胃肠道健康

膳食纤维与益生元在婴幼儿奶粉中的应用研究进展

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益生元和膳食纤维都是行业品类中的通用名称,具体到产品则包含有许多种。目前国际上认可较多的益生元有:低聚半乳糖、低聚果糖、大豆多糖或低聚糖、乳果糖等;认可较多的膳食纤维有菊粉、聚葡萄糖等。益生元和膳食纤维在当前食品功能性的时代都是食品行业热宠的对象,从发达国家到发展中国家呈现出一副你方唱罢我登场的热闹局面。如近年来我国开展的“国家公众营养改善项目”已把益生元列为重点推广的产品,同时膳食纤维的应用也在食品行业如火如荼地展开。2012年1月12日,卫生部1号文件批准“聚葡萄糖”作为营养强化剂应用于婴幼儿配方产品,无疑对婴幼儿产品市场是一个福音。但是在婴幼儿食品中,无论哪个国家都会持一种较为慎重的态度。因此,对婴幼儿配方食品中添加新的食品配料的研究,在市场的需求下也从未间断过。本文着重对益生元和膳食纤维在婴儿奶粉中的应用做出进一步探讨。

不同喂养方式对婴儿肠道菌群的影响
肠道在胎儿期处于无菌状态,新生儿出生后,肠道内就开始出现细菌定植、增殖和菌群的演替。最初因为肠道内存在氧气,需氧菌和兼性需氧菌迅速增殖,而这种增殖也消耗了肠道内的氧气,从而促成了厌氧菌的大量增殖。

母乳喂养儿和人工喂养儿都经过这个菌群的演替,但是肠道内的优势菌不同。Yoshioka等研究发现母乳喂养儿在出生后第6天优势菌是双歧杆菌,双歧杆菌:肠杆菌为1000:1;但是人工喂养儿出生后第6天双歧杆菌不是优势菌,双歧杆菌:肠杆菌仅为1:10。并且Yoshioka等人还发现人工喂养儿肠道中肠杆菌、肠球菌和类杆菌等致病菌比母乳喂养儿高。

双歧杆菌作为有益菌,能够竞争性抑制致病菌增殖从而维持肠道菌群平衡和调节肠道免疫;另外双歧杆菌代谢物,如短链脂肪酸(SCFA),被认为可以降低粪便pH值、抑制致病菌增殖、减少蛋白质过敏的发生等;双歧杆菌还被认为与呼吸道感染的免疫能力、维生素代谢、抗肿瘤等有关。

因此,婴儿奶粉的配方研究目的之一就是促成与母乳喂养儿相似的双歧杆菌为优势菌的肠道环境。

益生元和膳食纤维
益生元是指能够选择性地刺激肠内一种或几种有益菌生长繁殖,而且不被宿主消化的物质。益生元应具备以下四个条件:
(1) 在胃肠道的上部既不能水解,也不能被宿主吸收。
(2) 只能选择性对肠内有益菌(双歧杆菌等)有刺激生长繁殖或激活代谢功能的作用。
(3) 能够提高肠内有益于健康的优势菌群的构成和数量。
(4) 能起到增强宿主机体健康的作用。

膳食纤维是一种特殊的营养素,其本质是碳水化合物中不能被人体消化酶所分解的多糖类物质。其中包括了纤维素、半纤维素、果胶、木质素、树胶和植物粘胶、藻类多糖等。膳食纤维是食物中非营养成分,但是对人体健康有益。膳食纤维和益生元在许多功能方面有异曲同工之妙,也可以复合在一起以获得更好的功能效果,尤其是一些水溶性膳食纤维,如菊粉、聚葡萄糖等,在一定的概念范围内和益生元有重叠和互补的益处。

益生元应用于婴幼儿配方奶粉的效果评价标准

母乳中含有许多有利于双歧杆菌生长的物质,它们是130多种低聚糖的混合物,含量很高,在母乳初乳中占10-20g/L,成熟乳中占到5-10g/L。这些低聚糖能够耐受胃肠道消化酶,并且能够在结肠发酵。基于牛奶、羊奶等配制成的婴儿奶粉含少量低聚糖,一般生产商会补充益生元。
公开的被批准的益生元有低聚半乳糖、低聚果糖、菊粉、大豆多糖或低聚糖、乳果糖等。

益生元添加到婴儿配方奶粉中的效果,评价指标包括:
(1)婴儿的反应。通过观察婴儿是否更多的哭闹、溢奶和呕吐等不良反应,大体确定益生元的添加是否存在副作用。
(2)双歧杆菌、乳酸杆菌是否增殖,大肠杆菌等致病菌是否减少。
(3)大便中短链脂肪酸的量。短链脂肪酸中乙酸盐百分比和丁酸盐百分比。母乳喂养的婴儿几乎不产生丁酸盐,而乙酸盐占96%左右。更接近母乳喂养的状态被认为效果更好。
(4)大便量和大便性状。更接近母乳喂养的大便量和大便性状表明益生元具有更好的效果。
(5)大便pH值降低程度更接近母乳喂养的婴儿,更缓和。
(6)益生元在婴儿结肠有更合适的发酵程度、发酵速率,不产生太多的气体。

被批准的益生元在婴儿配方奶粉中的应用
陈亚东等人在配方奶中添加半乳糖低聚糖,观察了食用不同奶粉的79例婴儿肠道菌群、肠道pH值、大便量等。结果发现半乳糖低聚糖的加入明显促进了内源性双歧杆菌和乳酸杆菌的增殖;另外还显著提高了大便中乙酸的含量,降低了大便的pH值;喂养添加了半乳糖(添加量0.24g/L)奶粉的婴儿大便以稀糊状为主要特征,与母乳喂养儿相似;喂养添加了半乳糖奶粉的婴儿没有明显的哭闹、呕吐等反应,被认为无明显不良肠道反应。

Moro等人在配方奶粉中添加4g/L和8g/L的低聚糖混合物,喂养婴儿28天后,肠道中双歧杆菌和乳酸杆菌明显增殖,婴儿大便明显变松软,并且添加8g/L时与母乳喂养儿相似。

Ben等人喂养给婴儿添加了低聚半乳糖的配方奶粉,发现这种添加促进了肠道中双歧杆菌和乳酸杆菌的生长,另外粪便中短链脂肪酸也增加,婴儿的大便次数和大便量也增加,观察婴儿未发现哭闹等不良反应。

但是,这些益生元的添加还存在不足。例如,它们产生的短链脂肪酸虽然也是乙酸盐占大多数,但是丙酸盐和丁酸盐的百分比也在20%以上。这种差别可能影响婴儿的能量、消化和整体健康状况。另外,许多益生元是以很快的速度发酵,这产生了太多的气体,造成腹胀、胃胀和腹泻。

膳食纤维–聚葡萄糖在婴儿奶粉中的应用研究
聚葡萄糖是被公认可以安全的用于成年人的一种主流膳食纤维,基于成人肠道的实验表明,聚葡萄糖能够增加粪便量、降低转送时间、降低粪便pH和结肠内腐败物质的浓度,成年人摄取聚葡萄糖能够有助于肠内有益菌的增殖和短链脂肪酸的生成。2012年1月12日,卫生部批准聚葡萄糖作为营养强化剂应用于婴幼儿配方食品,在婴幼儿特殊产品市场是一个令人振奋的消息。

根据国际上的研究发现,针对聚葡萄糖用于婴儿食品的可行性研究已经很多,这些结果也大多呈现出正面结果。

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Marie Herfel等人用一天龄的小猪作为实验对象,喂养添加了聚葡萄糖(1.7,4.3,8.5 or 17 g/L)的牛奶奶粉,与母乳喂养的小猪比较,体重增长率、大便稠度、行为情况、血代谢和相对器官重量没有明显差异。聚葡萄糖添加量20g/L时和母乳喂养的小猪结肠pH值下降情况相似。

Tina Marie Herfel认为在实验中,聚葡萄糖表现出能够添加到婴儿食品中的特性。

Petschow, Bryon W等人在专利中详细的研究了聚葡萄糖用于配方奶粉的新型用途。Petschow, Bryon W认为聚葡萄糖非常适合掺入婴儿食品,因为其热量仅为1Cal/g,而典型的益生元含有4Cal/g,聚葡萄糖还高度可溶且味道温和,他认为这保证添加不影响配方奶粉的物理和味道。

Petschow, Bryon W在研究中使用的聚葡萄糖量是1.0-10.0g/L。该专利使用了体外粪便发酵模式,并且模拟结肠远端和近端进行体外粪便发酵实验。

Petschow, Bryon W等人得到了令人意外的结果,聚葡萄糖主要代谢成乙酸盐和丙酸盐,而几乎不产生丁酸盐。和低聚半乳糖、乳果糖和低聚果糖相比,聚葡萄糖代谢产生了百分比更高的乙酸盐和更低的丁酸盐(百分比相差7-11%)。聚葡萄糖引起了双歧杆菌和乳酸杆菌的增殖,也引起梭状芽孢杆菌和拟杆菌的降低。

聚葡萄糖作为缓慢发酵的益生元,更适合与低聚半乳糖、乳果糖和低聚果糖等快速和完全发酵的益生元结合使用。结果显示,聚葡萄糖减缓了整个组合的发酵速率,使pH值更温和的下降,这保护婴儿肠内层和肛门区的较少刺激,提高婴儿的耐受力。聚葡萄糖也降低了组合物的气体产生量。聚葡萄糖和乳果糖、低聚半乳糖分别混合使用时,引起双歧杆菌、乳酸杆菌的增殖和梭状芽孢杆菌的减少,但是和低聚果糖混合使用时,却没有产生同样的效果。

聚葡萄糖在婴幼儿奶粉中应用的模拟性研究成果,增强了人们对于聚葡萄糖适用于婴幼儿奶粉的信心。据了解,聚葡萄糖的生产在我国已经非常成熟,在保健品、乳品、饮料等领域已经有广泛的应用。同时,国内一些大型乳品企业也开始了在婴幼儿食品中尝试性地进行添加,并且收到了良好的效果。但是由于目前尚处于法规办不到早期阶段,还未在国内掀起应用的热潮。相信随着研究的不断深入和聚葡萄糖在市场应用上的迅速推广,聚葡萄糖、菊粉等在婴幼儿食品中的应用将会越来越普遍,这是目前普遍存在的“非母乳喂养”造成大量婴儿肠道功能弱的现状所决定的。

小普
坚持遵循“循证营养学、大数据、原创”三大原则。

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