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嬰兒成長最自然、最安全、最完整的天然食物，它含有嬰兒成長所需的所有營養和抗體，如蛋白質、碳水化合物、礦物質、微量元素、生物活性物質及維生素等,它們以幾乎完美的比例存在,精準貼合嬰幼兒生長髮育的要求。除此之外母乳中還含有一種被稱為母乳低聚糖（HMOs)的成分。這些母乳低聚糖是母乳中含量第三豐富的成分,僅次於糖和脂肪。佔母乳幹物質含量的15%。這種獨待的低聚糖目前主要在人類母乳中發現。它僅微量存在於牛奶中。
母乳低聚糖是碳水化合物的一種。碳水化合物主要分為四類:
1.單糖最簡單的是單糖,由單分子構成,例如果糖或葡萄糖、半乳糖、麥芽糖。
2.二糖由兩個連線成一起的單糖組成的糖類,為二糖,例如蔗糖或乳糖。
3. 低聚糖由3-10個分子組成的糖類,稱為低聚糖。母乳低聚糖就屬於這個類別。
4. 多糖由十個或更多分子組成的多糖,例如澱粉和膳食纖維。
幾乎所有的母乳低聚糖都是以乳糖為基礎形成的。另外有其他四種單糖可以與乳糖基結合構成低聚糖,在乳腺中經單糖,諸如巖藻糖、N-乙醯葡糖胺和(或)唾液酸的糖基化而成。在這一過程中產生了各種各樣不同的母乳低聚糖,它們都具有獨特和特定的結構。迄今為止,研究已經發現了超過二百多種不同的母乳低聚糖,其中的十種大約佔母乳總低聚糖的80%。這些獨特化學結構是其多功能屬性的基礎。
母乳低聚糖可分為中性母乳低聚糖(包含巖藻糖基的低聚糖)和酸性母乳低聚糖(包含唾液酸及硫酸鹽的結構的低聚糖)。母乳低聚糖是一類低度聚合糖,不能被胃腸道消化,但是可以被腸道內定植的微生物所水解;產生小分子有機酸,降低腸道pH,促進鈣、鎂、鐵等礦物質吸收,並可以營養腸上皮細胞,維持腸黏膜屏障和抵禦病原微生物的侵襲。中國人母乳中含量最多的低聚糖為2-巖藻糖基乳糖(2FL)，與自然界中發現的其他低聚糖相比,人母乳低聚糖的特殊結構為其帶來了獨特的功能：
一、母乳低聚糖的代謝與功能
大量母乳低聚糖能夠沖洗母乳餵養嬰兒的胃腸道,因此具有預防病原體黏附於腸黏膜以及影響腸道成熟過程的潛能。
研究顯示母乳低聚糖在幫助嬰幼兒免疫系統方面發揮著重要作用。嬰幼兒免疫系統尚未發育成熟,對外界病原抵禦功能較弱,母乳低聚糖可以協助嬰幼兒免疫系統為嬰幼兒提供保護。母乳低聚糖同時也有助於促進發育中的免疫系統以使其功能發育完整。
母乳低聚糖主要通過四種方式協助免疫防禦系統:
1.幫助建立保護性共生腸道菌群。母乳低聚糖通過幫助建立一個保護性的共生腸道菌群來建立第一層保護。母乳低聚糖可以通過選擇性地促進某些益生菌的生長和代謝活動,促進有益菌生長,並幫助嬰幼兒抵抗潛在有害細菌。母乳低聚糖對腸道微生物組群的這種特殊作用與目前嬰兒配方奶粉中已經使用的低聚糖(例如低聚果糖和低聚半乳糖)的非特異性“益生元”作用不同。這些低聚糖與母乳低聚糖的結構和作用方式均不同。其可能有助於各種不同細菌的生長,同時也包括可能的有害細菌。
2.阻止病原體造成傷害。母乳低聚糖能直接針對致病原微生物(細菌、病毒及其毒素)的作用。這些病原體或其毒素只有在通過腸道表面的低聚糖“吸附點”附著到腸黏膜表面後,才會對人體造成傷害。母乳低聚糖環繞在腸腔內,通過與病原體結合來阻止病原體的吸附,以此防止病原體與嬰兒的腸黏膜表面黏附在一起對造成傷害,而是隨糞便排出。
3增強腸道屏障功能,母乳低聚糖可以直接改變細胞表面結構和感應機制,使其對病原體更具抵抗力。母乳低聚糖在系統中激發腸上皮細胞分化成熟以及免疫反應,從而提高免疫保護作用。
4.促進免疫系統發育。母乳低聚糖也可能直接影響上皮層以外的黏膜免疫細胞。以此來幫助未成熟且經常發生過度反應的免疫系統,使其能夠更適當地應答未知外來物質,諸如過敏原等“異物”,或者一些微生物及其組分如內毒素等的引起免疫反應。
母乳低聚糖通過微生物及黏膜免疫系統促進黏膜免疫保護作用。對足月健康嬰兒推薦母乳餵養。許多分析顯示,較長期的母乳餵養不僅可以降低感染風險,還可以降低糖尿病和肥胖風險。
二、母乳低聚糖與腸道菌群
嬰兒腸道菌群定植對於嬰兒的胃腸道、代謝、神經及免疫發育均具有至關重要的作用。遺傳與環境因素,包括分娩方式、是否使用抗生素以及飲食均可影響定殖過程。母乳餵養與配方奶餵養嬰兒的腸道菌群存在差異,其部分原因是由於母乳中含有高濃度母乳低聚糖,而普通嬰兒配方中卻缺少母乳低聚糖。
母乳低聚糖具有抗降解性,並且能以多種方式影響嬰兒腸道菌群的組成:作為益生元,作為發酵短鏈脂肪酸的底物,以及通過減少病原體而發揮作用。在母乳餵養嬰兒腸道菌群中,通常以雙歧桿菌類為主,尤其是長雙歧桿菌的富集。絕大多數利用母乳低聚糖生長的雙歧桿菌類僅能代謝一種母乳低聚糖,即乳糖-N-四糖,而長雙歧桿菌則能利用數種母乳低聚糖以獲得良好生長。因此,母乳低聚糖對嬰兒腸道菌群組成具有廣泛的影響。
母乳中低聚糖含量是隨著哺乳時間的延長而逐漸降低。目前一些嬰兒配方奶粉配方中添加了其他低聚糖,如低聚果糖(FOS,以果糖為原料製成的植物化合物)或低聚半乳糖(GOS,以牛奶中乳糖為基礎製成的低聚半乳糖)但是上述低聚糖與母乳低聚糖的結構有很大差距,其功效也不及母乳低聚糖的功效。