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4种哺乳动物乳中低聚糖的定性和定量分析研究进展

2022-07-29蓝航莲张丽娜

食品科学 2022年13期
关键词:初乳酸性中性

蓝航莲,施 悦,张丽娜,*,周 鹏

(1.内蒙古乳业技术研究院,内蒙古 呼和浩特 010110;2.江南大学食品学院,江苏 无锡 214122)

母乳作为婴儿的“黄金食品”,不仅为婴儿的生长发育提供完整的营养物质,且含有多种生物活性成分,例如活性蛋白、活性脂类、低聚糖及生长因子等,在婴儿肠道微生物菌群的定植及免疫系统的建立及完善中发挥着重要的作用。

低聚糖是乳中的一类生物活性成分,具有多种功能活性。首先,低聚糖可作为益生元刺激益生菌生长。其在胃中难以被消化,通过肠道下部内源性微生物群发酵产生短链脂肪酸。短链脂肪酸可为肠黏膜细胞提供能量;此外,还能够增加肠道渗透压,加速肠道蠕动,软化肠道内容物,促进排便;同时还可降低肠道内pH值以提供酸性环境,抑制有害菌的定植和生长,维持肠道内菌群正常化。其次,低聚糖具有显著的抗病毒活性,其结构与肠黏膜细胞上的糖脂/糖蛋白相似,可以干扰病原体与肠黏膜的结合,以保护婴儿免受肠道有害菌及其他病原体的侵害。再次,低聚糖在抗炎、免疫调节、促进大脑发育等方面也具有一定的作用。

低聚糖不仅存在于人乳中,山羊、牛、猪、骆驼等哺乳动物的初乳和成熟乳中也存在多种低聚糖。低聚糖一般由3~10个单糖通过糖苷键连接而成,组成低聚糖的单糖有-葡萄糖(glucose,Glc)、-半乳糖(galactose,Gal)、-乙酰氨基葡萄糖(-acetylglucosamine,GlcNAc)、-岩藻糖(fucose,Fuc)、-乙酰神经氨酸(-acetylneuraminic acid,Neu5Ac)和-羟乙酰神经氨酸(-glycolylneuraminic acid,Neu5Gc)。乳低聚糖的还原端通常由一个核心结构组成,在人乳低聚糖中核心结构一般为Gal-(1→4)-Glc,在动物乳中发现了Gal-(1→4)-GlcNAc这一不同的核心结构。特定的糖基转移酶将上述单糖残基从核苷酸糖转移到低聚糖核心结构的非还原端形成低聚糖,由于人乳中单磷酸胞苷-Neu5Ac羟化酶的缺失,携带Neu5Gc的低聚糖只在动物乳中被发现。

目前,已有相关研究表明动物乳中的低聚糖具有与人乳低聚糖相似的生物活性功能。将动物乳中的低聚糖大规模提取,作为一种新型食品组分添加至婴幼儿配方乳粉或功能性食品中,具有一定的应用前景。哺乳动物乳作为极具吸引力的生物活性低聚糖来源,确定其中低聚糖的种类及含量具有重要意义,可为合理选择优质乳源提供依据。目前国内外就哺乳动物乳中低聚糖的种类及含量已经展开了大量的研究,本文对文献中报道过的4种哺乳动物(山羊、牛、猪、骆驼)的初乳和成熟乳中的低聚糖种类及含量进行对比和分析,旨在为后续动物乳源低聚糖的开发与利用提供参考与指导。

1 哺乳动物乳中低聚糖的结构

低聚糖的结构具有复杂性和多样性,其结构包括单糖的组成、糖残基的连接顺序、连接位置。单糖组成相同的低聚糖可能存在不同的结构,例如6’-唾液基-乳糖(6’-sialyllactose,6’-SL)和3’-唾液基-乳糖(3’-sialyllactose,3’-SL)的单糖组成均为Neu5Ac-Gal-Glc,但由于二者的唾液酸残基的连接位置的差异,6’-SL对应的结构为Neu5Ac-(2→6)-Gal-(1→4)-Glc,3’-SL对应的结构则为Neu5Ac-(2→3)-Gal-(1→4)-Glc。由于在不同的研究中采用的仪器及检测方法不同,鉴定到的低聚糖结构完整程度也不同。本文就单糖组成的水平,对文献中已经报道过的山羊、牛、猪和骆驼这4种哺乳动物乳中的低聚糖种类进行了整理。在本文中,类似6’-SL与3’-SL的同分异构体统一被描述为单糖组成的Hex2Neu5Ac1(或Neu5Ac-Gal-Glc)酸性低聚糖。如表1所示,在这4种哺乳动物的初乳/成熟乳中检测到84种不同单糖组成的低聚糖。其中山羊乳含有43种不同单糖组成的低聚糖,牛乳中有64种不同单糖组成的低聚糖,猪乳中有46种不同单糖组成的低聚糖,骆驼乳中有26种不同单糖组成的低聚糖。

表1 山羊、牛、猪、骆驼乳中报道的低聚糖种类[18,22-40]Table 1 Types of oligosaccharides reported in goat, cow, pig, and camel milk[18,22-40]

续表1

哺乳动物乳中检测到的低聚糖类型可以分为中性低聚糖和唾液酸化的低聚糖两大类。中性低聚糖包括非岩藻糖基化的中性糖和岩藻糖基化的中性糖,唾液酸化低聚糖包括带有Neu5Ac或带有Neu5Gc的低聚糖,或是既带有Neu5Ac又带有Neu5Gc的低聚糖,还有特殊的既带有岩藻糖基又带有Neu5Ac的低聚糖。

Martinez-Ferez等对山羊成熟乳中的低聚糖进行分析,共发现了7种单糖组成不同的非岩藻糖基化中性低聚糖和12种酸性低聚糖。Meyran等在Alpine山羊乳中鉴定到了31种单糖组成不同的低聚糖,其中16种为中性低聚糖(含5种岩藻糖基化中性糖),15种为酸性低聚糖。Martin-Ortiz等在Murciano-Granadina山羊初乳中鉴定出23种单糖组成不同的低聚糖,其中9种为中性非藻糖基化低聚糖,3种为岩藻糖基化中性低聚糖,11种为唾液化低聚糖;2017年,Martin-Ortiz等对Murciano-Granadina山羊成熟乳中的低聚糖展开了分析。结果表明,成熟乳中的低聚糖种类少于初乳中的低聚糖种类,在成熟乳中只鉴定到18种单糖组成不同的低聚糖,其中6种为中性非岩藻糖基化低聚糖,1种为岩藻糖基化中性低聚糖,11种为唾液酸化低聚糖。对山羊乳初乳和成熟乳中检测到的低聚糖单糖组成进行对比,发现单糖组成为H1F1N1、H2F1、H2A2、H3A3、H3N3、H4N1和H5的低聚糖只在初乳中存在,而并未在成熟乳中发现;单糖组成为H3N3A1、H4N2A1这两种低聚糖只在成熟乳中被发现。Albrecht等结合液相色谱串联质谱技术,通过连接酶和特异性外切糖苷酶进行测序,对山羊乳中的低聚糖结构进行表征。在山羊成熟乳中共检测到了25种单糖组成不同的低聚糖,其中10种为中性糖(含2种岩藻糖基化中性糖)、13种为酸性糖。Lu Jing等对中国关中和萨能山羊乳中的低聚糖种类进行了测定及比较,在这两种山羊乳中共检测到33种单糖组成不同的低聚糖,其中13种为非岩藻糖基化中性低聚糖,2种为岩藻糖基化聚糖,18种为酸性低聚糖。

Tao等在Jersey和Holstein牛乳中鉴定到了7种单糖组成不同的非岩藻糖基化中性聚糖、18种酸性聚糖。2010年,Barile等在Holstein牛的初乳和成熟乳中的低聚糖中发现了17种不同单糖组成的低聚糖,其中包括5种非岩藻糖基化中性低聚糖、2种岩藻糖基化中性糖和10种酸性低聚糖。2011年,Marino等使用亲水作用液相色谱和外糖苷酶消化相结合的方法,对Holstein-Fresian奶牛初乳中的21种不同单糖组成的游离聚糖(2种非岩藻糖基化中性糖、6种岩藻糖基化中性糖和13种唾液化低聚糖)进行了结构鉴定。2012年,Sundekilde等对Jersey和Holstein牛乳中的低聚糖种类进行对比,在两种牛乳中共检测到了33种单糖组成不同的低聚糖,其中包括16种非岩藻糖基化中性糖、5种岩藻糖基化中性糖和12种酸性糖。2013年,Aldredge等对Jersey和Holstein牛初乳中的低聚糖进行了全面的结构分析,在牛初乳中确定了22种单糖组成不同的低聚糖,其中15种为中性糖(含4种岩藻糖基化中性糖)、7种为酸性糖。2014年,Albrecht等在Holstein-Friesian牛初乳中检测到了9种单糖组成不同的中性低聚糖(包含3种岩藻糖基化中性聚糖)、15种酸性低聚糖。2020年,Chen Wenyan等使用泛甲基化修饰结合基质辅助激光解吸飞行时间质谱对市售牛乳中的游离低聚糖进行分析,在牛乳中发现8种岩藻糖基化低聚糖。

Tao等在猪乳中共检测到了11种单糖组成不同的低聚糖,包括6种中性低聚糖(其中包含2种低丰度的岩藻糖基化中性低聚糖)和5种酸性低聚糖。Albrecht等对Landrace猪的初乳进行检测,共发现了9种单糖组成不同的中性低聚糖(包括2种岩藻糖基化中性聚糖)、6种酸性低聚糖。2016年,Difilippo等对长白猪的初乳和成熟乳中的低聚糖进行分析,共鉴定到13种单糖组成不同的低聚糖,其中包括6种非岩藻糖基化中性低聚糖、2种岩藻糖基化中性低聚糖和5种酸性低聚糖。Cheng Likun等利用亲水作用液相色谱串联四极杆-飞行时间质谱对Landrace-Large White、Duroc和Yorshire 3个品种猪乳中的低聚糖进行检测及分析。在这3种猪乳中检测到的低聚糖共有27种不同的单糖组成,其中包括6种非岩藻糖基化中性低聚糖、5种岩藻糖基化中性低聚糖和16种酸性低聚糖。2017年,张佳妮利用基质辅助激光解吸飞行时间质谱技术对长白猪、大白猪、梅山猪3个品种猪乳中的低聚糖进行结构解析,共检测到14种单糖组成不同的低聚糖,其中包括5种非岩藻糖基化中性糖、2种岩藻糖基化中性糖和7种酸性糖。

Fukuda等采用H-核磁共振波谱对双峰驼的初乳和成熟乳中的低聚糖进行了鉴定和表征。结果发现,在初乳中鉴定到了9种单糖组成不同的低聚糖,其中包括3种中性低聚糖(含1种岩藻糖基化中性聚糖)和6种酸性低聚糖,在成熟乳中只鉴定到3种低聚糖,分别为Gal-(1→3)-Gal-(1→4)-Glc、Gal-(1→4)-GlcNAc-(1→6)-(Gal1-3)Gal-(1→4)-Glc和Neu5Ac-(2→)-Gal-(1→4)-Glc),而Gal-(1→4)-GlcNAc-(1→6)-(Gal1→3)-Gal-(1→4)-Glc只在成熟乳中发现而未在初乳中检测到。2013年,Alhaj等也采用H-核磁共振波谱的方法对市售单峰驼乳中的低聚糖进行了鉴定,共鉴定到了6种单糖组成不同的低聚糖,其中包括2种中性低聚糖和4种酸性低聚糖。2014年,Albrecht等使用超高效液相色谱串联二级质谱技术对单峰驼乳中低聚糖进行表征。在单峰驼成熟乳中共检测到了25种单糖组成不同的低聚糖,其中包括 5种岩藻糖基化中性糖、9种非岩藻糖基化中性低聚糖和11种酸性低聚糖。

如图1A所示,在单糖组成的水平上,在山羊乳中发现了22种中性低聚糖和21种酸性低聚糖,在牛乳中发现了32种中性低聚糖和32种酸性低聚糖,在猪乳中发现了21种中性低聚糖和25种酸性低聚糖,在骆驼乳中发现了14种中性低聚糖和12种酸性低聚糖。

图1 不同哺乳动物乳中低聚糖的种类[18,22-40]Fig. 1 Types of oligosaccharides in milks from different mammals[18,22-40]

革兰氏阴性菌多通过细菌内毒素与肠道Toll样受体4(Toll-like receptor 4,TLR4)结合以激活黏膜炎症。岩藻糖基化低聚糖被发现可以调节人肠细胞中白细胞分化抗原(cluster of differentiation,CD)14的表达,抑制TLR4信号,从而减轻由细菌内毒素诱导的新生儿坏死性小肠结肠炎等炎症。从动物乳中提取纯化的岩藻糖基化低聚糖,可以作为一种新型的口服预防药物或治疗药物,以减轻各种黏膜炎症。如图1B所示,岩藻糖基化低聚糖在牛乳和猪乳中发现的种类较多,牛乳中发现了15种,单糖组成分别为H1F1N1、H2F1、H2F1N1、H3F1、H3F1N1、H3F2N1、H3F1N2、H3F1N4、H3F1N6、H4F1N1、H4F1N2、H4F1N4、H4F1N5、H4F2N2、H5F1N4;在猪乳中发现了10种,单糖组成分别为H1F1N1、H2F1、H2F1N1、H2F2、H3F1N1、H3F2N1、H4F1N1、H4F1N2、H4F2N1、H4F2N2;在山羊乳和骆驼乳中分别发现了7种和5种岩藻糖基化低聚糖,单糖组成分别为H1F1N1、H2F1、H3F1N1、H3F2N1、H3F1N3、H4F1N2、H4F2N2(山羊乳);H2F1、H2F1N1、H3F1、H3F1N1、H4F1N2(骆驼乳)。其中单糖组成为H4F1N4、H3F1N6、H5F1N4、H3F1N4、H4F1N5、H3F1N2的岩藻糖基化低聚糖目前只在牛乳中发现,单糖组成为H3F1N3的岩藻糖基化低聚糖只在山羊乳中发现,在猪乳发现其特有的H2F2和H4F2N1这两种单糖组成的岩藻糖基化低聚糖。

炎症过程中,白细胞通过黏附和穿越血管内皮细胞释放活性氧自由基和酶,造成血管损伤及严重的组织损伤。唾液酸化的低聚糖被发现能够降低白细胞与内皮细胞的黏附从而减轻炎症反应,其可能作为一种抗炎成分有利于降低母乳喂养婴儿炎症性疾病的发病率。如图1A所示,在单糖组成的水平上,在牛乳和猪乳中发现了种类较多的酸性低聚糖。有相关研究表明,感染小牛和仔猪的轮状病毒对唾液酸酶敏感,其与细胞的附着和结合被认为依赖于唾液酸,牛乳和猪乳中被发现具有种类较多并且浓度较高的唾液酸化低聚糖,可通过水解释放末端的唾液酸,与上皮细胞表面竞争轮状病毒的结合位点,并与病毒结合阻断其传染,为小牛和仔猪提供保护。

与牛乳、猪乳和骆驼乳不同的是,山羊乳中发现的携带Neu5Gc的酸性低聚糖的种类数与携Neu5Ac的酸性低聚糖的种类数相近。此外,在山羊乳和牛乳中发现了同时携带Neu5Ac和Neu5Gc的低聚糖,H2A1G1这一单糖组成的低聚糖同时也在山羊乳和牛乳中被发现,山羊乳中还发现了其特有H3A1G1这一单糖组成的酸性低聚糖。还有一类低聚糖,同时携带岩藻糖基和Neu5Ac基团,它们在牛乳和猪乳中均有被发现,在牛乳中发现了6种,单糖组成分别为H1F1N1A1、H2F1A1、H2F1N1A1、H2F1N1A2、H2F1N2A1、H3F1N2A1;在猪乳中也发现了6种,单糖组成分别为H1F1N1A1、H2F1N2A1、H3F1N1A1、H4F1N1A1、H4F1N2A1、H4F1N1A1。其中H1F1N1A1和H2F1N2A1这两种单糖组成的低聚糖为牛乳和猪乳中共有。在猪乳和牛乳中都检测到了多种岩藻糖基低聚糖以及同时携带岩藻糖基和Neu5Ac基团的聚糖,这说明猪乳和牛乳低聚糖在结构上可能具有一定的相似性。目前,对携带Neu5Gc的酸性低聚糖、同时携带Neu5Ac和Neu5Gc的酸性低聚糖以及一些同时携带岩藻糖基和唾液酸基团的低聚糖的生理功能的研究较少,有待进一步的研究与讨论。

将在山羊、牛、猪和骆驼这4种哺乳动物乳中发现的不同单糖组成的低聚糖种类进行对比,如图2所示,哺乳动物乳中的低聚糖存在一定的相似性,以牛乳和猪乳最为相似,二者共有37种单糖组成相同的低聚糖,这个数据与上文的分析结果一致。其次是牛乳和山羊乳,共有33种单糖组成相同的低聚糖。第三是牛乳和骆驼乳,共发现了26种单糖组成相同的低聚糖。在不同的哺乳动物乳中也发现了一些其特有的低聚糖。在山羊乳中发现11种其特有的低聚糖,单糖组成分别为H3F1N3、H9、H8、H5、H3A1G1、H4A1、H4N2G1、H2G2、H2N4、H7、H2N1G1;在牛乳中发现18种其特有的低聚糖,单糖组成分别为H3N5、H2F1A1、H3N6、H3N1A2、H6N2A1、H2F1N1A2、H4N4、H2F1N1A1、H4F1N5、H6、H3F1N6、H2N1A2、H3F1N2A1、H3F1N4、H3F1N2、H4F1N4、H5F1N4、H4N5;在猪乳中也发现了8种其特有的低聚糖,分别为H1N2A1、H2F2、H5N1、H4F2N1、H4F1N2A1、H6N2、H3F1N1A1、H4F1N1A1;而在骆驼乳中未发现其特有的低聚糖。

图2 山羊、牛、猪、骆驼乳中报道的低聚糖种类的Venn图[18,22-40]Fig. 2 Venn diagram of oligosaccharide species reported in goat, cow,pig, and camel milk[18,22-40]

通过对4种哺乳动物乳中检测到的低聚糖种类进行分析可知,牛乳和猪乳中存在种类较多的岩藻糖基化低聚糖和唾液酸化低聚糖,可作为提取动物乳源岩藻糖基化低聚糖和唾液酸化低聚糖的较适乳源。而山羊乳中含有种类较多的携带Neu5Gc的酸性低聚糖,可对此进行山羊乳源中特有低聚糖的功能活性研究。

2 哺乳动物乳中低聚糖的含量

由于目前在驼乳方面的研究还较少,只有Zhang Heping等的研究表明Bactrian骆驼初乳中乳糖含量约占总固形物的4.44%,成熟乳中乳糖含量约占总固形物的4.24%,但对低聚糖的含量还未进行深入的研究。因此,本文就目前文献中报道的山羊乳、牛乳和猪乳中的低聚糖质量浓度,以及6’-SL、3’-SL和GL这3种目前研究较多且质量浓度表现为较高的低聚糖质量浓度进行总结和对比,结果分别如表2~4所示。

表2 山羊乳中报道的低聚糖质量浓度Table 2 Contents of oligosaccharides reported in goat milk

表3 牛乳中报道的低聚糖质量浓度Table 3 Contents of oligosaccharides reported in cow milk

表4 猪乳中报道的低聚糖质量浓度Table 4 Contents of oligosaccharides reported in porcine milk

如表2所示,Martinez-Ferez等对山羊成熟乳中低聚糖质量浓度进行检测,总质量浓度约为250~300 mg/L。其中酸性低聚糖以6’-SL质量浓度最高(50~70 mg/L),中性低聚糖以3’-半乳糖基-乳糖(3’-galactosyl-lactose,3’-GL)质量浓度最高(30~50 mg/L)。Claps等对两种意大利山羊(Garganica羊和Maltese羊)的初乳及成熟乳中3种酸性低聚糖(3’-SL、6’-SL和双唾液基-乳糖(disialyllactose,DSL))的质量浓度进行检测。结果表明,在初乳中,Garganica羊的3’-SL和6’-SL质量浓度均高于Maltese羊,DSL的平均质量浓度略低于Maltese羊。其中Garganica羊初乳中3’-SL质量浓度为253.96~328.54 mg/L,6’-SL质量浓度为174.27~200.96 mg/L,DSL质量浓度为126.44~137.94 mg/L;Maltese羊初乳中3’-SL质量浓度为201.27~249.33 mg/L,6’-SL质量浓度为136.90~144.07 mg/L,DSL为104.91~228.14 mg/L,这一结果与Martinez-Ferez等的研究结果不同。Meyrand等对Alpine山羊成熟乳中的低聚糖进行定量,低聚糖总质量浓度约为1 110~1 350 mg/L,比文献[26]中所报道的山羊乳中的低聚糖质量浓度高。Thum等对New Zealand Saanen山羊初乳和成熟乳中的低聚糖进行定量,结果表明初乳中低聚糖总质量浓度为236~404 mg/L,成熟乳中低聚糖总质量浓度为201~319 mg/L。

Martin-Ortiz等对Murciano Granadina山羊初乳中的低聚糖质量浓度进行检测,总质量浓度为251.22~572.24 mg/L,其中酸性低聚糖的质量浓度为83~251 mg/L,中性低聚糖的质量浓度为140~350 mg/L。在酸性低聚糖中,以6’-SL质量浓度最高(28.85~123.76 mg/L),3’-SL次之(3.05~11.99 mg/L);在中性低聚糖中,以GL的异构体质量浓度最高,总质量浓度为124.92~265.77 mg/L。在岩藻糖基化低聚糖中,2’-岩藻基-乳糖(2’-fucosyl-lactose,2’-FL)与Fuc-GalNAc-Glc均显示较高质量浓度,分别为2.21~31.59 mg/L和3.08~6.15 mg/L。之后,他们对不同泌乳期(泌乳期为2、10、30、40 d和泌乳期为1、7、30、120 d)的Murciano Granadina山羊乳中的低聚糖质量浓度进行研究。结果表明,泌乳期从2 d延长到40 d所收集到的羊乳样品,低聚糖总质量浓度由199.1 mg/L减少到59.2 mg/L;泌乳期从1 d延长到120 d所收集到的羊乳样品,低聚糖总质量浓度由488 mg/L减少到112.4 mg/L。在不同泌乳期间,6’-SL的质量浓度均高于3’-SL,泌乳期第一天的羊乳样品中6’-SL质量浓度最高,为51.4~250.0 mg/L。Marziali等对泌乳期为1~4 d的Murciano Granadina山羊乳中的低聚糖质量浓度进行测定,发现低聚糖的总质量浓度的平均值由第1天的2 398.3 mg/L减少到第4天的702.7 mg/L,泌乳期第1天,在绝对定量的6种低聚糖中,中性Gal-Gal-Glc质量浓度的平均值为390.3 mg/L;酸性3’-SL的质量浓度(平均值为1 421.2 mg/L)高于6’-SL(平均值为221.3 mg/L),这与Martin-Ortiz等的结果相反。并且,同样是对Murciano Granadina这个品种山羊的乳低聚糖质量浓度进行研究,Marziali等测定的低聚糖质量浓度高于Martin-Ortiz等的结果,即同一品种山羊乳中的低聚糖的质量浓度存在差异,可能是受畜牧地区、产崽及泌乳的季节气候和产崽胎次等因素影响,后续的研究可以针对不同地区及不同季节的Murciano Granadina山羊乳中的低聚糖质量浓度进行对比分析。

如表3所示,Martinez-Ferez等检测到牛的成熟乳中低聚糖质量浓度为30~60 mg/L。Nakamura等对Holstein牛初乳及过渡乳中3种酸性低聚糖(3’-SL、6’-SL和6’-唾液基--乙酰乳糖胺(6’-sialyl--acetyllactosamine,6’-SLN))的质量浓度进行检测。结果显示,牛乳中3’-SL质量浓度高于6’-SL和6’-SLN。在牛初乳中,3’-SL质量浓度为690~744 mg/L,在过渡乳中迅速下降至135~262 mg/L。6’-SL和6’-SLN的质量浓度在牛初乳中也最高,分别为58~70 mg/L和93~103 mg/L,而在过渡乳中其质量浓度分别降为18~40 mg/L和64~74 mg/L。Fong等采用外标法对Friesian牛初乳和成熟乳中的酸性低聚糖进行绝对定量。结果表明3’-SL的质量浓度高于其他酸性低聚糖。在产后收集的初乳中3’-SL的质量浓度为1 163~1 327 mg/L,质量浓度随着哺乳期的延长而减少,在成熟乳中检测到3’-SL的质量浓度为47~59 mg/L。在产后收集的初乳中,6’-SLN、DSL和6’-SL的质量浓度也较高,分别为112~126、118~134 mg/L和79~91 mg/L;在成熟乳中质量浓度均有所下降,分别为0.11~0.15、1.4~1.6 mg/L和5.9~9.2 mg/L。

如表4所示,Difilippo等对Dutch-Landrace猪初乳和成熟乳中的低聚糖质量浓度进行检测。初乳中低聚糖总质量浓度为7 380~29 350 mg/L,其中酸性低聚糖质量浓度最高,约占总聚糖总量的77%;酸性低聚糖中又以3’-SL的质量浓度最高,约为5 030~20 980 mg/L。成熟乳中低聚糖总质量浓度较初乳下降,为6 820~6 980 mg/L,其中中性低聚糖的相对含量由初乳的23%提高到了58%,中性低聚糖中以Hex3的质量浓度较高,约为2 610~3 220 mg/L。Cheng Likun等收集了泌乳期为1、5、10、21 d的猪乳,并对乳中的低聚糖进行相对定量分析,结果表明,不同的低聚糖在泌乳过程中表现出不同的规律,大部分的低聚糖在初乳中质量浓度较高,并随着泌乳期时间的延长质量浓度降低,但也有少数低聚糖的质量浓度增加。

张佳妮以长白猪、大白猪、梅山猪为研究对象,使用麦芽五糖对猪乳中的低聚糖进行外标定量,将各个泌乳期猪乳中低聚糖的总质量浓度进行比较。结果显示,3个品种猪乳中初乳的低聚糖总质量浓度存在差异,其中梅山猪初乳中的低聚糖质量浓度最高,约为3 700 mg/L,大白猪次之(约2 700 mg/L),长白猪猪乳中的低聚糖质量浓度最低,约为1 300 mg/L。随着哺乳期的延长,这3个品种的猪乳中的低聚糖质量浓度差异逐渐减小。且初乳中的低聚糖总质量浓度高于成熟乳,大约是其3.5~12.5 倍。

通过对比表2的数据可知,猪乳中的低聚糖质量浓度远高于山羊乳和牛乳,且在张佳妮的研究中发现,梅山猪乳中的低聚糖质量浓度高于大白猪和长白猪,梅花猪的初乳可能成为提取纯化动物乳源低聚糖的首选。Murciano Granadina山羊乳和Alpine山羊乳中也含有较高质量浓度的低聚糖,在以山羊为主要饲养家畜的地区,可选择山羊乳作为工业化提取低聚糖的乳源。同时,乳低聚糖的质量浓度可能随地区、气候、季节及产崽胎次的变化而变化,可针对某一较适宜物种,进行不同地区、不同产崽及泌乳季节和不同产崽胎次个体乳的低聚糖质量浓度比较,以选取最佳乳源。而目前的研究结果表明,单从低聚糖的质量浓度方面考虑,牛乳中的低聚糖质量浓度较山羊乳和猪乳低,可能不是提取低聚糖的较佳乳源。

3 结 语

乳低聚糖在医疗保健和食品工业中的应用前景十分广阔。例如岩藻糖基化低聚糖可以抑制细菌和受体的结合,有潜力作为一种不同于目前抗生素作用机制的新型预防或治疗抗菌药物。相关研究表明,使用在婴幼儿配方奶粉中添加2’-FL的复合乳粉喂养的婴儿的血液和体外炎症细胞因子水平与母乳喂养组显示的水平接近,且均低于添加半乳糖的婴幼儿配方奶粉的复合乳粉喂养组。2’-FL的添加有望使配方奶粉更接近母乳,从而进一步实现配方奶粉的母乳化。唾液酸低聚糖被发现具有抗炎的作用,有助于降低母乳喂养婴儿的炎症性疾病的发病率。动物乳源唾液酸化低聚糖也被证明了具有抵抗炎症疾病的生理功能,有相关研究表明,与对照组(不口服山羊乳低聚糖)相比,口服500 mg/(kg·d)山羊乳低聚糖的大鼠结肠病变较少,肠道菌群组成更为正常,说明山羊乳低聚糖具有抗炎作用,有助于恢复结肠黏膜。此外,动物乳可能是膳食补充唾液酸的极好的来源。从动物乳中分离出来的唾液酸化低聚糖可作为脑活化因子应用于婴儿配方奶粉和其他功能食品中。

动物乳初乳中低聚糖的种类较成熟乳丰富,低聚糖的含量也较成熟乳高,可作为提取纯化低聚糖的首选来源。近年来研究者对动物乳中的低聚糖开展了大量研究,但大多数研究仅以表征低聚糖的结构和含量为目标,而对其生理功能研究较少。虽然已有研究表明从动物乳源提取的低聚糖和人乳低聚糖具有相似的功能特性,但是否具有相同的生物利用度仍然是一个有待证实的问题。其次,动物乳中低聚糖的含量较低,需要高通量、高纯度分离纯化低聚糖的方法来满足工业化生产的要求。

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