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3D超分子结构——乳脂球一小步,婴配粉健康益处一大步
来源:中国安全食品网 2024/10/15 15:38:03

本报记者  刘艳芳

  “母乳真是太神奇了。研究得越久、越深入,就越感到奥妙无穷。”母婴营养领域的研究者常常会这样感叹。

  母乳是宝宝最理想的食物,一直以来都是生命早期营养科研探索的终极目标和婴儿配方乳粉研发的灵感来源与“金标准”,而母乳远比世界上任何一种食物都更复杂、更神秘,因此,母乳就像一本永远学不完的书,一直被模仿、从未被超越。

  然而,科学家对母乳的不懈研究不断带来惊喜,比如二十二碳六烯酸(DHA)和花生四烯酸(ARA)、1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯(OPO结构脂)、益生菌、母乳低聚糖、乳脂球膜(MFGM)等,从不同方面、不同程度地弥补了婴配粉与“金标准”的差距。而这一次,是3D脂球——不仅是单一成分的叠加,而是从三维结构、成分、功效等多方面的接近母乳。

  作为母乳的核心营养成分之一,脂类被学界长期关注并深入研究。近年来,随着分析技术的发展和营养研究的聚焦,母乳乳脂球的构成及其在生长发育、脑/认知发育中的关键作用逐渐被解锁。如今,通过改良乳品加工工艺,婴配粉中脂肪球的超分子结构终于得以实现,“3D脂球”已成功应用于产品中。科学家这样评价道:“3D脂球突破性地模拟了母乳乳脂,从脂肪层面拉近了婴配粉与母乳之间的差距,这是二者第一次如此接近。”

母乳乳脂球的非凡

  出生后第一年,尤其是前三个月,是人一生中生长发育最快的时期,婴儿不仅需要额外补充组织生长合成所需能量,且对营养物质的要求很“苛刻”,因此婴儿期是每公斤体重需要能量最多的时期;同时,婴儿器官系统的发育尚不完善,需要较高的能量和全面的营养以满足不断生长的需要。

  母乳作为一个复杂的生物学体系,其物质种类、含量、存在状态,均与婴儿胃肠道相吻合,而且,“母乳喂养的儿童具有更佳的智力表现,超重或肥胖风险更低,日后发生糖尿病的可能性更小,从长远看,也具有更佳的认知表现。”四川大学华西第二医院儿科教授毛萌说。

  “母乳的健康效益,使得我们不断地思考其背后的原因和机制。”德国慕尼黑大学儿科学教授Berthold Koletzko说,“有很多因素造成了婴配粉和母乳之间的差异,此前的研究主要集中在蛋白质和碳水化合物上,如今,我们越来越意识到母乳脂质的重要性。”

  “婴配粉中的脂肪和母乳中的脂肪不一样,这就是为什么母乳喂养儿和婴配粉喂养儿在婴儿期的生长发育就有差异。”毛萌指出,“虽然现在婴配粉添加了DHA等,但母乳脂肪的成分非常复杂,并非单一的营养成分;母乳脂肪除了提供婴儿所需约50%的能量,还提供生长发育必需的脂肪酸,助力智力、视力和生长发育,参与免疫调节,提高免疫功能,其特定结构还会通过影响消化吸收速率、代谢进程、认知发育,全面调控婴儿生长发育的步调,并对宝宝的健康产生长远影响。”

  母乳脂肪的“非凡”是由其独特的结构和复杂的组成所赋予的。据江南大学食品学院副教授韦伟介绍,母乳中脂肪并非均匀分散,是以一种特殊的物理形态——母乳脂球的形式稳定存在。“球芯”的主要成分是携带棕榈酸、DHA、ARA等多种脂肪酸的甘油三酯(占乳脂约98%—99%)及脂溶性维生素等一系列脂溶性成分;外部包裹着组成复杂的三层磷脂生物膜——乳脂球膜,最内层富含极性脂(甘油磷脂、鞘磷脂、鞘糖脂等),中间层含有大量功能蛋白(糖蛋白、酶),最外层也是由极性脂组成,膜上还嵌插着生物活性肽、胆固醇和糖蛋白等。

  乳脂球既是“能量包”,也是“宝藏库”,更为重要的是母乳脂肪球的粒径平均达到4微米,是营养学意义上的“慢脂”,完美适配婴儿的胃肠道消化系统。进食后能否有效消化、吸收,是脂肪充分实现营养价值及促进生长发育作用的前提,但婴儿的消化系统尚未发育健全,对于脂肪的利用能力与成人截然不同。较之成人,婴儿胃蛋白酶在出生时水平较低,胃部收缩活动不成熟;胰腺脂肪酶相关蛋白2(PLRP2)及胆盐刺激脂肪酶是婴儿小肠中参与脂肪消化的关键酶,出生后首月,胰腺分泌甘油三酯脂解酶、磷脂酶A2及胆汁酸功能尚不成熟。“传统婴配粉中的乳脂球结构非常简单,基本上就是一个表面有非磷脂的脂滴,直径只有母乳脂肪球的十分之一大小。”Koletzko说,“婴配粉进入人体后,小脂滴会分散在整个胃内容物中,而母乳脂肪球会上浮至胃液表层,于是胃部脂肪酶可以与脂肪球有更久、更充分的接触,使胃排空时间延长。”经过胃、肠脂肪酶的消化,母乳脂肪球在小肠以更为平缓的速率释放游离脂肪酸,使得餐后血脂不会骤然升高,有利于维持餐后血脂平稳,避免血脂波动造成脂肪堆积,使脂肪被优先用于身体和大脑发育。

  “这非常重要,大脑在生命早期阶段的发育特别快,且主要是通过重构脂肪来发展神经元及其在大脑中的交互模式。”达能研发中心高级总监Ardy Van Helvoort教授说,“母乳脂肪球的大小以及它外层包裹的膜,决定了母乳脂质是如何被胃和小肠消化吸收的。早在15年前,我们就假设这种结构可能实际上决定了脂质的最终去向,比如是进入大脑还是被储存在脂肪组织中。我们进行了大量的实验研究来论证这一点,而过去几年的临床研究也证实了这一假设。第一项临床研究结果已经发表,更多的研究将会陆续发布。”

  Koletzko补充说,基于133例10月龄至4岁健康儿童的MRI(核磁共振成像)扫描发现,较之婴配粉喂养儿,母乳喂养儿成熟期的额叶及相连脑区白质发育更完善。“白质实际上是围绕神经的髓磷脂。”他说,“你可以把髓磷脂想象成电话线,中间是传输电流的铜线,周围是塑料绝缘层。在大脑中,髓磷脂越好,信息处理的速度就越快。在当今世界,每个人都明白信息处理速度的重要性。”

婴配粉乳脂球的再造

  婴配粉是以牛乳或羊乳为原料制成,牛乳、羊乳与母乳的乳脂球原本是类似的,何以“非凡”不再?Helvoort介绍说,乳脂的均质化处理是乳品工业发展过程中的重要技术。为提高乳液的稳定性,婴配粉的传统加工中,随着均质压力升高,脂球形成的脂滴粒径小于0.5微米,与母乳脂肪球的组成形态也相去甚远。

  乳脂球的缺失造成了传统婴配粉与母乳脂质营养的巨大差距。“这再次表明母乳喂养是最佳的婴儿喂养方式,同时也让我们看到,拥有巨大的潜力来逐步改进婴配粉,特别是在改善脂质成分方面。”Koletzko指出,婴配粉脂肪应在脂质类别和含量、脂肪酸类别和含量、乳脂球形态和大小、消化和吸收机制以及健康效应上,最大程度地去接近母乳脂肪,为无法进行纯母乳喂养的婴幼儿提供更好的保护。

  婴配粉乳脂球的再造问题给到了食品产业界的专家。在步步深入的科学研究的引领下,婴配粉脂质的母乳化经历是一个漫长的过程,从添加DHA、ARA、OPO结构脂,到添加MFGM,再到实现了超分子结构的3D脂球,殊为不易。

  正如毛萌所说,“在配方粉的研发中,乳糖和蛋白质都比较容易,但模拟母乳脂肪,尤其是三维结构,非常难——母乳脂质是自然界最复杂的脂质之一。”Helvoort介绍说:“传统的加工方法导致脂肪球被破坏,变成小脂滴。经过多年的研究,我们打造出了先进的工艺,不仅能够保住脂肪球的生物活性物质和营养成分,还能重构它的粒径大小,使之成为具有和母乳脂肪球相似成分与大小的脂肪球——3D脂球。”

  “在生产的原料上肯定有讲究,我们用乳脂球膜成分来完整包裹住内核脂质。”他强调,“但更重要的是生产工艺上的突破,让我们可以重构大粒径的脂肪球并使其在配方中维持稳定。所以,3D脂球是精准控制工艺的产物,这也是为什么在配料表中找不到‘3D脂球’的原因。”

  “在激光扫描共聚焦显微镜下看,普通婴配粉中加入MFGM,膜是膜、球是球,3D脂球则是个以甘油三酯为核心、表面完整包裹着MFGM成分的实心大球,4微米左右的粒径,与均质后的小脂滴比,是量级的差别。”韦伟认为,3D脂球在粒径大小与分布上成功地模拟了母乳脂肪球,结构也接近于母乳脂肪球的三维结构,从脂肪层面拉近了婴配粉与母乳之间的差距,“第一次,如此接近。”韦伟说。

  “这是以母乳为金标准,优化婴配粉取得的较大突破。”毛萌指出,3D脂球,不仅是形态,更重要的是功能接近母乳脂肪球。

  MERCURIUS研究是一项在全球4个国家、17个中心进行的双盲、随机、对照临床研究。该研究纳入出生35日内足月龄健康婴儿,1:1随机分为两组,分别接受基于3D脂球的创新配方(n=115)、普通配方喂养(n=108)喂养至4月龄,另外纳入88例接受纯母乳喂养的健康儿作为对照。这项随访长达5年的跟踪研究从几个维度充分证实了基于3D脂球的新型配方对于婴幼儿的多重健康效益,包括更适宜生长曲线、促进脑发育相关脂肪酸吸收利用及儿童期认知发育等。

  “我们临床医生很看重生长曲线。喝3D脂球婴配粉的婴儿,生长曲线更接近母乳喂养儿,说明消化吸收及代谢模式建立得比较好。”毛萌说,3D脂球对于肥胖风险的降低效应,也已由MERCURIUS研究所证实,为了从肥胖发生、发展角度进一步揭示3D脂球的长期健康获益,多项临床研究正在紧锣密鼓地进行中,如荷兰Erasmus大学实施的双盲随机对照临床研究(SATURN)。“相信不断涌现的新研究、新证据将持续揭示其多元健康获益,也将大幅拓展我们对早期最佳营养科学的认知版图。”毛萌说。

 

  《中国食品报》(2024年10月15日01版)

  (责编:周 岩)


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