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        合生元兒童成長奶粉功能性評價

        2023-08-08 01:36:52袁紫晴陶芷茵孫曉霞潘錦蓉林綺琪鄭倩望
        中國乳業(yè) 2023年7期

        袁紫晴,陶芷茵,孫曉霞,潘錦蓉,林 沁,林綺琪,鄭倩望*

        1 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,廣東廣州 510640

        2 合生元(廣州)健康產(chǎn)品有限公司,廣東廣州 510610

        0 引言

        牛奶中含有蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、糖類、礦物質(zhì)(尤其是鈣和磷)和多種維生素族群等基礎(chǔ)營養(yǎng)元素,是嬰幼兒發(fā)育重要的營養(yǎng)補充劑,在增強免疫力、提升骨質(zhì)健康上有重要作用。一些隨機對照試驗研究發(fā)現(xiàn),青少年日常飲食中補充牛奶可有效增強整個臀部和脊柱的骨骼密度[1];12 歲的青春期女性連續(xù)18 個月每天攝入1 份(568 mL)的全脂或低脂牛奶,可顯著提高骨礦物質(zhì)的獲取能力[2]。還有研究發(fā)現(xiàn),低免疫力斑馬魚連續(xù)食用一些與牛奶含量相似的乳制品,如低溫酸奶、常溫純牛奶和冷凍酸奶冰淇淋等,4 d后,動物體內(nèi)的免疫細(xì)胞,如吞噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等數(shù)量顯著增加,免疫能力也顯著增強[3]。

        兒童成長過程需要補充其他營養(yǎng)元素來滿足發(fā)育需要、提高身體素質(zhì)和增強免疫力。中國《GB19644—2010 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)乳粉》規(guī)定了兒童配方奶粉的產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn),但與2021年落實的《GB 10765—2021 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)嬰兒配方食品》有所不同,它針對大于36月齡以上的人群食用,產(chǎn)品的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)不及嬰幼兒奶粉嚴(yán)格[4]。一般來講,配方食品中蛋白質(zhì)、碳水化合物含量的要求,目的是讓兒童能更科學(xué)、更均衡地生長,避免體重過度增長[5]。如在兒童配方奶粉中添加功能性物質(zhì),例如低聚半乳糖、乳鐵蛋白和二十二碳六烯酸(DHA)等。低聚半乳糖(Galactooligosaccharides,GOS)是一種常見的益生元,能刺激人體腸道益生菌群生長,促進對礦物質(zhì)吸收,從而調(diào)節(jié)人體骨骼發(fā)育,增強免疫能力[6,7]。乳鐵蛋白是來自母乳中的一種活性成分,能與鐵離子結(jié)合[8],顯著提升人體免疫能力和改善機體營養(yǎng)結(jié)構(gòu)[9,10]。另外,飲食中合理添加DHA也能有效提高機體免疫功能[11]。

        調(diào)查顯示,市面上的兒童奶粉很少在原料上添加GOS等活性物質(zhì)[12,13]。因臨床試驗周期長、構(gòu)建模型難度大準(zhǔn)確度低,所以本研究使用了更加方便精準(zhǔn)的動物試驗,對比兩款奶粉在體重、骨密度、骨強度、血清鈣和增強大鼠免疫力的作用情況,從而為該年齡段兒童提供更科學(xué)、優(yōu)良的配方奶粉。

        1 材料與方法

        1.1 動物、材料與試劑

        21 只4 周齡SD雄性大鼠,飼養(yǎng)于華南農(nóng)業(yè)大學(xué)實驗動物中心,許可證號為SYXK(粵)2022-0136;動物實驗證明編號為No.00317301。飼料為輻照滅菌實驗鼠生長繁殖飼料,除雞肉粉、魚粉、豆粕等粗糧外,還添加一些微量元素、維生素。

        喂養(yǎng)奶粉為委托方公司提供的合生元兒童成長奶粉(金蓋)(簡稱“金蓋組”)和合生元兒童成長奶粉(藍蓋)(簡稱“藍蓋組”)。

        大鼠白細(xì)胞介素2(Interleukin,IL-2)ELISA試劑盒、大鼠免疫球蛋白M(Immunoglobulin,IgM)ELISA試劑盒、大鼠骨鈣素(Osteocalcin BGP)OCN ELISA試劑盒、大鼠組織蛋白酶K(Cathepsin-K,Cath-K)ELISA試劑盒、大鼠抗酒石酸酸性磷酸酶(Tartrate resistant acid phosphatase,TRAP)ELISA試劑盒,泉州睿信生物科技有限公司。

        1.2 儀器與設(shè)備

        Super Nova?Micro-CT,平山醫(yī)療科技(昆山)有限公司;動物牽拉系統(tǒng)Electroforce 323,美國TA儀器沃斯特公司;超純水系統(tǒng)FastPure-B,聯(lián)羽有限公司;臺式離心機,德國艾本德有限公司。

        1.3 試驗方法

        1.3.1 奶粉的配方和營養(yǎng)成分

        金蓋組配料表:全脂乳粉、脫脂乳粉、固體玉米糖漿、乳糖、低聚半乳糖、二十二碳六烯酸油脂(DHA)、乳鐵蛋白、酒石酸氫膽堿、?;撬?、動物雙歧桿菌Bb-12(活性益生菌的活菌數(shù)≥1×106CFU/g)、醋酸視黃酯、膽鈣化醇、dl-α-醋酸生育酚、植物甲萘醌、硝酸硫胺素、核黃素、鹽酸吡哆醇、氰鈷胺、L-抗壞血酸鈉、煙酰胺、葉酸、D-泛酸鈣、D-生物素、碳酸鈣、檸檬酸鈣、硫酸銅、硫酸亞鐵、碳酸鎂、硫酸錳、亞硒酸鈉、檸檬酸鋅。

        藍蓋組配料表:全脂乳粉、脫脂乳粉、固體玉米糖漿、乳糖、二十二碳六烯酸油脂(DHA)、酒石酸氫膽堿、?;撬?、動物雙歧桿菌Bb-12(活性益生菌的活菌數(shù)≥1×106CFU/g)、醋酸視黃酯、膽鈣化醇、dl-α-醋酸生育酚、植物甲萘醌、硝酸硫胺素、核黃素、鹽酸吡哆醇、氰鈷胺、L-抗壞血酸鈉、煙酰胺、葉酸、D-泛酸鈣、D-生物素、碳酸鈣、檸檬酸鈣、硫酸銅、硫酸亞鐵、碳酸鎂、硫酸錳、亞硒酸鈉、檸檬酸鋅。

        兩款奶粉的成分區(qū)別主要為:金蓋組含有低聚半乳糖,而藍蓋組不含;藍蓋組中的DHA含量比金蓋組高出90.5%。

        合生元兒童成長奶粉(金蓋)和合生元兒童成長奶粉(藍蓋)的營養(yǎng)成分如表1所示。

        表1 金蓋組和藍蓋組營養(yǎng)成分表

        1.3.2 動物試驗及采食量和體重記錄

        21 只4 周齡SD雄性大鼠進入動物房后隨機分為3 組,分別為對照組、奶粉組(金蓋組和藍蓋組),每組7 只進行1 周適應(yīng)性喂養(yǎng),自由采食及飲水,每天進行12 h 交替光照,室內(nèi)溫度設(shè)置為恒溫(24±2)℃。適應(yīng)性喂養(yǎng)后對大鼠進行為期8 周的奶粉補充。

        奶粉每天現(xiàn)配現(xiàn)用。分別稱取金蓋組、藍蓋組適量加入50 ℃溫水中,使其終濃度為300 mg/mL,具體灌胃劑量根據(jù)大鼠體重增長情況調(diào)整,為2~3 mL/次,灌胃時間為每天9:00及15:00。

        每天記錄大鼠采食量,每周記錄大鼠體重。

        1.3.3 樣品采集

        對大鼠注射10%水合氯醛(0.3 mL/100 g)麻醉處理,取大鼠全血,在4 ℃下4000 r/min離心10 min,吸取上清液得到血清,放入-20 ℃待測。測量大鼠體長(鼻尖至肛門),取兩側(cè)股骨,剔除多余肌肉筋膜及結(jié)締組織后放于10%的福爾馬林固定液中待測。

        1.3.4 大鼠股骨骨微結(jié)構(gòu)測量

        將保存于固定液中的股骨取出,通過Micro-CT掃描影像系統(tǒng)對股骨的骨小梁和骨皮質(zhì)部分進行掃描。測量計算得出骨密度、骨小梁分離度、骨小梁厚度、骨皮質(zhì)厚度。采用三點彎曲測定大鼠股骨骨強度。

        1.3.5 血清中對應(yīng)數(shù)據(jù)的測量

        取存于-20 ℃的待測大鼠血清,采用生化方法測得樣品中的鈣磷含量,并且采用 ELISA試劑盒測定大鼠血清鈣含量。

        1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

        試驗數(shù)據(jù)均采用SPSS 21.0 統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計學(xué)處理,試驗相關(guān)結(jié)果以平均值(mean)±標(biāo)準(zhǔn)誤(SE)表示;采用單因素方差分析(One-way ANOVA),組間比較采用S-N-K和LSD事后檢驗法。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 奶粉干預(yù)對大鼠體重、體長及攝食量的影響

        由圖1A和圖1B可知,三組大鼠的體重和體長均無顯著差異。與該品系雄性大鼠體重相比(試驗周期第8 周時,大鼠周齡為12 周,參考體重為460 g),三組大鼠體重均處于該品系大鼠正常范圍的上限,并未顯現(xiàn)超重、營養(yǎng)不良癥狀。

        圖1 兩款奶粉干預(yù)對大鼠體重、體長及大鼠每日攝食量的影響

        三組大鼠的飼料攝食量變化結(jié)果如圖1C可知,與對照組相比,兩款奶粉組大鼠的飼料攝食量下降。含有GOS的金蓋組下降幅度更大,并有顯著差異性,但三組的大鼠體重均處于正常水平且無明顯差異。張園園指出,GOS作為一種益生元能增強大鼠飽腹感,減少大鼠對飼料進食[14],從而避免大鼠肥胖風(fēng)險。而奶粉本身含有能量和蛋白質(zhì)等其他營養(yǎng)元素足以支撐健康發(fā)育,所以大鼠降低飼料攝入沒有出現(xiàn)體重下降或因食量減少而誘導(dǎo)其他健康問題。

        2.2 奶粉組干預(yù)對大鼠骨強度和骨密度的影響

        三點彎曲原理是將待測樣品放在兩個支撐點上,向中點施加一個向下的載荷,當(dāng)3 個接觸點在樣品上形成2 個相等的力矩時即發(fā)生三點彎曲,樣品的中點處隨即斷裂(圖2)。該原理也適合測量生物的骨骼強度,是研究骨骼生物力學(xué)性能的重要檢測手段。

        圖2 三點彎曲力學(xué)示意圖

        骨強度是人體抗骨折能力的評估指標(biāo),代表骨的韌性和載荷能力。骨強度提高時,可減少骨折的發(fā)生可能。本試驗利用三點彎曲測量3 組大鼠的兩側(cè)股骨骨強度,結(jié)果如圖3-A所示。與對照組相比,奶粉組結(jié)果均有提高,其中金蓋組大鼠股骨骨強度比對照組增加了15.2%,藍蓋組比對照組增加了4.1%。該結(jié)果說明了兩種奶粉都能有效增強大鼠的股骨骨強度。

        圖3 兩款奶粉干預(yù)對大鼠股骨骨強度和骨密度的影響

        本試驗采用Micro-CT分別掃描大鼠股骨骨皮質(zhì)及骨小梁,得到骨密度(3B和3C)。結(jié)果顯示,奶粉組大鼠的骨皮質(zhì)骨密度和骨小梁骨密度與對照組相比,均無顯著性差異(P>0.05),說明兩款奶粉對骨皮質(zhì)骨密度及骨小梁骨密度增強效果不明顯。

        2.3 奶粉組對大鼠骨代謝的影響

        雖然骨密度是影響骨強度和骨折的主要因素,但大多數(shù)患有脆骨病患者的骨密度數(shù)值變化在合理范圍內(nèi)波動[15],只從骨密度數(shù)值變化判斷骨骼健康情況不精確,應(yīng)從骨骼的微觀結(jié)構(gòu)探究其對骨折是否產(chǎn)生重要影響。

        對采用Micro-CT掃描大鼠股骨骨皮質(zhì)及骨小梁的結(jié)果進一步分析,得到骨小梁厚度、骨皮質(zhì)厚度、骨小梁分離度及結(jié)構(gòu)模型指數(shù)(圖4)。由圖4A可知,奶粉組均顯著增加大鼠的骨小梁厚度,其中藍蓋組比對照組增加25.7%,金蓋組比對照組增加20.8%。三組大鼠的骨皮質(zhì)厚度結(jié)果如圖4B所示,與對照組相比,奶粉組在骨皮質(zhì)厚度方面沒有顯著變化;在骨小梁分離度方面,由圖4C可知,與對照組相比,奶粉組都減少了大鼠的骨小梁分離度,其中金蓋組骨小梁分離度降低23.6%,與對照組具有顯著性差異,而藍蓋組和對照組沒有顯著性差異。

        圖4 奶粉組對大鼠骨代謝的影響

        骨皮質(zhì)和骨小梁的結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖5所示。骨皮質(zhì)和骨小梁是人體骨骼的重要結(jié)構(gòu),兩者相互依存。骨皮質(zhì)(紅色區(qū)域)為骨小梁提供堅硬的外部保護,骨小梁(白色區(qū)域)為骨皮質(zhì)提供內(nèi)部支撐。當(dāng)骨皮質(zhì)骨厚度和骨小梁厚度增加時,骨小梁的分離度隨之下降,而骨骼的硬度增強,發(fā)生骨折的概率降低。其中,骨小梁骨密度是骨代謝的反映指標(biāo)[16],當(dāng)骨密度增加時,骨合成代謝大于分解代謝,反之亦然。本試驗數(shù)據(jù)中,皆反映大鼠骨骼強度增強(圖4A、4B、4C),且奶粉干預(yù)組的大鼠骨小梁骨密度增加(圖3C),說明奶粉攝入有利于大鼠骨骼的合成代謝。

        圖5 骨皮質(zhì)和骨小梁的結(jié)構(gòu)關(guān)系

        本試驗用結(jié)構(gòu)模型指數(shù)SMI定義骨小梁的板狀和桿狀程度,即對于擁有相同厚度的骨小梁,通過其“板”和“桿”的形態(tài)分析骨骼疏松情況,其數(shù)值介于0~3之間。當(dāng)骨小梁為板狀結(jié)構(gòu)時,SMI為0,桿狀時為3。當(dāng)骨骼發(fā)生骨質(zhì)疏松時,骨小梁結(jié)構(gòu)則從板狀轉(zhuǎn)為桿狀,SMI值也隨之增大[17]。由圖4D可知,與對照組相比,奶粉組對大鼠股骨的結(jié)構(gòu)模型指數(shù)影響沒有顯著性差異。

        2.4 奶粉組對大鼠血清鈣磷含量和IgM含量的影響

        骨骼是人體的重要器官,能為人體結(jié)構(gòu)提供移動性和支撐性,也是鈣磷等礦物質(zhì)的主要儲庫[18]。本文采用生化分析方法檢測大鼠血清中的鈣磷含量,得到結(jié)果如圖6A、6B所示。兩款奶粉添加對對大鼠血清磷含量沒有影響,但是血清鈣含量在奶粉組出現(xiàn)下降,這是由于試驗所使用的大鼠生長維持飼料是高鈣配方,鈣含量比兩款兒童奶粉更高,所以對照組因攝食量較奶粉干預(yù)組高,鈣含量更高。由于奶粉補充后提高大鼠的飽腹感,大鼠采食量降低,所以奶粉組的血清鈣含量降低。值得注意的是,盡管金蓋組大鼠的攝食量顯著低于藍蓋組(圖1C),但其血清鈣離子濃度卻高于藍蓋組,而兩者的配方中鈣含量是一致的(表1)。推測是由于金蓋組中添加2%的GOS,而之前也有研究提示額外補充GOS能促進礦物質(zhì)的吸收[19]。

        圖6 奶粉組對大鼠血清磷鈣含量和IgM含量的影響

        IgM是B細(xì)胞抗原受體的主要成分,是初次體液免疫應(yīng)答中最早出現(xiàn)的抗體,所以通常作為體液免疫的指標(biāo)。分析結(jié)果可知(圖6C),藍蓋組和金蓋組大鼠的IgM值比對照組分別提高8.5%和5.9%,對大鼠的免疫調(diào)節(jié)都有一定效果,但藍蓋組的調(diào)節(jié)效果更強。該結(jié)果可能與藍蓋組中DHA有關(guān),由表1可知,藍蓋組中DHA的含量比金蓋組高出90.5%。而DHA是調(diào)節(jié)體液免疫功能的主要基礎(chǔ)物質(zhì)[20],所以藍蓋組對機體免疫的調(diào)節(jié)功能對比其他兩組有著顯著的效果。

        3 結(jié)論

        本試驗以合生元(廣州)健康產(chǎn)品有限公司提供的合生元兒童成長奶粉(金蓋組)和合生元兒童成長奶粉(藍蓋組)為例子,評估食用配方奶粉和不額外食用配方奶粉、兩款奶粉中含有乳鐵蛋白和GOS分別對大鼠的體重、骨密度、骨強度、血清鈣及機體免疫的影響。最后得出兩款合生元兒童奶粉對大鼠骨骼生產(chǎn)、機體免疫能力都有正向作用,由此推斷兩款兒童奶對兒童骨骼、免疫發(fā)育可能起到促進作用。

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