母乳是喂养婴儿最佳的天然食品，其中含有多种营养物质，包括蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质、维生素等，并且各种营养物质含量和比例非常适合婴儿吸收利用[1]，也被称为“液体黄金”。

母乳中的固体组分中，含量最多的是脂肪、其次是乳糖，再次是人乳低聚糖(HMO)[2]。HMO是母乳中所特有的，含量为5-15g/L，具有特殊的生物学功能。

我们重点讲一下人乳低聚糖(HMO)。

那么，什么是人乳低聚糖(HMO)？

Lianghui Cheng, et al. 2020[3]

HMO是由多个单糖组合构成的低聚糖。构成HMO的单糖种类有5种，包括N-乙酰氨基葡萄糖、D-半乳糖、D-葡萄糖、L-岩藻糖、唾液酸[3]。虽然单糖种类只有5种，但单糖的空间构型，糖基序列等不同可以使得HMO的结构千变万化，目前在母乳中已经发现了超过200种HMO分子[4]。

根据最新的研究结果，科学家们发现HMO大展身手的位置主要在肠道中[2]。人体肠道不仅仅是消化食物，吸收营养物质这么简单，还对人体健康具有极其重要的作用，这是因为肠道中生活着一群肠道微生物(GM)。成年人的肠道菌群由超过35000种细菌组成，大部分细菌属于拟杆菌门(革兰氏阴性)和厚壁菌门(革兰氏阳性)，而真正对我们人体有益的菌所占比例却很小，例如放线菌门的双歧杆菌，疣微菌门的阿克曼菌，因此维持益生菌的丰度和多样性是非常有必要的[5]。

益生菌

1、促进肠道有益菌群增殖

HMO具有滋养功能, 通过刺激肠道有益菌群(乳酸菌和双歧杆菌)生长繁殖, 间接抑制有害菌群生长, 以维持肠道微生态平衡, 从而保护婴儿肠道免受致病菌入侵[1]。

益生菌中的双歧杆菌尤其喜欢HMO，它们可以利用HMO作为碳水化合物大量增殖[1]，实验结果也证明了这一点，研究人员发现，在用母乳喂养6天之后，婴儿肠道的双歧杆菌成为了优势菌种，数量是对人体无益甚至有害的肠杆菌(包括大肠杆菌、沙门氏菌等)的1000倍以上，而人工喂养的婴儿肠道的双歧杆菌仅为肠杆菌的1/10左右[6]。因此HMO也叫“双歧因子”[1]。

2、减少促炎细胞因子的表达

HMO可以通过抑制NF-κB通路的激活，显著地降低结肠组织中细胞因子(IL-6、IL-18、IL-13和IL-33)的分泌和mRNA表达，减少炎症发生的几率从而预防结肠炎[7]。

3、增强肠道的免疫功能

肠道免疫

肠道是人体最大免疫器官, 拥有人体70%的免疫细胞，HMO可以加快肠道淋巴细胞的成熟并且可以维持促炎免疫细胞和抗炎免疫细胞间的平衡[8]。此外，HMO作为“双歧因子”可以促进双歧杆菌的增殖，而双歧杆菌能刺激肠道产生免疫物质和抗体, 从而提高机体对病原菌和肿瘤的免疫力[1]。

4、发酵产物营造良好的肠道环境

肠道环境

HMO被结肠细菌发酵会产生乳酸和短链脂肪酸，使得婴儿的肠道保持较低的pH，较低的pH不仅利于益生菌生长，同时也抑制有害菌的生长(如大肠杆菌和产气荚膜梭菌）[9]。HMO还可以与病原体结合并作为抗粘附抗菌剂，减少其对肠细胞的侵入与感染[1]，例如引起婴儿腹泻的空肠弯曲杆菌，其造成腹泻的第一步便是粘附与肠道黏膜，HMO就能抑制这一过程[10]。

HMO作为母乳特有的成分对刚出生的婴儿肠道有如此多的益处，而目前人工喂养的奶粉做不到这一点，因此市面上有很多婴儿配方奶粉开始选择添加HMO来模拟母乳，为婴儿的肠道健康提供帮助[11]。

改善肠道菌群——HMO与益生菌联用

肠道健康

从HMO的作用来看，它实际上是一种益生元。国际益生菌和益生元科学协会（ISAPP）最新的益生元定义：对宿主具有健康益处，可以被宿主中的微生物选择性利用的底物[12]，而HMO正是可以被双歧杆菌选择性地利用来促进其增殖和代谢[13]。

那么，既然HMO是种益生元，能够调节肠道菌群，如果与益生菌一起使用效果会如何呢？究竟是1+1>2还是1+1=2，甚至是1+1<2？科学家早已经想到这一点，并进行了一系列研究。

从理论上讲，由于益生元是益生菌的“食物”，益生元可以促进益生菌(主要是乳酸菌和双歧杆菌)增殖、改善肠道菌群等，益生元和益生菌联用的效果会更好[14]。我们把益生菌和益生元联合使用称为合生元 (synbiotic) [15]。

益生菌

研究也验证了这一点，首先合生元对婴儿的安全性是有保证的，即使长期服用也没有风险[15]。其次，合生元的效果也不负所望，科学家们发现单独使用益生元对坏死性小肠结肠炎(NEC)没有效果，而单独使用益生菌和使用合生元对NEC都有效果，但是合生元效果略好一些[15]。另外一篇研究表明合生元减少了艰难梭状芽胞杆菌等病原体的定植，为健康的肠道微生物群落的发展奠定了基础[16]。

在合生元安全性和有效性都得到研究证明之后，有部分益生菌产品开始考虑将HMO作为添加剂加入到产品中去[17]。有研究表明，1g益生元配上80亿-650亿CFU益生菌是合生元的最佳比例[18]。

改善肠道的环境——HMO类似物与多酚联用

益生元还包括菊粉、多酚、低聚果糖、低聚异麦芽糖等。除了合生元，科学家也逐渐开始探索HMO和其他益生元联用的效果，而多酚由于其强大的抗氧化能力，从众多益生元中脱颖而出，成为科学家研究的重点对象。

多酚是具有多个酚羟基的化学物质的总称，具有很强的抗氧化作用，我们熟知的EGCG，白藜芦醇，绿原酸，花青素，原花青素都在此类[19]。多酚本身作为一种益生元，对肠道就有一定的益处。有证据表明，一些膳食多酚能够通过促进益生菌生长和抑制病原体来调节肠道微生物群[12]。

肠道菌群

目前关于HMO与多酚的联用的研究报道较少，而大多数研究关注HMO类似物(与HMO结构类似的物质)与多酚联用，研究发现HMO类似物与多酚联用可能是通过降低肠道的pH值来促进益生菌的生长，改善肠道的环境[20]。例如有研究发现添加菊粉(HMO类似物)与黄酮类(多酚)的饲料喂养大鼠，其盲肠的pH有效地降低了[21]。另一项研究表明在体外肠道模型中，长期给予低聚木糖(HMO类似物)和多酚的混合物可以促进结肠中食物的发酵，进而提高乳酸水平来改善益生菌生长的环境，使得结肠黏膜得以保护[21，22]。

HMO及其类似物的市场前景巨大

现在很多商家们不满足于把HMO添加到婴儿配方奶粉和益生菌产品中去，他们也在寻找类似HMO的益生元，如菊粉，低聚木糖、多酚等，把它们添加到一些食物中去，为人体提供一定的益处。例如有些酸奶添加了菊粉作为益生元，加入一些果粒来提高多酚含量和增加风味。

目前HMO类似物的市场规模正以每年30%的速率飞速增长，市场发展空间十分巨大[23]。或许在不久的将来，HMO及其类似物不仅能在奶粉、益生菌领域中发光发热，还能添加在更多食物中，我们能拥有更多美味又健康的饮食新选择。

参考资料

[1] 中国实用儿科杂志, 24(11), 882-884.

[2] 精细与专用化学品, 27(12), 3.

[3] Critical reviews in food science and nutrition, 61(7), 1184–1200.

[4] J Agric Food Chem, 54(20), 7471-7480.

[5] Physiological Reviews, 90(3), 859-904.

[6] 食品安全导刊(10X), 2.

[7] Life Sciences, 242, 117220.

[8] 中国食品学报, 21(8), 22.

[9] 任科雨. (2010). 不同浓度嗜酸乳酸杆菌对急性实验性结肠炎的疗效和结肠菌群的影响及其免疫相关机制研究. (Doctoral dissertation, 中南大学).

[10] Journal of Biological Chemistry, 278(16), 14112-14120.

[11] 乳业科学与技术, 43(5), 6.

[12] Advances in Food and Nutrition Research, 95, 41-95.

[13] 中国微生态学杂志, 33(7), 7.

[14] 中国食品, No.685(021), 118-119.

[15] Journal of Pediatrics, 166(3), 545-551.

[16] Current Opinion in Biotechnology, 73, 108-120.

[17] 具有人乳寡糖,益生元和益生菌的儿科营养组合物. CN106255505A.

[18] Pharmacological research, 106061.

[19] Advances in Food and Nutrition Research.Academic Press,2021:1-33.

[20] 食品与药品(05),485-492. doi:CNKI:SUN:SDPK.0.2021-05-021.

[21] Nutrition, 22(9), 898-904.

[22] Journal of Functional Foods, 47, 163-171.

[23] 生物产业技术(6), 4.