(中國食品科學技術(shù)學會 北京 100048)
母乳是嬰幼兒的最佳天然食物。母乳低聚糖(human milk oligosaccharides,HMOs,也稱人乳低聚糖)是母乳中天然存在的一類營養(yǎng)物質(zhì),是目前國際嬰幼兒配方乳粉等領(lǐng)域普遍關(guān)注的配料,其發(fā)現(xiàn)、制造與應(yīng)用對于促進人群健康,尤其在改善嬰幼兒健康和營養(yǎng)需求方面具有里程碑式的意義。目前,HMOs 已在100 余個國家和地區(qū)批準和/或上市,主要應(yīng)用于嬰幼兒配方食品、特殊醫(yī)學用途食品等食品中,對提升產(chǎn)品的營養(yǎng)價值與多樣性發(fā)揮了重要作用。在我國,有關(guān)HMOs 的研究不斷取得進展,但其應(yīng)用尚未獲得批準?;诖?,中國食品科學技術(shù)學會組織食品科學、臨床醫(yī)學、生物發(fā)酵、食品營養(yǎng)等領(lǐng)域?qū)<遗c產(chǎn)業(yè)界代表,通過現(xiàn)場咨詢、文獻檢索和專題研討等形式,廣泛討論形成HMOs 科學共識。對HMOs 的營養(yǎng)價值、安全性、國外應(yīng)用與管理情況等方面進行系統(tǒng)性歸納和梳理,以期對HMOs 的科學解讀能推動HMOs在我國的應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)發(fā)展,惠及我國廣大消費者。
母乳中含有約7%的碳水化合物,其中80%是乳糖,其余20%由HMOs 組成。HMOs 含量在初乳中最高,約為20~25 g/L,成熟乳中含量約為5~20 g/L,是母乳中第三大固體成分,其含量僅次于乳糖和脂肪[1-8]。根據(jù)結(jié)構(gòu)類型不同,HMOs 主要分為中性巖藻糖基化HMOs【如2'-巖藻糖基乳糖(2'-fucosyllactose,2'-FL)和3-巖藻糖基乳糖(3-fucosyllactose,3-FL)】、中性非巖藻糖基化HMOs【如乳糖-N-四糖(lacto-N-tetraose,LNT)和乳糖-N-新四糖(lacto-N-neotetraose,LNnT)】和酸性唾液酸化HMOs【如3'-唾液酸乳糖(3'-sialyllactose,3'-SL)和6'-唾液酸乳糖(6'-sialyllactose,6'-SL)】[9]。攝 入HMOs 后,約 有0.05%的HMOs 進入血液,其余絕大部分HMOs 進入大腸[10-11]。觀察性研究表明,HMOs 對于改善腸道菌群微生態(tài)、維持腸屏障、調(diào)節(jié)免疫、抵抗病原菌感染及促進神經(jīng)發(fā)育等方面具有重要作用[12-16]。臨床干預(yù)研究表明,HMOs 的添加能夠提高嬰幼兒腸道中雙歧桿菌的比例,降低大腸桿菌、消化鏈球菌和產(chǎn)毒艱難梭菌的比例,攝入含有HMOs 的食品的嬰幼兒的腸道菌群構(gòu)成與母乳喂養(yǎng)兒更為相似;同時,攝入HMOs 還具有降低下呼吸道感染和中耳炎的患病率,減少退燒藥和抗生素藥物使用以及腸道疾病發(fā)生的作用[12,17-20]。目前,嬰幼兒配方奶粉多以牛、羊乳為基料,而牛羊乳中低聚糖的含量僅為母乳中的1%~10%,且牛、羊乳中低聚糖主要為酸性結(jié)構(gòu),而母乳中的低聚糖主要為中性結(jié)構(gòu)[21-22]?;谏鲜鯤MOs 的營養(yǎng)和健康作用,以及動物乳基中低聚糖與母乳的巨大差異,可以認為嬰幼兒配方食品中添加HMOs 有助于改善這類人群的營養(yǎng)健康狀況。
此外,臨床研究結(jié)果顯示,補充HMOs 可以改善成人腸易激綜合征(irritable bowel syndrome,IBS)和潰瘍性結(jié)腸炎患者的癥狀[15]。因此,在相關(guān)食品中添加HMOs,除了有利于改善嬰幼兒的營養(yǎng)健康狀況,還對其他人群的健康有益。
目前國際上已批準使用的HMOs 主要采用微生物發(fā)酵法制備,該方法可適配工業(yè)化生產(chǎn)且環(huán)境友好。其產(chǎn)物HMOs 與母乳中天然存在的HMOs 在結(jié)構(gòu)上完全一致。微生物發(fā)酵法生產(chǎn)HMOs 通常是以大腸桿菌、釀酒酵母或枯草芽孢桿菌等作為出發(fā)菌株,通過基因工程技術(shù)引入產(chǎn)物合成途徑中的相關(guān)基因,并重構(gòu)其代謝網(wǎng)絡(luò),獲取可高效合成HMOs 的基因工程菌,進一步通過微生物發(fā)酵、分離、濃縮、純化、干燥等技術(shù)得到純化的HMOs。在此過程中,基因工程菌、引入的外源基因,以及外源基因轉(zhuǎn)錄翻譯產(chǎn)物均被去除,因此歐盟將發(fā)酵法生產(chǎn)的HMOs 視為“化學定義的純化物質(zhì)”,并將HMOs 從轉(zhuǎn)基因管理范圍中豁免,即不作為轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品管理。此外,因是閉環(huán)生產(chǎn),故不存在外來基因的環(huán)境釋放問題。在我國,對上述微生物發(fā)酵法生產(chǎn)的HMOs 分別進行生產(chǎn)用轉(zhuǎn)基因菌株和終產(chǎn)品的安全性評價,并有嚴格的審批程序確保HMOs 在食品中應(yīng)用的安全性。對于其發(fā)酵生產(chǎn)用的轉(zhuǎn)基因菌株,嚴格參照農(nóng)業(yè)農(nóng)村部《動物用轉(zhuǎn)基因微生物安全評價指南》的內(nèi)容進行安全性審查。對于HMOs 產(chǎn)品的安全性,嚴格按照《食品添加劑新品種管理辦法》等要求進行評估。
對于微生物發(fā)酵法生產(chǎn)的HMOs,科學界和產(chǎn)業(yè)界已對其用于嬰幼兒配方食品的安全性開展了相關(guān)動物毒理實驗和臨床人群試驗,結(jié)果均證實HMOs 是安全的。我國申報的2'-FL 等HMOs產(chǎn)品均嚴格按照《食品安全國家標準 食品安全性毒理學評價程序》(GB 15193.1-2014)的要求,進行體外遺傳毒性試驗、亞慢性經(jīng)口毒性試驗、急性經(jīng)口毒性試驗、細胞回復(fù)突變試驗和體外微核試驗等。結(jié)果顯示,在亞慢性經(jīng)口毒性試驗中,每只大鼠每天每千克體重喂服5 g 2'-巖藻糖基乳糖(2'-FL)并未顯示出任何毒性反應(yīng)[23]。針對嬰幼兒、兒童、成人和早產(chǎn)兒等人群的多個臨床研究(其中近70%為隨機雙盲對照研究)表明,HMOs作為膳食補充劑或用于嬰幼兒配方食品中是安全的,且耐受性良好。在短期(10 d)到長期(1 年)的不同劑量(0.1~10 g/d)HMOs 干預(yù)后,均證明受試者攝入HMOs 是安全的[12,14,19,24-27]。
HMOs 在國際上已經(jīng)應(yīng)用多年。首款添加HMOs 的嬰幼兒配方食品于2015 年在美國上市。此后,添加HMOs 的商業(yè)化產(chǎn)品陸續(xù)登錄歐美、中東、亞太和拉美地區(qū)等全球160 多個國家和地區(qū)。產(chǎn)品類型涵蓋嬰幼兒配方食品、成人營養(yǎng)品、乳及乳制品、功能性飲料、消化健康相關(guān)的膳食補充劑與功能性食品。
美國將HMOs 作為一般認為安全(Generally Recognized as Safe,GRAS)物質(zhì)管理,歐洲食品安全局(以下簡稱“歐盟”)、澳大利亞和新西蘭食品標準局(以下簡稱“澳新”)將HMOs 作為新食品原料(novel food)管理。截至2023 年6 月1 日,美國和歐盟已批準2'-FL、3-FL、LNT、LNnT、3'-SL、6'-SL 及混合成分2'-FL/二巖藻糖基乳糖(difucosyllactose,DFL)等7 種HMOs 的應(yīng)用。美國還批準了混合成分乳糖-N-巖藻五糖I(lacto-N-fucopentaose I,LNFP-1)/2'-FL 的應(yīng)用。部分國家和地區(qū)已批準使用的HMOs 種類和使用范圍見表1。批準的添加水平是基于不同國家和地區(qū)各自母乳中HMOs 的含量情況,不同的HMO 成分批準使用量因其在母乳中含量水平不同而不同。例如,美國和澳新批準2'-FL 和LNnT 用于嬰兒配方食品,最大使用量分別為2.4 g/L 和0.6 g/L,而歐盟批準的2'-FL 和LNnT 在嬰兒配方食品中的最大使用量分別為1.2 g/L 和0.6 g/L。
在我國,相關(guān)企業(yè)和專業(yè)機構(gòu)對HMOs 用于嬰幼兒配方食品的安全性進行了大量工作,包括對HMOs 生產(chǎn)涉及的基因工程菌的安全性和HMOs 本身的安全性。相關(guān)企業(yè)已向國家衛(wèi)生健康委員會提交了幾種HMOs(2'-FL,生產(chǎn)方式包括合成法和發(fā)酵法;LNnT,生產(chǎn)方式為發(fā)酵法)作為食品營養(yǎng)強化劑用于嬰幼兒配方粉和調(diào)制乳粉(僅限兒童用乳粉)的申請,其中,2'-FL 和LNnT在即食狀態(tài)下的使用量分別為0.7~2.4 g/L 和0.2~0.6 g/L。截至目前,已進行多次公開征求意見。
1)推進HMOs 審批。HMOs 的營養(yǎng)必要性、安全性與應(yīng)用可行性已得到廣泛認可,相關(guān)生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)已相對成熟。建議積極推進我國HMOs 的審批與應(yīng)用,并配套公布相應(yīng)的產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)格要求,對相關(guān)產(chǎn)業(yè)進行規(guī)范,以促進HMOs在我國嬰幼兒配方食品、特殊醫(yī)學用途配方食品等領(lǐng)域的應(yīng)用,推動產(chǎn)業(yè)升級與高質(zhì)量發(fā)展。
2)加強HMOs 基礎(chǔ)研究與應(yīng)用。建議鼓勵科技界、產(chǎn)業(yè)界等多方合作,依托高等院校、科研院所、全國重點實驗室等平臺開展HMOs 基礎(chǔ)研究,加強多方交流,提高科研投入力度,為HMOs 新品種的開發(fā)與應(yīng)用及相關(guān)政策制定提供科技支撐;同時提升HMOs 生產(chǎn)能力和技術(shù)水平,形成本土核心技術(shù),建立中國母乳HMOs 信息庫,鼓勵研究成果共享。
項目組專家
陳君石 國家食品安全風險評估中心
陳 堅 江南大學
王 碩 南開大學
楊曉光 中國疾病預(yù)防控制中心營養(yǎng)與健康所
邵 薇 中國食品科學技術(shù)學會
羅云波 北京工商大學
黃昆侖 中國農(nóng)業(yè)大學
張玉梅 北京大學
李可基 北京大學
張?zhí)m威 中國海洋大學
劉 龍 江南大學
黃 建 中國疾病預(yù)防控制中心營養(yǎng)與健康所
姜毓君 東北農(nóng)業(yè)大學
李在玲 北京大學第三醫(yī)院
工作組
王 津 南開大學
王 鷗 中國疾病預(yù)防控制中心營養(yǎng)與健康所
呂雪芹 江南大學
郭慧媛 中國農(nóng)業(yè)大學
陳 錚 中國食品科學技術(shù)學會
戰(zhàn)曉青 中國食品科學技術(shù)學會
致謝
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