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婴幼儿配方奶粉基础研究亟待解决的几个问题
作者:   时间:2013年11月01日 【字号: 】【打印本页】【关闭】
 

张玉梅、赵艾、薛勇、尤莉莉、刘芳丽、王培玉、孟庆跃

 作者简介: 张玉梅,女,教授,博士生导师,(北京大学公共卫生学院,100191,E-mail:zhangyumei@bjmu.edu.cn)赵艾,女,博士,讲师;薛勇、尤莉莉、刘芳丽,博士研究生在读。王培玉,男,教授,博士生导师;孟庆跃,男,博士研究生导师。 

  2008年的“三聚氰胺奶粉事件”,导致国产婴幼儿配方奶粉遭遇信任危机:从香港、欧美等疯狂的中国购买奶粉客,到进口奶粉价格高涨。国产奶粉真的不如进口奶粉吗?近一段时间又爆出的假洋奶粉等事件,让很多普通消费者陷入“选择困惑”:为了孩子健康,到底选择洋奶粉还是国产奶粉?其实奶粉生产行业的业内人士都知道,无论从产品配方、生产工艺、技术手段、生产管理,国产奶粉特别是大企业生产的奶粉与进口奶粉都没有典型差别。但是,若要提高普通消费大众对国产婴幼儿奶粉的消费信心,有必要从婴幼儿健康成长营养需求研究着手,加强婴幼儿健康成长营养需求的基础研究工作,进一步提高我国婴幼儿配方奶粉的科研水平。

  近几年,土壤、水体污染,空气洁净度较差等问题频见报道,这些环境污染因素是否会影响牧草、乳牛乃至婴幼儿配方奶粉的主要原料—牛奶的质量?是否会导致牛奶的激素超标、污染物过量?牛奶中的一些成分可否致癌?很多消费者对这些问题都充满疑问。

  国内的婴幼儿配方奶粉就生产配方而言,几乎与国外无异。我国的婴幼儿奶粉生产与世界上大多数国家一样,主要参考WHO相关母乳成分及欧美国家婴幼儿配方奶粉的成分组成设计制定配方,并制定国家标准。但这样的乳粉配方是否适合中国孩子的营养健康需要,因缺乏相关的研究,尚无法支撑国家关于婴幼儿配方奶粉生产技术相关规定的调整和完善。目前,我国母乳成分指标数据还是在上世纪的八十年代早期完成的,而且仅对一般性成分,如总蛋白、氨基酸、总脂肪、脂肪酸、乳糖、维生素、矿物质等进行了分析。近年来,研究者们对母乳中的营养素、有益健康的活性成分的认识随着近年来检测技术提高和人群研究的开展逐渐深化。欧美、日本等发达国家,由于其基础研究相对深入、完善,婴幼儿配方奶粉生产者拥有较先进的技术和特殊活性成分的专利,其婴幼儿配方奶粉生产技术,促使各具特色的产品体系的形成。我国科技计划曾多次支持婴幼儿配方奶粉的研究,但对母乳成分的相关研究的缺乏支持,严重制约了国内婴幼儿配方奶粉产业的健康发展。

  因此,目前婴幼儿配方奶粉存在着一些基础研究亟待解决的问题,基于欧美、非洲的WHO数据制定的中国婴幼儿配方粉不一定适合中国孩子的营养需要;中国传统东方膳食模式,人种差异,婴幼儿配方奶粉的配方应该具有自己的特色,并与当前的中国母乳成分类似。

  近几年来,本文作者立足所在的课题组多年进行“母婴、儿童营养、乳成分与健康”研究,并结合国际上婴幼儿配方奶粉的基础研究发展现状对婴幼儿配方奶粉基础研究亟待解决的问题作一综述。

  一、母乳成分的动态变化提示婴幼儿配方奶粉分段应该细化

  1.母乳成分的动态变化特别是早期的动态变化提示奶粉分段应细化

母乳中的营养成分随时间的改变而发生变化,以适应婴儿生长发育的需要。一般根据母乳成分的变化可将母乳分为初乳(一般定义为开始泌乳的最初4或7天);过渡乳(开始泌乳后的第5至11天)以及成熟乳。英国食物分析标准显示,初乳、过渡乳及成熟乳中蛋白质的含量分别为:2.0g/100mL,1.5g/100mL和1.3g/100mL;脂肪含量分别为2.6 g/100mL,3.7 g/100mL 和4.1 g/100mL;碳水化合物含量分别为6.6 g/100mL,6.9 g/100mL和7.2 g/100mL[1]。同样,日本、美国等国家的研究也显示了相似的变化趋势[2]。而我国,尚缺乏对不同阶段母乳宏量营养素成分变化的相关报道。

  维生素和矿物质在母乳中的含量也随哺乳时间而发生变化。就矿物质而言,绝大多数矿物质的含量在哺乳最初的1-2个月内含量较高,随后则随哺乳时间而递减,至3-4个月后含量维持在一定的水平[3]。而铁的含量则在整个哺乳阶段都相对恒定[4, 5] 。在我们课题组的前期研究中,也发现了同样的变化趋势。而维生素的含量则显示,视黄醇、维生素E、维生素C的含量随哺乳时间而递增;维生素B1、维生素B6、盐酸、叶酸和生物素的含量则随哺乳时间上升;维生素B2的含量则变化不大[5] 。母乳中各个营养素的变化趋势在哺乳的最初几周内最为明显,而在哺乳后期,约2个月后则逐渐趋于稳定。

  目前国内、国外婴幼儿配方奶粉根据婴幼儿的年龄进行阶段的划分。一段奶粉适应于0-6个月大的婴儿,二段奶粉适用于6-12个月龄的婴儿,三段奶粉则适用于1-3岁的幼儿。除了个别品牌开发了针对早产婴儿的奶粉外,在婴幼儿发育的早期0-6个月,奶粉的配方是不变的。当配方奶粉的营养成分无法满足婴儿需要时,会影响婴儿的生长发育;而另一方面,由于婴儿早期胃肠道发育尚不完全,某些营养元素的过多摄入甚至会造成婴儿的负担。

  0-6个月婴儿的胃肠道尚在不断发育中,母乳各营养素变化最为显著,而在此阶段市售的配方奶粉的营养素含量却一成不变。前期研究发现,纯人工喂养的婴儿超重率显著高于纯母乳喂养组,而生命早期超重、肥胖与成年后慢性疾病发病密切相关。我国婴儿纯母乳喂养率不足30%,超过70%食用婴幼儿配方奶粉,利用母乳基础研究数据及婴幼儿生长发育数据,制定婴儿配方奶粉新的分段策略迫在眉睫。

  2. 中国母乳各营养素间的比例特殊,提示婴儿配方奶粉分段应细化

  母乳之所以是婴儿最好的食物,在于母乳的成分均衡,易于婴儿肠道吸收。以“钙磷比”为例,最易于人体吸收钙的“钙磷比”为2:1。而在营养状态较好的乳母的母乳中 “钙磷比”维持在1.8-2.2之间[4, 5]。本课题组前期的研究也显示,我国健康乳母的乳汁中“钙磷比”在2.2左右。然而,查阅目前的婴幼儿配方奶粉的钙、磷配比可以发现,奶粉中的“钙磷比”在1.1-2.1 : 1间不等。显然,部分厂商在制定婴儿配方奶粉的配方时,没有考虑到钙、磷间的配比关系。而不适宜的钙、磷比例关系将直接影响婴儿对钙的吸收及利用。同时,影响钙吸收的其他营养元素还有植酸、碳水化合物等。为了促进配方奶粉中钙充分吸收、合理利用,除了钙本身的含量外,这些营养素与钙之间的配比关系都应是婴儿配方奶粉配置时应考虑得问题。

  除了“钙磷比”外,母乳中适宜的钠、钾比例关系直接影响到婴儿的电解质平衡;铁元素与维生素C及植酸的配比会影响铁的利用率;母乳中一些脂肪酶、胆汁盐、左旋肉碱等生物活性成分的存在有利于脂肪的降解、吸收 ,清蛋白和酪蛋白的比例关系母乳维持在1.5:1,而牛乳仅为0.25:1[6]。总而言之,不仅仅是营养素单体的含量、营养素间的配比也是婴儿配方奶粉产业化进程中所必须考虑的。

  前期研究提示我们亟需根据母乳的自然变化趋势调整婴儿奶粉的配方,将婴儿配方奶粉的适用阶段进行细化。由于我们前期的调查来自于横断面研究,即不同阶段的母乳来自不同乳母,针对同一乳母的母乳成分的动态变化研究即队列研究十分必要。

  二、中国母乳益生菌(probiotics)和益生元(prebiotics)成分、含量的动态变化及相关的产业化长期研究

  1.中国母乳益生菌的成分、含量动态变化及产业化研究

  母乳中含有益生菌(probiotics)和益生元(prebiotics),从2003年儿科杂志报道母乳中的可能益生菌成分[7],到现在很多地区母乳中益生菌的发现及专利,如西班牙的格拉纳达大学申请了全球乃至中国的专利,发现母乳中含三个益生菌菌株(两株乳杆菌及一株双歧杆菌Lactobacillus rhamnosus HERO 22A (CNCM I-4036), Lactobacillus paracasei HERO 7 (CNCM I-4034) and Bifidobacterium breve HERO 15B (CNCM I-4035))[8],正常阴道分娩的新生儿肠道最先定植的肠道菌群即为双歧杆菌等益生菌,若母乳喂养,纯母乳喂养儿肠道以双歧杆菌为优势菌群,大多数配方奶喂养的婴儿肠道双歧杆菌与拟杆菌含量相等,大约占40%,且有较多肠杆菌、肠球菌、梭菌;在婴幼儿大便样本的次要组成中,母乳喂养的婴儿以乳酸杆菌、链球菌为主,而配方奶喂养的婴儿以葡萄球菌、大肠埃希氏菌、梭菌为主[9];但目前为止中国母乳中含有的益生菌种类、含量尚未见相关报道。我们课题组仅做了十几例研究,初步证实了双歧杆菌的存在,其具体的基因型如何?母乳中含量如何?如何动态变化亟待深入研究。

  我国的相关法律允许婴幼儿配方奶粉加入益生菌,如双歧杆菌,但目前所使用的双歧杆菌主要来自于健康人的肠道,且多为国外产品,无来源于中国健康母乳的双歧杆菌。母乳中双歧杆菌的分离、鉴定、培养增殖并产业化,相关菌株通过国家的有关标准,需要较长期的过程,需要长期的研究支撑。

  2.中国母乳中益生元(寡聚糖)的种类、含量及产业化的研究

  早在19世纪末,人们发现乳母喂养的婴儿死亡率和传染病发病率均比人工喂养的要低,Escherich发现可能和肠道菌群有关。直到20世纪30年代,Polonowski和Lespagnol发现母乳中含量较高的寡聚糖,人们才把目光转移到寡聚糖和肠道菌群的关系(Gauhe et al)。母乳中寡聚糖的含量存在较大的变异,初乳含量高达20-25g/L,成熟乳下降到5-20g/L[10] ,但依然超过蛋白质的含量,早产的乳母含量尤其高。寡聚糖包括5个单糖单元,分别为葡萄糖(glucose, Glc),半乳糖(galactose, Gal),n-乙酰氨基葡糖(N-acetylglucosamine, GlcNAc),海藻糖(fucose, Fuc)和唾液酸(sialic acid, Sia)。目前为止已确定100多种寡聚糖。

  寡聚糖属于益生元,可促进肠道有益菌群的生长和繁殖,某些寡聚糖固定在肠壁上,阻止病原体的寄生与粘附(如图1),减少婴儿感染的风险[11, 12]。另外寡聚糖还能调节肠道上皮细胞的反应,同时能调节婴儿免疫,促进免疫因子的表达。母乳喂养的孩子在18个月时发育评分较高,到7岁时智力水平也较高,部分原因是母乳喂养的孩子唾液酸较高,寡聚糖是母乳中唾液酸的主要来源。寡聚糖不仅对婴儿有好处,对乳母也很有益处。寡聚糖能够影响到乳腺里的微生物状况,同时能够调节乳腺上皮细胞的反应,还能调节免疫反应,从而起到抗炎预防乳腺相关疾病的作用[13, 14]。

  与其他哺乳类相比,人类的乳汁中寡聚糖的含量及结构的复杂程度都是最高的,牛奶中的含量相对较低。配方奶粉中因缺乏寡聚糖,非母乳来源的galactooli gosaccharides和fructooligosaccharide[15]被添加到配方奶粉中,目前与母乳来源寡聚糖结构完全相同的寡聚糖尚未应用于婴幼儿配方奶粉。母乳中的寡聚糖是否存在种族差异,中国母乳特点如何,有待于母乳中寡聚糖成分、寡聚糖合成及产业化的长期研究。

  三、中国母乳中免疫活性因子、活性分子的基础研究及长期产业化研究

  1. 母乳中唾液酸

  唾液酸(sialic acid)是9碳糖酸家族的一员[16],大多数存在于母乳寡糖中,参与神经组织中神经节苷脂(ganglioside)的构成,是大脑的重要组成部分[17] 。与婴儿配方奶粉相比,母乳(包括早产)中富含结合在低聚糖上的唾液酸[18] 。有动物实验表明,在饮食中补充唾液酸能增加仔猪大脑中唾液酸的含量,并提高学习相关基因的表达水平,从而提高学习和记忆能力[15, 18] 。有研究报道[19],每毫升母乳中大约含有0.3-1.5毫克唾液酸,母乳中,结合在低聚糖上的唾液酸约占全部唾液酸的75%,绝大多数以唾液乳糖(sialyllactose)的形式存在。大脑和中枢神经系统在发育初期需要一定含量的唾液酸,因此认为唾液酸在大脑发育和功能表达上扮演重要角色[20] 。有些唾液酸化的化合物(sialylated compounds)能抑制粘附的毒素,细菌和病毒的上皮细胞表面上的受体[19] 。一些唾液酸化的化合物具有促进主要存在于人乳喂养婴儿肠道的双歧杆菌和乳酸杆菌生长的作用。唾液酸化的化合物可能作为母乳中的一种生理成分存在于婴儿的肠道中,可以保护婴幼儿肠道免受感染[19] 。人工喂养婴幼儿唾液酸的摄入量少于母乳喂养婴幼儿的20%,足够的唾液酸供应可能在极低体重儿和新生儿大脑功能的正常发育中起重要作用[21] 。

  2. 母乳中的免疫因子

  随着现代免疫学的发展,自70年代初期,对母乳从免疫学方面有了新的认识,逐渐了解到母乳具有体液免疫、细胞免疫等特异性和非特异性免疫的多种免疫作用,是婴儿早期生长发育的重要物质。母乳中IgA有7S、11S和18S分型,初乳中的IgA含量最高,成熟乳逐渐降低,对细菌、病毒和真菌起着广泛的抗体活动,同时IgA还在婴儿肠道里发挥局部的免疫作用。其他免疫因子有补体C1到C8,分娩后1-4天,补体成分大多数逐渐增加,5日以后各补体量逐渐较少,成熟乳中含有从C1到C8的全部成分,只是某些成分含量极低。母乳中的免疫因子是新生儿被动免疫的重要来源,对预防新生儿初期的细菌感染有重要意义。目前免疫因子如何在婴儿肠道中发挥作用有待于进一步的深入研究,其对婴儿健康的影响多处于理论,人群研究的数据较少。同时我国乳母免疫因子的含量和构成,亟待深入细致的研究。本课题组在前期研究中,采用同样的检测手段和分析方法,比较了处于同一泌乳时期段的牛乳及母乳样本中免疫因子的含量。结果显示集约化喂养的乳牛不同阶段的乳汁中免疫因子水平如:生长因子如胰岛素样生长因子(insulin like growth factor-1)、神经生长因子等不及母乳初乳中高[22, 23]。这提示该研究提示我们,在奶粉生产的过程中,应依据母乳的成分,进行免疫因子的合理添加或者消除。

  四、中国母乳精细成分的分析与未来的产业化

  WHO推荐0-6月婴幼儿纯母乳喂养,源于母乳中含有很多特异性成分及母乳随着孩子生长的动态变化。就是一般人们认为的一般性营养素成分,由于母乳作为满足0-6月婴儿生产发育最佳的营养物质,也存在特殊性:

  1. 母乳中长链多不饱和脂肪酸(DHA和AA)

母乳中长链多不饱和脂肪酸(DHA和AA)是被人们最早熟知的母乳中的活性成分。有中国乳母的结果如下:Yuhas等[24](2006年)的结果为DHA/FA 0.35%和AA/FA 0.49%,Xiang[25, 26] 等的结果为(1999年北京农村)DHA/FA 0.33%和AA/FA 0.63%以及(2005年北京农村)DHA/FA 0.18%和AA/FA 0.51%。与国外发达国家的结果相比,我国母乳中DHA和AA含量存在AA含量较高,DHA含量相对较低,AA/DHA偏大的特点[26]。

我国允许婴幼儿配方奶粉添加DHA等长链多不饱和脂肪酸。研究发现母乳中的DHA和AA的含量受地理、饮食、遗传等诸多因素的影响[27]。我国乳母小样本量研究发现不同地区DHA含量存在很大改变[27] ,其中沿海地区含量较高。全国范围内因地区引起的脂肪酸构成、配比的改变,有助于对添加长链多不饱和脂肪酸提出政策建议。由于母乳中脂肪酸受膳食影响,相关研究对乳母营养指导很有意义。

  2. 母乳中特殊的甘油三酯(结构脂肪)结构

母乳中脂肪的甘油三酯结构与植物油、其他动物油脂相比特殊:植物油及其他动物脂肪的不饱和脂肪酸往往位于甘油三酯的2位(即β位,又称sn-2),母乳中却位于1,3位(即α位),其容易被吸收,且不能导致乳中钙的丢失,母乳喂养的婴儿粪便较软,不发生便秘。

丹麦的研究[28]发现,母乳与市售的配方奶粉脂肪结构存在差异,即母乳中的甘油三酯以sn-2位上为饱和脂肪酸(棕榈酸)、sn-1和sn-3位上以不饱和脂肪酸的居多,而配方奶粉则相反,其中的甘油三酯更多的是sn-1和sn-3位上为饱和脂肪酸、sn-2位上为不饱和脂肪酸(棕榈酸)。DilekTuran等[29]和Evan Abrahamse等[30]的研究则进一步表明,母乳中的甘油三酯因其特殊结构比配方奶粉更易被消化吸收,且不会干扰钙的吸收利用,能促进健康足月儿肠道吸收脂肪和钙[31]。我国已经通过相应政策允许配方奶粉添加sn-2脂肪酸,但近期欧洲有人发现母乳中的脂肪sn-1和sn-3位结合的脂肪酸也有不同,具有特殊性,中国母乳相关特殊性亟待深入的基础和产业化研究。

  3.母乳中特殊的游离氨基酸组成

  游离氨基酸属于母乳成分中非蛋白质氮,绝大多数随着泌乳时间含量显著降低,谷氨酸和谷氨酰胺例外。游离氨基酸是母乳可利用氮的重要组分,比蛋白质来源的氮更有利于婴儿吸收和利用。母乳中游离氨基酸的含量是配方奶粉的2-5倍,大部分氨基酸如牛磺酸、谷氨酸等在婴儿生长发育过程发挥重要作用。牛磺酸参与婴儿的胆酸盐合成,且参与视网膜感光细胞的分化和发育。母乳中的谷氨酸占总游氨基酸的一半,含量显著高于牛乳,已知谷氨酸为婴儿三大能量营养物质的共同通路三羧酸循环提供酮戊二酸,且在婴儿大脑中发挥神经递质的作用。母乳中富含游离氨基酸不仅仅对婴儿氮的合成有益,同时还能促进低出生体重婴儿组织的发育,但其对正常婴儿生长发育的影响目前报道较少,特别是我国母乳成分中游离氨基酸的含量及对婴幼儿生长发育的影响也缺乏基础数据,亟待相关研究补充。

  五、中国不同饲养方式乳牛、牛乳及婴幼儿配方奶粉的安全性研究

  在前期研究中,本课题组采用同样的检测手段和分析方法,比较了处于同一泌乳时期段的牛乳及母乳样本中活性物质及性激素的含量[23]。结果显示集约化喂养的乳牛血液、不同阶段的乳汁中激素水平并不比相同阶段母乳中高,其中的一些生长因子如胰岛素样生长因子(insulin like growth factor-1)、神经生长因子等不及母乳初乳中高,由于这些研究经费少,样本量小,很难综合说明散养牛、集约化养殖乳牛相关情况,亟待深入研究。

  本课题组就牛奶、婴幼儿配方奶粉的生殖安全性进行了历时两年多的长期动物实验,大鼠的多代繁殖实验发现,长期饮用牛奶有个别的雌鼠个体生殖孔间距变大[10, 32-36]。即国产牛奶、婴幼儿配方奶粉长期食用,并不会引起早熟等问题。

  六、中国特殊习俗对母乳成分的影响

  中国饮食文化源远流长,孕妇、乳母、婴幼儿饮食受传统、经济、地域等因素影响,存在不同于欧美国家膳食结构和组成的特殊性,特别是孕期及哺乳期的饮食习惯不同。

  1. 孕期饮食对母乳的影响

研究表明孕母的饮食特别是健康状况可对母乳成分有一定影响,孕母的饮食也直接影响着新生儿的生长发育状况。受传统文化的影响,孕妇的饮食存在很多禁忌和偏好。比如中医所分的各类食材的寒凉属性、补泄特点,很多孕妇或者孕妇家属认为贝类、兔肉、羊肉、鱼肉、鸭肉等不能吃[37-39],而这些食物是良好的优质蛋白质来源,也富含B族维生素、多不饱和脂肪酸等多种营养物质。与国外研究比较发现,中国孕妇能量摄入不合理,蛋白质、脂肪、碳水化合物三大营养素供能比偏离推荐值、多种矿物质和维生素缺乏,孕期增重过大,超过60%的孕妇增重超过15kg,其饮食及健康状况对母乳成分可能产生长期影响。

  2. 哺乳期“坐月子”对母乳成分的影响

  中国产妇产后“坐月子”最早可以追溯至西汉《礼记内则》,距今已有两千多年的历史,称之“月内”,是产后必须的仪式性行为。坐月子习俗包括不吃生冷,不出房门[40]。课题组前期对北方农村乳母的研究发现,不吃生鲜蔬菜、水果导致月子内的乳母乳汁中维生素C及水溶性维生素水平较低,影响月子内的新生儿营养发育;母亲与孩子不出房门,不能晒太阳,影响母体及孩子体内维生素D的合成,且乳母分泌乳汁的过程中,由于存在乳房屏障,母乳中维生素D含量极低4[41, 42]。除了“坐月子”习俗中传统的膳食结构外,特殊的饮食习惯如好吃酸菜、喝大量油茶等也可能对母乳营养成分产生影响。

  “坐月子”这一习俗未来可能由于健康教育的推进,逐渐转变,但这转变需要时间。目前只能针对“坐月子”的特点,研究适应该阶段的母亲、婴儿奶粉,是面对这一习惯的营养政策不得不做出的积极“妥协”。

  总之,国内婴幼儿配方奶粉未来获得良性发展,不仅需要从安全性、基础研究上重树信心,更需要国家提供短期、中长期乃至长期的基础研究战略科技计划作为支撑,需要营养学、乳品工程学、微生物学、食品成分分析、临床围产科学、儿科学相关专业的通力合作,以及国家相关政策的转变和支撑。通过研究,完善母乳成分、母乳喂养、婴幼儿生长发育、婴幼儿配方奶粉的配方及工艺及对健康影响的一系列研究。只有这样,我们才能更了解母乳中的相关成分及动态变化,纯母乳喂养儿生长发育的基本情况,我们的孩子才能吃上更加符合中国人营养需要的配方奶粉;我们的相应产业才能获得基础雄厚的长足性发展,更为重要的是,我们可以获得一系列新发现,并获得相关的技术专利,真正促进我国婴幼儿配方奶粉业的健康发展。这些问题亟待解决,若拖延或耽搁,将严重制约婴幼儿配方奶粉相关产业的发展,当然从我们的内心深处,中国婴幼儿的健康还得靠我们自己。

  致谢:本文由张玉梅、赵艾、薛勇撰写,文献资料由博士生蔡莉、薛勇、尤莉莉、杨媞媞、刘芳丽、江华及硕士研究生邵祥龙、李子一、陈辰、王金子、张雅蓉、王欢、赵文芝、王振星、宋菲、于盼共同完成,王培玉教授、孟庆跃教授提供方向指导,在此一并感谢!

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