文/楊 凱 薛江超 張?zhí)觳?賈云虹 宋曉青 李朝旭

（河北三元食品有限公司技術(shù)研發(fā)部）

異構(gòu)化乳糖在嬰幼兒配方奶粉中的應(yīng)用

文/楊 凱 薛江超 張?zhí)觳?賈云虹 宋曉青 李朝旭

（河北三元食品有限公司技術(shù)研發(fā)部）

異構(gòu)化乳糖是以乳糖為原料通過異構(gòu)化作用制得的一種半合成雙糖，具有益生元的作用特點(diǎn)。從異構(gòu)化乳糖在嬰幼兒配方奶粉中應(yīng)用的臨床研究可以看出，將異構(gòu)化乳糖單獨(dú)或與其它益生元復(fù)配用于嬰幼兒配方奶粉中，具有顯著的益生元功效，可促進(jìn)雙歧桿菌等有益菌的生長繁殖，抑制大腸桿菌增殖，從而改善嬰幼兒腸道健康。

異構(gòu)化乳糖；嬰幼兒配方奶粉；益生元

異構(gòu)化乳糖，又稱乳果糖、乳酮糖，是以乳糖為原料通過化學(xué)反應(yīng)制得的一種半合成雙糖。雖然自然界中不存在異構(gòu)化乳糖，但由于乳糖的無催化劑異構(gòu)化作用，使其存在于經(jīng)過熱處理的牛奶制品中。自20世紀(jì)50年代以來，異構(gòu)化乳糖已用于治療人類的特定疾病，還用作益生元（當(dāng)時名稱為“雙歧因子”），盡管益生菌和益生元的術(shù)語使用晚的多。鑒于這個原因，人們最初僅知道異構(gòu)化乳糖是一種藥品，而非益生元，其使用歷史和半合成特征解釋了異構(gòu)化乳糖的性質(zhì)，也與其它益生元有一定差異[1]。

意大利、日本和荷蘭等國家已批準(zhǔn)將異構(gòu)化乳糖用作食品或飲料添加劑[2]。我國GB 2760-2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定異構(gòu)化乳糖液可應(yīng)用于乳粉（包括加糖乳粉）和奶油粉及其調(diào)制產(chǎn)品、餅干、嬰幼兒配方食品和飲料（包裝飲用水除外）。但目前為止，國內(nèi)市場上尚未見到有嬰幼兒配方奶粉產(chǎn)品中應(yīng)用異構(gòu)化乳糖。因此本文介紹了異構(gòu)化乳糖的理化性質(zhì)、益生元性質(zhì)及其在嬰幼兒配方奶粉中的臨床研究情況，以為廣大科研工作者提供參考，為異構(gòu)化乳糖的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。

1 異構(gòu)化乳糖的理化性質(zhì)

異構(gòu)化乳糖是乳糖的異構(gòu)化產(chǎn)物，因此它們具有相同的分子式（C12H22O11）和分子量（Mr=342.3）。堿金屬類氫氧化物和硼酸通常用來催化該異構(gòu)化反應(yīng)。異構(gòu)化乳糖形成的原理圖如圖1所示[3]。

異構(gòu)化乳糖液是一種淡黃色無嗅透明糖漿，由于其它糖成分的存在使其表現(xiàn)出一定甜味（表1）。異構(gòu)化乳糖粉末是白色到近白色無味結(jié)晶粉末（相對甜度0.6～0.8），可溶于水，微溶于甲醇，不溶于乙醚，熔點(diǎn)介于168.5和170 ℃。在30 ℃時它在水中的溶解度為76.4%（w/w），在90 ℃增加到86%。它的甜度為蔗糖的0.48～0.62，比乳糖的甜度高1.5倍。異構(gòu)化乳糖經(jīng)酸水解得到半乳糖和果糖。在低pH值條件下加熱到130 ℃10 min，異構(gòu)化乳糖能保持穩(wěn)定，很少被降解。這種相對較高的穩(wěn)定性使得其能夠滿足正常食品加工的需要[2]。

2 異構(gòu)化乳糖的益生元性質(zhì)

圖1 異構(gòu)化乳糖形成的原理圖

與其它大多數(shù)益生元相反，異構(gòu)化乳糖不存在于自然界中，不會作為低糖水解或酶促合成產(chǎn)物而自然產(chǎn)生。然而，異構(gòu)化乳糖確實(shí)在加熱后的牛奶中以非常小的數(shù)量作為非催化異構(gòu)化的產(chǎn)物存在。與其底物乳糖相比，異構(gòu)化乳糖中的β-1，4糖苷鍵不能被人腸道消化酶所分解。雖然絕大多數(shù)白種人可以消化吸收乳糖，但不能吸收異構(gòu)化乳糖，主要因?yàn)槠涫峭ㄟ^可分解糖的結(jié)腸細(xì)菌所代謝。異構(gòu)化乳糖有益于乳酸菌的生長和代謝，而不利于許多水解蛋白的致病菌的生長，這種特征受生物、醫(yī)學(xué)等多方面作用，表現(xiàn)出與其它益生元接近的效果。例如，乳糖醇同異構(gòu)化乳糖具有相同的分子式和分子量，都不在小腸中分解，但二者對細(xì)菌代謝、糞便pH值和轉(zhuǎn)運(yùn)時間等參數(shù)的影響差異顯著[4～6]。已有研究表明乳糖醇在相同劑量下效果明顯較差，且只有其環(huán)狀部分才起到益生元作用，而醇基被認(rèn)為是通過滲透方式發(fā)揮作用[6]。

Rycroft等[7]通過試驗(yàn)比較評價了低聚果糖、異構(gòu)化乳糖、低聚木糖、低聚半乳糖、大豆低聚糖和低聚異麥芽糖等益生元低聚糖的體外發(fā)酵性能，研究發(fā)現(xiàn)低聚木糖和乳果糖使雙歧桿菌的數(shù)量增長最多，同時低聚果糖產(chǎn)生的乳酸桿菌數(shù)量最多。

Watson等[8]測試了68 株菌株（包括29 株乳酸桿菌和39 株雙歧桿菌），對10 種不同碳水化合物〔葡萄糖（作為對照）、乳糖、異構(gòu)化乳糖、麥芽糊精、聚葡萄糖、低聚果糖、菊粉、低聚果糖/菊粉混合物、低聚半乳糖、低聚半乳糖/菊粉混合物〕的代謝能力進(jìn)行檢測。研究結(jié)果表明，低聚半乳糖和乳果糖最利于乳酸桿菌和雙歧桿菌的生長，而菊粉、麥芽糊精和聚葡萄糖促進(jìn)有益菌生長的作用相對較差。低聚半乳糖/菊粉（9∶1）和低聚果糖/菊粉混合物支持生長的能力與低聚半乳糖和低聚果糖最接近。

表1 異構(gòu)化乳糖液和粉末的主要成分[1]

從以上益生元之間的比較可以看出，異構(gòu)化乳糖具有典型的益生元性質(zhì)，能夠促進(jìn)雙歧桿菌和乳酸桿菌的生長。

3 異構(gòu)化乳糖在嬰幼兒配方奶粉中的應(yīng)用

目前，僅查閱到國外學(xué)者將異構(gòu)化乳糖應(yīng)用在嬰幼兒配方奶粉中的臨床研究，尚未檢索到我國在該領(lǐng)域的研究文獻(xiàn)。在這些臨床應(yīng)用中，部分研究單獨(dú)使用了異構(gòu)化乳糖，部分研究將其與其它益生元復(fù)配使用?，F(xiàn)將上述臨床研究匯總?cè)缦隆?/p>

Riskin等[9]將28 名早產(chǎn)兒分為異構(gòu)化乳糖試驗(yàn)組15 名、安慰劑對照組13 名，在喂食的母乳或配方奶粉中，給試驗(yàn)組添加1%的異構(gòu)化乳糖，給對照組添加1%的葡萄糖。試驗(yàn)使用前瞻性、雙盲、安慰劑對照組、單中心研究，以評價異構(gòu)化乳糖對于早產(chǎn)兒的安全性和益生元效果。研究發(fā)現(xiàn)，小劑量的異構(gòu)化乳糖沒有造成早產(chǎn)兒腹瀉，早產(chǎn)兒服用異構(gòu)化乳糖后，其糞便菌群培養(yǎng)乳酸桿菌呈顯著陽性；且服用異構(gòu)化乳糖有利于減少腸道內(nèi)喂養(yǎng)的不耐受，使早產(chǎn)兒盡早達(dá)到全口服喂養(yǎng)。試驗(yàn)組也傾向于更低的晚發(fā)型敗血癥發(fā)生率、更低的壞死性小腸結(jié)腸炎發(fā)生率，且營養(yǎng)指標(biāo)更好，尤其是鈣和總蛋白攝入量更高。以上結(jié)果表明，早產(chǎn)兒喂食含有低劑量異構(gòu)化乳糖的嬰兒食品是安全的，同時也表明異構(gòu)化乳糖具有顯著的益生元功效。

Nagendra等[10]給1 名缺乏母乳喂養(yǎng)足月正常女嬰喂食I（不含異構(gòu)化乳糖的對照組）、II（添加0.5%的異構(gòu)化乳糖的試驗(yàn)組）、III（添加1%的異構(gòu)化乳糖的試驗(yàn)組）三種配方奶粉，依次喂食奶粉II、奶粉I、奶粉III各3 周，以考察異構(gòu)化乳糖能否作為益生元添加到嬰兒配方奶粉中以影響嬰兒腸道內(nèi)的菌群構(gòu)成。在喂食奶粉II期間，雙歧桿菌菌群明顯增加，大腸桿菌菌群明顯減少，糞便pH值也有所下降；在隨后喂食奶粉I期間，雙歧桿菌菌群減少，大腸桿菌菌群增多，糞便pH值有所上升；當(dāng)喂食奶粉III 1 周之后，糞便pH值明顯降低，喂食3 周后，雙歧桿菌菌群顯著增加，大腸桿菌菌群也有所增加。以上結(jié)果表明，作為雙歧桿菌增殖因子，異構(gòu)化乳糖可以促進(jìn)雙歧桿菌的增殖，降低腸道內(nèi)環(huán)境pH值。而添加有0.5%異構(gòu)化乳糖的配方奶粉可以有效刺激雙歧桿菌繁殖，同時避免大腸桿菌的過度增殖。

難波和美等[11]給1～6 月齡食用正常奶粉的嬰兒喂食添加1 種（異構(gòu)化乳糖）或2 種（異構(gòu)化乳糖與棉子糖）益生元的嬰幼兒配方奶粉，以觀察嬰兒糞便中菌群比例的變化。研究發(fā)現(xiàn)，食用添加有2 種益生元的配方奶粉較食用1 種益生元的嬰兒糞便中雙歧桿菌顯現(xiàn)出更好的增殖效果，表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，這說明同時添加2 種益生元更有利于促進(jìn)雙歧桿菌的增殖并抑制其它細(xì)菌的繁殖。此外，從嬰兒糞便中分離出的雙歧桿菌對于異構(gòu)化乳糖與棉子糖的利用效率不同，由此可以調(diào)節(jié)奶粉中不同種類益生元的添加比例，控制腸道菌群中各種雙歧桿菌數(shù)量的比值。

Ziegler等[12]研究評估了益生元（聚葡萄糖、低聚半乳糖、異構(gòu)化乳糖）的兩兩不同組合及用量對于健康足月嬰兒從出生到120 天的發(fā)育和耐受性情況。試驗(yàn)將226 名嬰兒隨機(jī)分為3 組，分別為對照組（76名，使用不添加任何益生元的配方奶粉），PG4組（74 名，對照組中添加4 g/L的聚葡萄糖與低聚半乳糖混合物），PGL8組（76 名，對照組中添加8 g/L的聚葡萄糖、低聚半乳糖及異構(gòu)化乳糖的混合物）。研究發(fā)現(xiàn)3 個試驗(yàn)組之間體重增加率和身高增長率都無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。但30、60、90 日齡檢測糞便黏稠度時，發(fā)現(xiàn)3 組之間存在著明顯差異，食用添加有益生元配方奶粉的試驗(yàn)組嬰兒的糞便比對照組嬰兒更加柔軟。在30 日齡時，與PG4組相比，PGL8組具有更多的排便次數(shù)，但在60、90、120 日齡時，PG4組與PGL8組具有相似的排便次數(shù)。另外，3 個試驗(yàn)組間，在痢疾、濕疹、應(yīng)激性等項(xiàng)目差異顯著。以上結(jié)果表明，與食用不添加益生元配方奶粉的嬰兒相比，食用添加益生元混合物配方奶粉的嬰兒可以進(jìn)行正常的生長發(fā)育，并與母乳喂養(yǎng)的嬰兒具有相似的大便特性。

Nakamura等[13]通過在嬰兒配方奶粉中添加益生元來模擬人乳的生理功能。試驗(yàn)中的嬰兒分為喂食基礎(chǔ)配方奶粉的對照組25 名，喂食基礎(chǔ)配方奶粉添加聚葡萄糖和低聚半乳糖的PG4組27 名，喂食基礎(chǔ)配方奶粉添加聚葡萄糖、低聚半乳糖和異構(gòu)化乳糖的PGL4組（4 g/L，P∶G∶L=3∶2∶1）27 名，喂食基礎(chǔ)配方奶粉添加聚葡萄糖、低聚半乳糖和異構(gòu)化乳糖的PGL8組（8 g/L，P∶G∶L=3∶2∶1）25 名，同時母乳喂養(yǎng)組30 名。研究發(fā)現(xiàn)，嬰兒對配方奶粉的耐受性良好；母乳喂養(yǎng)組的日常糞便性狀較其它配方奶粉組明顯松軟；任何時間點(diǎn)觀察的微生物亞種沒有明顯變化，微生物菌落比較穩(wěn)定；對于使用母乳以及添加有益生元配方奶粉來喂養(yǎng)的小月齡嬰兒與大月齡嬰兒相比，其腸道內(nèi)菌群結(jié)構(gòu)表現(xiàn)不夠穩(wěn)定，而對照組沒有變化。上述結(jié)果表明，在嬰兒早期開始喂養(yǎng)含有聚葡萄糖、低聚半乳糖、異構(gòu)化乳糖的配方奶粉更有可能影響腸道菌群，并證明了與年齡相關(guān)的這些益生元組合對糞便菌群的效果需要進(jìn)一步研究。

綜上所述，異構(gòu)化乳糖可單獨(dú)或與其它益生元復(fù)配用于嬰幼兒配方奶粉中，具有顯著的益生元功效，能夠促進(jìn)乳酸菌、雙歧桿菌的生長和繁殖，并抑制大腸桿菌的生長，從而改善嬰兒的腸道健康。

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楊凱（1976-），男，碩士，研究方向?yàn)槿橹破烽_發(fā)與研究。

2017-07-31）