1 蛋白质及氨基酸

1.1.1 蛋白质 人乳中蛋白质的种类及含量见表1［11－12］。人乳中乳清蛋白约占总蛋白质的 60% ，α－乳白蛋白和乳铁蛋白是人乳中主要的乳清蛋白。人乳中没有β－乳球蛋白，β－乳球蛋白不易被蛋白酶消化，在婴儿体内不易分解，进而会造成婴儿过敏。IgA是人乳中占主导地位的免疫球蛋白，主要形式是分泌型IgA(SIgA)，除SIgA外，还有其他两种免疫球蛋白:IgG和IgM。SIgA存在于母乳喂养的婴儿肠道内，可与肠道中的细菌毒素和毒素因子等病原微生物特异性结合，从而防止肠道被病原菌侵害，降低婴儿肠道疾病的发生率。临床试验表明，人乳中的SIgA可以修复由贾第鞭毛虫引起的感染［13］。

表1 人乳中蛋白质的种类及含量Table 1 Types and contents of human milk protein

1.1.2 氨基酸组成 氨基酸组成对蛋白质的营养价值影响至关重要，人乳、牛乳及其主要蛋白质的氨基酸组成见表 2［14－16］。人乳 α － 乳白蛋白分子量为14 kDa，是含有123个氨基酸的单链多肽链，含有四个二硫键，与牛乳α－乳白蛋白氨基酸序列同源性为74%。α－乳白蛋白中色氨酸(4%～5%)、赖氨酸(10.9%)和半胱氨酸(5.8%)含量相对较高［14］。色氨酸是婴幼儿配方奶粉中的限制性必需氨基酸［17］，也是神经递质血清素的前提［18］。人乳中的乳铁蛋白是分子量为75～90 kDa的由703个氨基酸组成的单链多肽链，结合两个三价铁离子和两个碳酸盐离子，与牛乳乳铁蛋白氨基酸序列具有70%以上的同源性［19］。乳铁蛋白分为铁饱和型和非铁饱和型，人乳中非铁饱和型乳铁蛋白含量约占90%，在体内与铁有极强的亲和性，铁饱和型乳铁蛋白结构稳定，具有较强的抗蛋白水解作用，因此在肠道内不易降解，能以完整分子的形式被吸收［20］。

表2 人乳及人乳蛋白质的氨基酸组成Table 2 Amino acid composition of human milk protein

1.2 非蛋白氮化合物

非蛋白氮(NPN)化合物是指除了蛋白质以外的所有含氮物质的总称，人乳中含有很多含氮成分，主要包括:游离氨基酸(如谷氨酸、谷氨酰胺、牛磺酸等)、肽类、尿素、尿酸、肌酐与肌酸酐、核酸与核苷酸、氨基糖、胆碱、胆胺、氨、聚胺等。非蛋白氮中有很多生物活性成分，例如，人乳中的肽类可以促进婴儿肠道内双歧杆菌的定植和生长［21］，人乳中含有的血管活性肠肽(VIP)对婴儿的消化系统具有生理调节功能［22］;尿素可为婴儿肠道中微生物菌群的增殖提供氮源;游离氨基酸是婴儿合成自身所需蛋白质的重要原料;核苷酸是生命早期的必需营养素，在各种细胞过程中发挥着关键作用，有利于促进胃肠道发育、调节微生物生长、参与免疫调节等［23－24］。人乳中非蛋白氮化合物分布见表3［25］。

表3 人乳中非蛋白氮化合物的含量Table 3 Contents of non－protein nitrogen in human milk

1.3 脂肪

人乳中含有4%～4.5%的脂肪，其中包括98%的甘油三酯、1%的磷脂、0.5%的胆固醇和胆固醇酯，人乳中含有多种脂肪酸，且几乎不含有反式脂肪酸等［26］。婴儿50%左右的能量由人乳中的脂肪提供［27］，棕榈酸(PA，C16∶0)是人乳中的最重要的饱和脂肪酸，约占总脂肪酸的27%，其中约70%是酯化到Sn－2 位上的甘油三酯(如表4 所示［28］)。

表4 人乳中脂肪酸的组成Table 4 Composition of fatty acid in human milk

1.4 碳水化合物

乳糖是人乳中的主要碳水化合物，是6个月以内的婴儿的主要能量来源，含量约65～70 g/L。人乳中乳糖主要为β－乳糖，其可以促进肠道双歧杆菌的生长繁殖。

目前已经证明，人乳中有200多种低聚糖，基本单体有五种:D－葡萄糖(Glc)、D－半乳糖(Gal)、N－乙酰葡糖胺(GlcNAc)、L－岩藻糖(Fuc)、N－乙酰神经氨酸(NeuAc)或唾液酸。根据化学结构可以分为两种:中性和酸性。中性低聚糖:不含带电荷的单糖残基包括Glc、Gal、GlcNAc以及连接到乳糖(Gal β－1，4 Glc)还原端的Fuc;酸性低聚糖:带负电，包括NeuAc［29］。人乳和牛乳中低聚糖的含量及种类见表 5［30］。

表5 人乳中低聚糖的含量Table 5 The oligosaccharides content in human milk

1.5 矿物质

人乳与牛乳中的主要矿物质种类接近，含量普遍偏低(见表6［15］)。人乳中的低磷含量可能是由于酪蛋白含量低造成的，酪蛋白在其分子结构中含有大量的磷和钙。低矿物质含量可使母乳喂养的婴儿未成熟肾脏溶质负荷较低［1］，对婴儿生长发育具有有益的生理意义。

表6 人乳中矿物质的组成Table 6 The mineral content of human milk

1.6 维生素

人乳中维生素A的主要存在形式是视黄醇，是构成婴儿视觉细胞内感光物质的重要成分，其含量受母亲膳食维生素A摄入量影响较大;人乳中维生素E的主要存在形式是α－生育酚(83%)，也有少量以β、γ和δ－生育酚的形式存在，主要功能是抗氧化;维生素K又称抗出血维生素，在人乳中含量极低，因此美国儿科学会建议，婴儿出生时注射这种维生素以避免新生儿的出血性疾病［1］。维生素B1的主要存在形式是硫胺素，是婴儿能量代谢中不可缺少的成分;B6的主要存在形式是吡哆醇，有助于婴儿蛋白质的代谢;维生素B12主要有助于红细胞的形成。维生素是人体重要营养素之一，婴儿在出生的时候即可获得除维生素K以外的足够量的维生素，人乳中维生素分布见表 7［1］。

表7 人乳中维生素的含量Table 7 The vitamin content of human milk

1.7 其他

人乳中含有多种促生长因子，如IGF(IGF－Ⅰ和IGF－Ⅱ)和表皮生长因子(EGF)等可以促进婴儿胃肠道发育［14］;此外，人乳中还含有丰富的吞噬细胞(巨噬细胞、中性粒细胞及淋巴细胞等)具有极强的杀菌活力;人乳中还有许多酶，如淀粉酶、过氧化酶、碱性磷酸酶、酸性磷酸酶、脂肪酶等，易于乳汁的消化［31］。

2 人乳中营养成分的功能性研究

2.1 蛋白质的功能性研究

临床实验证明，与标准婴配粉相比，富含α－乳白蛋白的婴配粉，提高婴儿血浆氨基酸水平、可以促进胃肠系统的耐受性和接受性:96名6周龄婴儿摄入富含α－乳白蛋白的婴配粉直至6月龄发现，其生长模式与母乳喂养的婴儿相似，血浆氨基酸含量与母乳喂养的婴儿相近［4］。166名2周龄婴儿食用8周富含α－乳白蛋白的婴配粉后，其肠道耐受性与母乳喂养的婴儿相似［32］。134名2周龄婴儿食用12周富含α－乳白蛋白的婴配粉后，与标准婴配粉相比，胃肠道耐受性更好［33］。

乳铁蛋白对在婴儿预防胃肠道疾病、促进婴幼儿生长发育等方面具有重要作用。Ochoa等［34］在为期6个月的555名12～18月龄的婴幼儿临床试验中发现，每天添加两次、每次0.5 g的牛乳乳铁蛋白可以有效预防腹泻的发生。Ke等［35］在为期3个月的213名4～6月龄的婴儿临床试验中发现，同时给予补充38 mg/100 g牛乳铁蛋白和4 mg/100 g铁的婴配粉的婴儿的体重、年龄体重Z评分、身高体重Z评分、血红蛋白、血清铁、血清转铁蛋白受体和体内总铁含量均明显高于仅补充含4 mg/100 g铁的婴配粉的婴儿，表明婴配粉中强化乳铁蛋白可以明显改善婴儿铁营养，促进其生长发育。

2.2 Sn－2棕榈酸的功能性研究

人乳中的Sn－2棕榈酸(OPO结构脂)在婴儿小肠中以Sn－2单苷酯的形式被吸收利用，不会与钙离子等形成不溶性的脂肪酸钙皂［36］，从而可以提高婴儿骨骼强度、增加粪便有益菌数量以及减少哭闹。

Sn－2棕榈酸应用于婴配粉中已对婴儿的生长发育产生了明显的影响作用。Litmanovitz等［37］研究了不同Sn－2棕榈酸含量的婴配粉对婴儿骨骼强度的影响，83名两周龄内的婴儿经过12周的临床喂养，摄入高Sn－2棕榈酸含量婴配粉的婴儿的骨超声速度与母乳喂养的类似((2896±133)vs.(2875±85)m/s)，显著高于摄入低Sn－2棕榈酸含量的婴儿((2825±79)m/s)。Yaron 等［38］通过比较喂养不同 Sn－2 棕榈酸含量婴配粉的婴儿粪便乳酸杆菌和双歧杆菌数量发现，高Sn－2棕榈酸含量婴配粉可以影响婴儿肠道菌群组成，36名婴儿经6周喂养试验，低Sn－2棕榈酸含量婴配粉、高Sn－2棕榈酸含量婴配粉和母乳喂养的婴儿粪便乳酸杆菌数量为1.2×1010、1.2×1011、5.6×1010CFU/g，双歧杆菌数量为 5.1 ×109、1.2 ×1011、3.9 × 1010CFU/g。Bar－Yoseph 等［39］研究表明，含有Sn－2棕榈酸的婴配粉可以减少婴儿哭闹，改善婴儿睡眠状况，171名健康足月两周龄内的婴儿喂食12周不同Sn－2棕榈酸含量的婴配粉发现，摄入高Sn－2棕榈酸含量婴配粉的婴儿哭闹时间与母乳喂养婴儿类似(分别为11.2、7.5 min)，明显低于摄入低Sn－2棕榈酸含量的婴儿(21.2 min)，并且具有更长的日睡眠时间。

2.3 低聚糖的功能性研究

中性低聚糖(如岩藻糖基乳糖)主要具有调节肠道菌群、预防结肠炎症等功效，酸性低聚糖则在大脑发育过程中发挥着重要作用，两类低聚糖均可抑制致病菌的生长。

2.3.1 促进肠道内双歧杆菌的增殖 人乳低聚糖中的乳糖－N－四糖和乳糖－N－新四糖能被转运至婴儿双歧杆菌细胞内，被细胞内的岩藻糖酶、唾液酸酶、半乳糖苷酶水解为单糖，而被双歧杆菌加以利用，因此，人乳中的低聚糖可以促进肠道内双歧杆菌的增殖。Harmsen等［40］研究发现，母乳喂养婴儿的肠道菌群组成较简单，双歧杆菌占绝对优势(60%～91%)，其次为乳酸杆菌和链球菌，人工喂养的婴儿肠道菌群组成比较复杂，双歧杆菌比例(25%～75%)明显低于母乳喂养婴儿，大肠杆菌、类杆菌等比例高于母乳喂养婴儿。

2.3.2 抑制致病菌的生长 人乳中的岩藻糖化和酸化低聚糖，尤其是具有α－1，2－连接的岩藻糖已被证实具有抑制引起胃肠道功能紊乱的病原菌(如空肠弯曲杆菌和大肠杆菌)粘附的功效［41］，进而保护婴儿免于感染和腹泻。Morrow 等［41］研究也发现，2'－岩藻化低聚糖(在人乳内的含量为0.8～20.8 mmol/L，占乳内多糖的50%～92%)与婴幼儿的腹泻发生率具有相关性，人乳内高含量的2'－岩藻糖乳糖能显著降低弯曲杆菌引起的腹泻(p=0.004);人乳内高含量的乳糖基－N－二岩藻黄素六糖I能明显降低杯状病毒引起的腹泻。

2.3.3 促进大脑发育 大脑的发育和认知水平的提高部分取决于含有唾液酸的神经节甘酯和含有多元唾液酸的糖蛋白［42］。人乳中含有丰富的唾液酸，能够提供大脑发育所必不可少的营养物质，并明显提高母乳喂养婴儿的智力［43］。母乳喂养的婴儿大脑中，与神经节苷脂和蛋白质结合的唾液酸的浓度明显高于婴儿配方乳喂养的婴儿，唾液酸化HMO提供人乳中大量的唾液酸，在此还有待调查的是唾液酸化HMO是否是唾液酸的主要载体。

3 结论与展望

人乳是婴儿最理想的食物，其组成成分十分复杂，含有一系列生物活性成分为婴儿生长发育提供各种保护，即使是主要的营养成分(如α－乳白蛋白等)，其在被消化时仍具有特定的生物功能用以提供能量和促进生长发育。目前，人乳成分领域的研究热度正在持续，越来越多的成分被发现并鉴定。以人乳作为黄金标准开发人乳化婴儿配方奶粉是大势所趋，现有研究从蛋白质种类、脂肪结构以及益生元的种类及含量等方面去靠拢人乳已取得非常显著的效果，有助于更好地理解影响婴儿生长发育的关键营养因素。

人乳成分受诸多因素(个体、地域、饮食等)的影响进而产生差异，这种差异对婴儿随后的成年时期健康也会存在巨大影响，这对于研究人体早期新陈代谢机制具有重要意义。此外，人乳中的许多成分在消化过程中会发生改变，赋予新的特性，这在婴儿生长中发挥的作用还待研究。因此，对人乳组成进行多种群、大规模的全面深入分析研究十分必要，在此基础上建立地域全面的人乳成分数据库，涵盖系统全面的人乳营养成分和功能因子指南，有助于更好地理解人乳在婴儿健康和发育中所发挥的作用，有利于改善婴儿配方奶粉的质量。