前言:母乳中含有嬰兒出生后4-6個月內生長發育所需的多種營養物質，是嬰兒的最佳食物。尤其是產后頭7天的初乳中含有豐富的抗感染物質，含有免疫抗體，能減少嬰兒患病，提高嬰兒對消化道、呼吸道和某些傳染病的抵抗力，因此，母乳喂養的孩子健康、結實，不容易過胖，很少得病。早在1900年Moro[1]就指出，母乳含有能促進腸道雙歧桿菌菌群生長的因子,眾所周知，這些因子后來被除數稱為母乳低聚糖。因此，母乳低聚糖是嬰兒獲得以雙歧桿菌為主導的腸道菌群，增強免疫功能和抗感染能力的十分重要的成分。 Espgan[2]的研究表明，母乳中大約100ml含有7g碳水化合物，這些碳水化合物中約有80-90%是乳糖，其余為低聚糖。母乳低聚糖的主要是由唾液酸、N-乙酰氨基葡萄糖、L-巖藻糖、D-葡萄糖和D-半乳糖等單糖組成，雖然這些單糖是可知的，但是它們又以不同的方式組合形成多達130種不同的母乳低聚糖，其組成和結構非常復雜,因此原始的母乳低聚糖在工業上至今還不能被復制。

一、低聚糖與嬰幼兒發育的關系

1、母乳低聚糖是嬰幼兒發育的最佳益生元

Harmsen等[3]對出生20天內不同喂養方式嬰兒糞便的菌群組成進行鑒定和探測，結果表明，母乳喂養兒腸道菌群中的雙歧桿菌占絕對優勢（占60%-91%），其次為乳酸桿菌和鏈球菌。人工喂養嬰兒腸道菌群中的雙坡桿菌比例明顯偏低（只占25%-75%），而大腸桿菌、類桿菌屬的比例高于前者。Harmsen的研究證實母乳低聚糖是誘導母乳喂養兒腸道雙歧桿菌優勢發育的主要因素。

低聚糖的另一個特點是“抗感染效應”，就是具有能夠抑制細菌粘附上皮的能力。王鳳英等[4]研究了母乳對致病性大腸桿菌粘附的影響，認為母乳可能具有抑制致病性大腸桿菌粘附嬰兒腸道的作用。Newburg 等[5]報道，腸道致病細菌及其毒素能使用低聚糖的一部分作為其結合部位，這樣低聚糖可代替腸細胞受體類似物。由于腸道致病菌對低聚糖具有親和力，就不能粘在腸道壁上，而留在小腸腔中，易于隨糞便中排出，從而達到抗感染的效果。這樣，即使嬰兒胃內pH值不及成人酸，其免疫系統尚未完善，但通過母乳低聚糖抑制致病菌對腸表面的粘附，可使嬰兒腸道受到額外的防護[6]。另一方面，母乳中低聚糖促使雙歧桿菌和乳酸桿菌的大量繁殖，在乳糖的存在下，這些微生物造成一種酸性環境，在某些致病菌，如大腸桿菌和脆弱性環境還能促進腸的蠕動，對致病有機械性排出作用，有助于抑制致病菌的生長。

以同樣的方式，低聚糖可能對腦部發育起首重要作用。母乳低聚糖是由單糖（唾液酸、N-乙酰氨基葡萄糖、L-巖藻糖、D-葡萄糖和D-半乳糖）構成，其中唾液酸是腦神經節苷脂和糖蛋白的基本組成部分，在哺乳期的第一周，母乳中高含量的唾液酸恰和此時腦唾液酸糖蛋白和神經節苷脂的快速合成一致[7]。

益生元的概念是由Gibson等[7]于1995年明確提出來的，指不能在上消化道被分解的食物成分，進入結腸后有選擇地刺激結腸中的一種或少數幾種有益菌（通常為雙歧桿菌和乳酸菌）的生長，從而對宿主產生有益的作用。作為益生元必須同時具備兩個必要條件：即不能在上消化道被水解或吸收；選擇性地刺激結腸益生菌的生長[8，9 ]，這兩個條件缺一不可。

母乳低聚糖在人體小腸里具有抗腸道消化酶和胰酶的作用[10，11]。Engfer等[6]為了驗證母乳低聚糖在小腸不被消化酶水解的代謝特征，對其進行模擬人體的體外消化試驗，結果表明將母乳低聚糖加入到含有人體胰液和小腸刷狀緣消化體系中消化20小時以上，能抵抗胰酶和膜結合糖原酶的消化，用酶學、色譜和質譜分析未發現母乳低聚糖可在上消化道被除數水解成分子量小一些的低聚糖，也未測出其組成單體。該項研究證實母乳低聚糖不會在上消化道被酶分解，而是以原形完整形式進入結腸，成為結腸細菌代謝的底物。

因此，母乳低聚糖完合符合益生元的特征，是最佳的益生元，所以母乳喂養兒效果最好。

2、商品低聚糖對嬰幼兒發育的益生元作用

母乳低聚糖的組成和結構非常復雜，原始的母乳低聚糖在工業上至今無法復制，至目前為止，還沒有發現能夠代替母乳的奶源。在食品工業中，雖然無法采用母乳低聚糖來配制嬰兒食品，但是我們采用其他動物和植物來源的低聚糖，如低聚果糖和低聚半乳糖，用于嬰兒喂養，來試圖取得與母乳低聚糖相似的喂養效果是可行的[12]。

從理論上說，符合益生元的特征的功能性低聚糖都可以用來作為嬰兒食品的益生元，但是從安全性、雙歧因子活性和對嬰兒的健康益處等方面考慮，需要考查產品的毒理性和菌株的安全性。

就化學組成而言，益生元是一些不能被消化的低聚糖，目前已知的低聚糖有數百種，但并非所有的低聚糖都是益生元[13]。Gibson等[14]認為，僅有部分低聚糖符合益生元的所有特征，這些符合益生元特征的低聚糖就是我們目前所說的功能性低聚糖，例如低聚果糖、低聚半乳糖、低聚木糖等。

二、已獲準的商品化低聚糖的結構、來源、工藝

目前已獲準應用到嬰幼兒配方食品中應用的工業低聚糖有多聚果糖（含低聚果糖）、棉子糖、低聚半乳糖。

1、多聚果糖(低聚果糖)的結構、來源和工藝[15]：

多聚果糖是指10-20個果糖基以β-2，1鍵連接在D-果糖基上而形成的混合物。低聚果糖是指1-4個果糖基以β-2，1鍵連接在蔗糖的D-果糖基上而形成的蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖和蔗果六糖的混合物。在許多高等植物中，都有多種果糖聚合物及蔗糖衍生物，作為碳水化合物儲存形式存在著。自然界中能催化合成低聚果糖的酶種類及來源也非常豐富，許多低聚果糖是利用植物及微生物來源的酶的轉糖苷活性進行生產的，但酶源不同產物也不同。

多聚果糖(低聚果糖)是以菊苣為原料，用酸、堿過濾去除蛋白質和礦物質，蒸發干燥得到多聚果糖粉。商品低聚果糖制備,工業上大多采用霉菌發酵生產β-呋喃果糖苷酶。菊粉糖化液或葡萄糖或高濃度蔗糖溶液經固定化酶（或細胞）轉移反應，再經活性炭脫色，膜分離或離子交換脫鹽，真空濃縮，分離提純、干燥等步驟精制而成。

低聚果糖產品有兩種形式，低聚果糖G和低聚果糖P，后者是在前者基礎上進一步精制而得；低聚果糖G含量為55%，低聚果糖P含量為95%。

2、棉子糖的結構、來源和工藝[16]：

棉子糖是由果糖、葡萄糖和半乳糖組成的三糖，分子式為C18H32O16。

棉子糖廣泛存在于甜菜、棉子、蜂蜜、卷心菜、酵母、馬鈴薯、葡萄、麥類、玉米和豆科植物種子中，它是除蔗糖外在植物中分布最廣的低聚糖，也是大豆低聚糖的主要成分。

棉子糖的工業化生產工藝有兩種：第一種是由甜菜糖蜜液經過色譜分離、濃縮和重結晶技術、分離、干燥制得棉子糖；第二種是將棉子采用兩次溶劑浸出法同時進行脫毒和取油，再從脫毒和取油后的乙醇浸出液中分離出棉子糖，再經過結晶、洗滌、干燥得到純凈的棉子糖。

產品為白色結晶狀粉末，純度達98%以上，乳糖小于2%。

3、低聚半乳糖的結構、來源和工藝[17]：

低聚半乳糖的分子結構是在乳糖分子的半乳糖一側又結合上了1-4個半乳糖，分子式為(Gal)-Glu。工業上是以乳糖或乳清為原料，由β-半乳糖苷酶催化作用而制成的，工藝經調漿、生物酶水解、活性炭脫色、離子交換脫鹽、濃縮、干燥等工序可制得商品液體和粉體低聚半乳糖。

產品含低聚糖約50%、乳糖約20%、葡萄糖約30%和少量半乳糖的混合物。 

三、低聚木糖的來源、結構、工藝及其安全性 

1、來源、結構、工藝

天然低聚木糖存在于竹筍、水果、蔬菜、牛奶和蜂蜜中[18]，是由2-7個木糖分子以β-1，4糖苷鍵聚合而成的直鏈低聚糖。

國際各大科研究院所、大專院校早于60年代就開始投入玉米芯、秸桿、棉籽殼、蔗渣等富含半纖維素的植物材料制備低聚木糖的工藝研究和產品功能特性研究工作。日本三得利于1989年率先實現低聚木糖工業化生產，其原料是玉米芯，玉米芯是天然可食用的物質。

山東龍力生物科技股份有限公司是2001年在國內率先實現新資源食品---低聚木糖(衛新食試字(2002)第 001號)工業生產的企業，是以天然產物玉米芯（排除農殘和轉基因成分影響）為原料，經粉碎、風選、磁選除雜，稀酸浸泡后經高溫處理將半纖維素降解成可溶性木聚糖，再經木聚糖酶（產酶菌株經過鑒定和毒力實驗，證明菌株是安全可靠的）酶解轉化得到聚合度為2-7的低聚木糖的粗糖液，后經活性炭脫色，離子交換脫鹽，超濾除高分子膠體雜質、納濾分離單糖，噴霧干燥得到95%含量低聚糖粉劑產品，其中不足 5%的成分為木糖和微量葡萄糖。

2、安全性

商品低聚木糖于1996年列入日本厚生省功能性食品配料目錄FOSHU，中國龍力生物低聚木糖于2002年獲準為中華人民共和國新資源食品試生產品種，2005年生產批件轉為正式生產。2008年衛生部再次將低聚木糖列入新資源食品目錄(第12號),并以公告方式向社會發布，產品現已廣泛應用在各種食品和保健品中。龍力生物自主研發了10多種以低聚木糖為主要功效成分的產品，其中2 個為健字號產品。產品投放市場多年,其穩定的物理化學性質、顯著的生理功能得到了國內外用戶的廣泛認可。下游客戶利用低聚木糖也開發出了百余種終端產品，劑型有片劑、膠囊劑、沖劑、液體飲料等，產品應用研發歷史悠久，工藝成熟，產品性能穩定，2008年5月通過山東省科學院情報研究所做的《低聚木糖安全性的查新》，未見不良報道，同時也未接到客戶不良反應投訴，通過實驗和實踐充分說明了產品的安全性。

四、國內、外工業低聚糖在嬰幼兒食品中的應用概況

在國外，Moro[19]提出：在利用益生元途徑調節嬰幼兒腸道菌群組成和其他生理機能時，益生元的種類和化學結構不應完全拘泥于母乳低聚糖的形式，而是應當使現有的功能性低聚糖產品，盡量體現出母乳低聚糖的生物學效應---使雙歧桿菌顯著增殖，來達到或接近母乳喂養的水平。在嬰幼兒頭幾個月的食品中由于大量有益的生理性能歸因于益生元，一些嬰兒食品的生產廠商已將益生元列入嬰兒食品的配料，期望產生仿效母乳低聚糖的有益生理功能[20]。

國外企業應用情況：如多美滋嬰幼兒奶粉混合添加了低聚半乳糖和低聚果糖(9:1)，丹麥的阿拉福滋的美蕾滋嬰兒奶粉添加了低聚果糖，澳優金裝愛兒優1段奶粉、惠氏金裝愛兒樂奶粉、金裝美素力1段奶粉、美滋多樂加嬰兒奶粉均添加了低聚乳糖。

國內企業應用情況：亨氏聯合有限公司的亨氏金裝智多多低聚果糖什果米粉，西安銀橋集團的秦俑嬰兒營養奶粉等10個系列產品，杭州貝因美集團的嬰兒奶粉系列產品，黑龍江飛鶴乳業的嬰兒配方奶粉，上海光明乳業的嬰兒奶粉和營養米粉系列產品均添加了低聚果糖作為雙歧因子，湖南亞華乳業的倍慧兒童成長配方奶粉3段添加低聚果糖和低聚半乳糖，倍益嬰幼兒配方奶粉2段添加低聚異麥芽糖、低聚半乳糖作為復合益生元。

由此可見，低聚糖在國內外的嬰兒食品中已經得到了廣泛的應用，將來品種和應用品種將越來越多。 

五、總結

低聚木糖研究和使用較早，由于發展較慢，所以總體規模和廠家僅日本三得利和中國龍力生物，主要研究積累在動物和成人安全性實驗方面，從近二十余年的應用周期來看，沒有出現任何安全問題，其原料為天然玉米下腳料，加工工藝屬傳統工藝，產品質量從指標檢測、毒理試驗和應用情況來看都是安全穩定的，因此，具有較高的安全性，從理論和實踐方面來說都是安全的。