楊普煜, 張 虹, 劉浚辰, 胡晉語(yǔ), 萬(wàn)建春,張亞瓊,*, 俞良莉

(1.上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院,上海 200240;2.豐益(上海)生物技術(shù)研發(fā)中心有限公司,上海 200137;3.馬里蘭大學(xué)營(yíng)養(yǎng)與食品科學(xué)系,美國(guó)馬里蘭 20742)

母乳是公認(rèn)的嬰幼兒生命初期最理想的食物,含有嬰幼兒生長(zhǎng)發(fā)育所需的全面營(yíng)養(yǎng)成分。母乳中含3%～5%的脂肪,其中甘油三酯占98%以上,這些脂肪能提供嬰幼兒生長(zhǎng)發(fā)育45%～60%的能量和必需脂肪酸[1]。研究表明,棕櫚酸是母乳脂肪中最重要的飽和脂肪酸,其含量約占母乳總脂肪酸含量的17%～25%;并且棕櫚酸在母乳脂肪中具有高度特異性的酯化位置分布,約70%的棕櫚酸酯化在甘油三酯的Sn-2位,而一些不飽和脂肪酸如油酸、亞油酸等則主要分布在甘油三酯的Sn-1和Sn-3位[2]。當(dāng)母乳進(jìn)入人體后,其中的脂肪會(huì)被脂肪酶消化水解,而脂肪酶特異性地水解Sn-1、Sn-3位脂肪酸,生成游離的不飽和脂肪酸和Sn-2單棕櫚酸甘油酯。Sn-2單棕櫚酸甘油酯很容易被腸道吸收,并通過(guò)淋巴系統(tǒng)進(jìn)入血液循環(huán),進(jìn)而轉(zhuǎn)化成嬰兒所需要的能量與營(yíng)養(yǎng)[3]。與之相比,存在于植物油、牛乳和非乳脂肪中的棕櫚酸主要酯化在甘油三酯的Sn-1和Sn-3位上,它們?cè)谛∧c內(nèi)被脂肪酶水解后大多形成游離的棕櫚酸,因棕櫚酸熔點(diǎn)(63℃)高于人的體溫,在小腸的酸性環(huán)境下容易和鈣、鎂等礦物質(zhì)發(fā)生皂化反應(yīng),形成不溶的皂化鹽,進(jìn)而被排出體外,這就大大降低了人體對(duì)脂肪的吸收利用效率[4]。

隨著社會(huì)的發(fā)展,越來(lái)越多的母親由于工作或身體原因不能進(jìn)行母乳喂養(yǎng),需要選擇合適的嬰幼兒配方乳粉作為母乳的替代品,來(lái)滿足嬰幼兒生長(zhǎng)發(fā)育的需要。因此,以母乳為黃金標(biāo)準(zhǔn),使嬰幼兒配方乳粉具有和母乳更相似的組成與生理功能一直是人們研究的熱點(diǎn)。近些年,國(guó)內(nèi)外研究者不僅關(guān)注于如何讓嬰幼兒配方乳粉在脂肪酸組成和含量上無(wú)限接近于母乳,而且更加聚焦于嬰幼兒配方乳粉中甘油三酯的Sn-2棕櫚酸比例對(duì)嬰幼兒健康的影響[5]。因此,本文介紹了Sn-2棕櫚酸酯對(duì)嬰幼兒體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收、骨骼健康、腸道有益菌群生長(zhǎng)、嬰兒行為和大腦發(fā)育方面的積極作用,旨在為進(jìn)一步提高嬰幼兒配方乳粉的營(yíng)養(yǎng)和生理功能提供科學(xué)依據(jù)。

1 Sn-2棕櫚酸酯對(duì)嬰幼兒營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收的影響

脂肪酸是嬰幼兒成長(zhǎng)的能量來(lái)源,也是他們成長(zhǎng)過(guò)程中一類重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。嬰幼兒對(duì)脂肪酸的吸收效率與甘油三酯的結(jié)構(gòu),尤其是甘油三酯中Sn-2棕櫚酸的含量有著極其密切的關(guān)系。大量研究表明[5-6],與母乳喂養(yǎng)的嬰幼兒相比,富含Sn-1與Sn-3棕櫚酸酯的植物油制成的嬰幼兒配方乳粉喂養(yǎng)的嬰幼兒,體內(nèi)脂肪酸的吸收效率低;且被脂肪酶水解下來(lái)的游離棕櫚酸,易與腸道內(nèi)礦物質(zhì),主要為二價(jià)陽(yáng)離子(如鈣離子等)形成不溶性的脂肪酸鈣皂[7],從而導(dǎo)致脂肪酸和鈣的雙重流失。因此,近些年人們開(kāi)始關(guān)注如何提高嬰幼兒配方乳粉喂養(yǎng)的嬰幼兒體內(nèi)脂肪酸及礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收,諸多研究結(jié)果表明,通過(guò)提高嬰幼兒配方乳粉中甘油三酯的Sn-2棕櫚酸的含量可以促進(jìn)上述營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)的吸收[8]。

Lucas等[9]給剛出生的嬰兒分別喂食了Sn-2棕櫚酸酯含量為8.4%、27.8%和73.9%的配方乳粉,利用化學(xué)分析和雙示蹤技術(shù)對(duì)他們糞便樣品中的鈣含量進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：喂食Sn-2棕櫚酸酯含量為73.9%配方乳粉的嬰兒,其糞便中鈣皂含量明顯降低,而且這種作用與乳粉中Sn-2棕櫚酸酯的含量呈負(fù)相關(guān)性。Carnielli等[10]選取了Sn-2棕櫚酸酯含量為9.8%和58%的二種配方乳粉,分別喂養(yǎng)12個(gè)早產(chǎn)嬰兒一周后,測(cè)定其糞便中的脂肪酸和礦物質(zhì)含量。結(jié)果發(fā)現(xiàn),喂食Sn-2棕櫚酸酯含量為58%的配方乳粉,嬰兒糞便中不溶性脂肪酸鈣皂排出量大幅度減少,且糞便中棕櫚酸與鈣排出量呈正相關(guān)性。上述研究結(jié)果說(shuō)明,提高嬰幼兒配方乳粉中Sn-2棕櫚酸酯的含量可以明顯提高腸道對(duì)長(zhǎng)鏈飽和脂肪酸棕櫚酸和鈣的吸收效率。Carnielli等[11]還進(jìn)行了交叉喂養(yǎng)實(shí)驗(yàn),分別給早產(chǎn)兒喂食Sn-2棕櫚酸酯含量為9.8%和58%的乳粉1周后,再交叉喂養(yǎng)1周。結(jié)果顯示,當(dāng)喂食Sn-2棕櫚酸酯含量為58%的配方乳粉,早產(chǎn)兒血漿中的棕櫚酸含量明顯提高;而當(dāng)更換喂食Sn-2棕櫚酸酯含量為9.8%的配方乳粉,早產(chǎn)兒血漿中的棕櫚酸含量又隨之降低。棕櫚酸在腸道被吸收后,會(huì)以磷脂、膽固醇、甘油三酯和游離脂肪酸等代謝產(chǎn)物形式存在于血漿中[12],因此,血漿中棕櫚酸含量的增高也進(jìn)一步說(shuō)明了Sn-2棕櫚酸酯可促進(jìn)腸道對(duì)棕櫚酸的吸收。López-López等[13]的交叉喂養(yǎng)實(shí)驗(yàn)也得到了類似的結(jié)果。此外,Nowacki等[14]和Bongers等[15]分別對(duì)年齡在3～20周的嬰兒進(jìn)行了兩批新配方乳粉的喂養(yǎng),這兩批新配方乳粉,Sn-2棕櫚酸酯的含量均從10%增加至40%,同時(shí)還分別額外添加了低聚果糖或益生元低聚糖。通過(guò)對(duì)嬰兒數(shù)周喂養(yǎng)后的糞便硬度進(jìn)行檢測(cè),兩組研究者皆得到了類似的結(jié)果,即喂食高Sn-2棕櫚酸酯含量與添加低聚糖乳粉的嬰兒,其糞便的硬度顯著降低,且Sn-2棕櫚酸酯與低聚糖具有協(xié)同作用。

提高嬰幼兒配方乳粉中Sn-2棕櫚酸酯的含量可有效地提高嬰幼兒腸道對(duì)脂肪酸和礦物質(zhì)類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收,從而減少排泄帶來(lái)的營(yíng)養(yǎng)流失。

2 Sn-2棕櫚酸酯對(duì)嬰幼兒骨骼健康的影響

鈣是嬰幼兒成長(zhǎng)所必需的礦物質(zhì),有助于其骨骼的健康發(fā)育。大量研究已表明[5,8],提高甘油三酯中Sn-2棕櫚酸含量能提高腸道內(nèi)鈣的吸收,進(jìn)而影響嬰幼兒骨生長(zhǎng)速度、骨密度、骨礦物質(zhì)含量和骨長(zhǎng)度等骨骼發(fā)育的關(guān)鍵指標(biāo)。

Litmanovitz等[16]以3個(gè)月的嬰兒為研究對(duì)象,將嬰兒分為3組,分別接受母乳、Sn-2棕櫚酸酯含量為14%和43%的配方乳粉的喂養(yǎng),并采用超聲法(sound of speed,SOS)來(lái)衡量嬰兒骨骼的發(fā)育情況。在喂養(yǎng)0周和6周后,各組嬰兒的SOS值并無(wú)顯著差異;待喂養(yǎng)12周后,研究者發(fā)現(xiàn),喂養(yǎng)Sn-2棕櫚酸酯含量為43%的嬰兒配方乳粉組的嬰兒骨骼SOS值為2 896 m/s,顯著高于喂養(yǎng)Sn-2棕櫚酸酯含量為14%的嬰兒配方乳粉組嬰兒骨骼的SOS值(2 825 m/s),且與母乳喂養(yǎng)組嬰兒骨骼的SOS值(2 875 m/s)相差較小。該結(jié)果表明嬰幼兒配方乳粉中Sn-2棕櫚酸酯含量的增加,可促進(jìn)嬰兒骨骼的發(fā)育。Kennedy等[17]以6周和12周的嬰兒為研究對(duì)象,分別喂食了母乳(120位嬰兒),Sn-2棕櫚酸酯含量為12%(103位嬰兒)和50%(100位嬰兒)的配方乳粉12周。通過(guò)單光子吸收和雙能X射線吸收測(cè)定法分別測(cè)定了所有嬰兒的徑向和全身骨礦物質(zhì)含量,結(jié)果顯示Sn-2棕櫚酸酯含量為50%的嬰兒組具有更高的骨礦物質(zhì)含量。同樣的,Fewtrell等[18]使用雙能X射線吸收測(cè)定法研究母乳喂養(yǎng)和Sn-2棕櫚酸酯含量為50%的嬰兒配方乳粉對(duì)骨重量的影響,并選取Sn-2棕櫚酸酯含量為12%的嬰兒配方乳粉作為對(duì)照組。在喂養(yǎng)10～12周后,對(duì)一部分嬰兒進(jìn)行了為期10年的跟蹤觀察,測(cè)定他們的骨礦物質(zhì)含量和密度。結(jié)果發(fā)現(xiàn),母乳喂養(yǎng)與含有50%Sn-2棕櫚酸酯含量的配方乳粉喂養(yǎng)的受試者之間骨骼質(zhì)量沒(méi)有差異,但含有50%Sn-2棕櫚酸酯的嬰兒配方乳粉表現(xiàn)出增加?jì)胗變撼砷L(zhǎng)期內(nèi)骨礦物質(zhì)含量和密度的趨勢(shì)。Barmaisels等[19]在最新的研究中發(fā)現(xiàn),喂食雄性Sprague Dawley大鼠(SD大鼠)含量為53%的Sn-2棕櫚酸酯飼料9 d后,相比對(duì)照組(13%Sn-2棕櫚酸酯),該組大鼠的肱骨長(zhǎng)度,骺板厚度及高度都顯著增加。

提高嬰幼兒配方乳粉和動(dòng)物飼料中Sn-2棕櫚酸酯的含量,可進(jìn)一步促進(jìn)嬰幼兒和試驗(yàn)動(dòng)物骨骼的發(fā)育,而這種對(duì)骨骼發(fā)育的積極作用可能與Sn-2棕櫚酸酯提高腸道對(duì)脂肪酸和礦物質(zhì)的吸收有直接關(guān)聯(lián)。

3 Sn-2棕櫚酸酯對(duì)嬰幼兒腸道健康的影響

腸道不僅是機(jī)體消化和吸收的器官,還是人體中最大的免疫器官。嬰幼兒是處于特殊生長(zhǎng)發(fā)育階段的一類群體,其自身免疫系統(tǒng)發(fā)育尚未完善,因此促進(jìn)嬰幼兒的腸道健康就顯得尤為重要。近些年,研究人員發(fā)現(xiàn),Sn-2棕櫚酸酯會(huì)對(duì)腸道菌群的組成產(chǎn)生影響,而腸道菌群的種類又與腸道健康密切相關(guān)[20]。

Yaron等[21]通過(guò)隨機(jī)分配含有44%和14%的Sn-2棕櫚酸酯的配方乳粉,喂養(yǎng)0～7 d嬰兒6周后,定量檢測(cè)糞便中需氧與兼性厭氧菌。結(jié)果發(fā)現(xiàn),喂食含有44%的Sn-2棕櫚酸酯配方乳粉組,嬰兒糞便中有益菌乳桿菌和雙歧桿菌數(shù)量明顯增加。Yao等[22]在雙盲隨機(jī)實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果,即接受含有36%的Sn-2棕櫚酸酯喂養(yǎng)的嬰兒與對(duì)照組(12%Sn-2棕櫚酸酯)相比,其腸道內(nèi)具有更多的雙歧桿菌和乳桿菌;而且他們還推測(cè)Sn-2棕櫚酸酯可能是通過(guò)提高這些益生菌的含量,降低腸道內(nèi)pH值,從而間接促進(jìn)了嬰兒體內(nèi)礦物質(zhì)的吸收效率。此外,通過(guò)給實(shí)驗(yàn)動(dòng)物喂食含Sn-2棕櫚酸酯的飼料,也同樣會(huì)影響其腸道內(nèi)菌群的種類。Wan等[23-24]選用3周齡的SD大鼠作為研究對(duì)象,使用16SrRNA高通量測(cè)序技術(shù)評(píng)估大鼠糞便中微生物組成,結(jié)果發(fā)現(xiàn)含量為56.3%的Sn-2棕櫚酸酯與對(duì)照組(12.1%Sn-2棕櫚酸酯)相比,可提高腸道中的短鏈脂肪酸的含量,進(jìn)而促進(jìn)乳桿菌屬的生長(zhǎng);且其與二十二碳六烯酸(docosahexenoic acid,DHA)或二十碳四烯酸(arachidonic acid,ARA)具有協(xié)同作用,可更進(jìn)一步抑制產(chǎn)H2S氣體的脫硫弧菌屬的生長(zhǎng),進(jìn)而表現(xiàn)出促進(jìn)宿主腸道健康的積極作用。Lu等[25]在對(duì)Muc2基因缺失小鼠的研究中發(fā)現(xiàn),含量為50.4%的Sn-2棕櫚酸酯飲食與其他兩組(6.3%和11.0%Sn-2棕櫚酸酯)相比,能通過(guò)誘導(dǎo)免疫抑制性Treg細(xì)胞應(yīng)答,上調(diào)Foxp3,Tgfβ1,Ebi3等T細(xì)胞活性調(diào)節(jié)因子的基因表達(dá),從而限制腸黏膜損傷并控制結(jié)腸炎的發(fā)生。

提高嬰幼兒配方乳粉和動(dòng)物飼料中Sn-2棕櫚酸酯的含量,可促進(jìn)嬰幼兒和試驗(yàn)動(dòng)物腸道內(nèi)有益菌的生長(zhǎng),同時(shí)降低有害微生物的相對(duì)豐度,減少腸道相關(guān)炎癥,進(jìn)而有效促進(jìn)宿主腸道的健康。

4 Sn-2棕櫚酸酯對(duì)嬰幼兒行為的影響

嬰幼兒啼哭是受外源或內(nèi)源性刺激后的本能反應(yīng),在嬰兒早期,有大約40%的啼哭發(fā)生在16：00—22：00,直至3個(gè)月后,才在一天中平均分布[26]。近年來(lái),有研究認(rèn)為嬰兒啼哭部分是由于糞便硬度過(guò)大導(dǎo)致的腹部不適而造成的,而糞便硬度又與糞便中脂肪酸皂鈣的排出有密切關(guān)聯(lián)[27];因此,研究者對(duì)嬰兒配方乳粉中Sn-2棕櫚酸酯的含量與嬰兒啼哭的關(guān)系進(jìn)行了研究。

Litmanovitz等[28]將剛出生的嬰兒隨機(jī)分為3組,分別接受高 Sn-2棕櫚酸酯含量的配方乳粉(44%Sn-2棕櫚酸酯)、標(biāo)準(zhǔn)植物油混合物配方乳粉(14%Sn-2棕櫚酸酯)和母乳喂養(yǎng),喂養(yǎng)6～12周,在此期間家長(zhǎng)記錄嬰兒的啼哭行為。當(dāng)喂養(yǎng)到第6周后,研究人員發(fā)現(xiàn)植物油組嬰兒哭泣的百分比(88.2%)遠(yuǎn)高于母乳組(55.6%)和高Sn-2棕櫚酸酯組(56.3%);而喂養(yǎng)至第12周時(shí),同樣的結(jié)果又出現(xiàn)了,植物油組嬰兒哭泣的百分比(91.7%)遠(yuǎn)高于母乳組(40%)和高Sn-2棕櫚酸酯組(50%)。研究結(jié)果表明,通過(guò)提高配方乳粉中Sn-2棕櫚酸酯的含量可顯著減少剛出生嬰兒的啼哭次數(shù),以及其下午、傍晚的啼哭時(shí)間,而且能縮小與母乳喂養(yǎng)組的差別。

Savino等[29]選取小于4個(gè)月的嬰兒為研究對(duì)象,分別喂養(yǎng)含量為24%和7%的兩組Sn-2棕櫚酸酯配方乳粉,并記錄下喂養(yǎng)6周和12周期間的嬰兒啼哭行為。結(jié)果發(fā)現(xiàn),喂養(yǎng)含24%的Sn-2棕櫚酸酯配方乳粉的嬰兒啼哭頻率明顯低于含7%的Sn-2棕櫚酸酯配方乳粉組。

5 Sn-2棕櫚酸酯對(duì)嬰幼兒大腦發(fā)育的影響

近年來(lái),在一些動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn),Sn-2棕櫚酸酯可參與調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)的部分生理活動(dòng),如具有保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng),緩解疼痛敏感性和抵抗炎癥等作用,進(jìn)而推測(cè)其可能對(duì)嬰幼兒大腦發(fā)育具有一定的積極作用[30]。

Carta等[31]將40只雄性Wistar大鼠隨機(jī)分為兩組,分別喂食Sn-2棕櫚酸酯含量為87%和18.8%的飼料,喂養(yǎng)5周后,處死大鼠,取其脂肪、小腸、肝臟、肌肉和腦等組織,進(jìn)行脂質(zhì)、內(nèi)源性大麻素和其同源物的分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn),大鼠腦部與肝臟組織中的油酰乙醇胺含量與Sn-2棕櫚酸酯含量呈正相關(guān)性。油酰乙醇胺具有抑制肝臟脂肪沉積,調(diào)控多巴胺在人體的平衡,以及增強(qiáng)記憶力等生理作用。

6 結(jié)論與展望

甘油三酯中Sn-2棕櫚酸含量的增加,可提高嬰幼兒體內(nèi)脂肪酸以及礦物質(zhì)(主要是二價(jià)鈣離子)類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在腸道內(nèi)的吸收;增加骨生長(zhǎng)速度、骨骼礦物質(zhì)含量及密度,促進(jìn)骨骼健康;增加腸道有益菌群的數(shù)量,降低腸道炎癥,促進(jìn)腸道健康;減少嬰兒啼哭時(shí)間和頻率;促進(jìn)嬰兒大腦發(fā)育。關(guān)于Sn-2棕櫚酸酯營(yíng)養(yǎng)和生理功能的相關(guān)生物學(xué)機(jī)制以及各種功能之間的相互關(guān)聯(lián)目前仍然研究較少,特別是作為一種能促進(jìn)腸道對(duì)脂肪酸吸收的甘油三酯,Sn-2棕櫚酸酯是否會(huì)在基因和蛋白層面調(diào)控體內(nèi)脂質(zhì)代謝通路,也是非常值得進(jìn)一步深入研究的內(nèi)容;此外,基于對(duì)Sn-2棕櫚酸酯生理功能的生物學(xué)機(jī)制研究,我們也希望發(fā)現(xiàn)Sn-2棕櫚酸酯一些新的生理功能,為今后進(jìn)一步開(kāi)發(fā)功能性食品提供有力的科學(xué)依據(jù)。