CN112514997A - 改善肠道微环境健康的母乳低聚糖及其应用 - Google Patents

改善肠道微环境健康的母乳低聚糖及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了改善肠道微环境健康的母乳低聚糖及其应用。具体地，本发明提供了母乳低聚糖特别是岩藻糖基类低聚糖2’‑FL或3‑FL在制备用于改善肠道微环境健康的食品中的应用，其中，所述改善肠道微环境健康包括：在肠道系统中作为益生元被肠道菌群利用并产气，降低pH以维持肠道微环境健康，和/或减少支链脂肪酸如异丁酸和/或异戊酸。本发明的母乳低聚糖用于添加在婴幼儿食品(包括婴幼儿配方粉、辅食、营养补充剂)，以及3岁以上儿童、青少年和成人的营养补充剂或食品中，具有广阔的应用前景。

Description

改善肠道微环境健康的母乳低聚糖及其应用
技术领域
本发明是关于母乳低聚糖的新应用，具体地说，是关于母乳低聚糖2’-FL、3-FL、3-SL等在改善肠道微环境健康方面的新应用。
背景技术
母乳低聚糖(Human Milk Oligosaccharides，简称HMOs)属于母乳中除乳糖和脂肪外，含量第三丰富的物质。其总含量在泌乳期的各个阶段有变化，在成熟乳中大约是12-14g/L，而初乳中大约是20-24g/L。每一种母乳低聚糖的结构在还原端都有一个乳糖，大部分以聚乳糖胺作为结构主链，并在链端含有岩藻糖、唾液酸或二者均有。母乳低聚糖主要由三大类组成：(1)岩藻糖基类低聚糖，以2’-岩藻糖基低聚糖和3’-岩藻糖基低聚糖为代表性物质；(2)唾液酸基类低聚糖，以3’-唾液酸基乳糖和6’-唾液酸基乳糖为代表性物质；(3)不含岩藻糖基或唾液酸基的核心糖链结构形成的低聚糖，以乳糖-N-四糖和乳糖-N-新四糖为代表性物质。HMOs的存在与含量存在个体差异，并与哺乳母亲的路易斯分泌型组成有关。由于婴幼儿配方粉的原料通常是牛乳，而牛乳中通常不含或含有很少这类低聚糖物质，HMOs便成为了婴幼儿配方粉想要更加接近母乳成分所必须跨越的一道鸿沟。
肠道菌群是人体肠道微生态系统的重要组成物质，对人类健康有重要作用。肠道菌群中的厌氧类杆菌、双歧杆菌、真细菌、链球菌和乳酸杆菌等通过发酵碳水化合物、蛋白质和脂质等能释放代谢产物短链脂肪酸(short chain fatty acids,SCFA)，主要包括乙酸、丙酸和丁酸等。SCFA可调节机体的多种生理功能，为调节肠道微环境的健康发挥了重要作用。比如，SCFA能提供能量和调节电解质，乙酸是宿主能量的重要来源，丙酸能参与丙酮酸逆转化为葡萄糖的过程，丁酸被上皮细胞摄取，是上皮细胞的主要能量来源。SCFA还具有抗炎、提升肠道屏障功能和抗菌的作用。肠道菌群发酵释放的SCFA能降低肠道pH，进而增加肠道内有益菌的生长，减少有害菌的增殖。
此外，肠道中代谢产物还可能有少量的支链脂肪酸(BCFA)如异丁酸和异戊酸，它们由肠道菌群代谢支链氨基酸如缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸等产生，是未消化的蛋白与多肽到达结肠后被细菌发酵的产物，主要来自于膳食或粘膜细胞的脱落。因此与乙酸、丙酸和丁酸不同，异丁酸和异戊酸是蛋白质的代谢产物。异丁酸和异戊酸的降低可看做从蛋白发酵转向纤维发酵，被认为是积极的效应。这些支链脂肪酸被认为是结肠蛋白质发酵的标记物质，该过程同时也产生其他代谢物，如氨气、酚、对甲酚、或生物胺类等，这些物质能对小肠环境中的细胞造成破坏(Aguirre et al.,2016)。粪便中高水平的异戊酸与人的抑郁和皮质醇水平有关(Szczesniak et al.,2016)，最近也有关于BCFA对葡萄糖和脂类代谢的研究(Heimann et al.,2016)。
与未接受母乳喂养的相比，全母乳喂养的婴儿粪便中测得异丁酸和异戊酸含量较低(Bridgman et al,2017)。粪便中较高的支链脂肪酸，如戊酸、异丁酸和异戊酸，是来自氨基酸代谢的，它们的存在表明婴配粉喂养组的蛋白质吸收较低，或者有过量的蛋白质摄入(可能因为婴配粉中蛋白含量比母乳更高)。这些代谢产物可能也导致了婴配粉喂养的婴儿粪便中，负责分解蛋白的细菌，如拟杆菌属和梭菌属的含量较高。婴配粉喂养的婴儿粪便中蛋白分解的代谢产物水平较高，可能也因为婴配粉不含有HMO因此碳水化合物的存在较低，所以这些婴儿的能量获取更多依赖于蛋白质代谢。
Chow等人的研究也表明，当母乳喂养和配方粉喂养的婴幼儿粪便培养体系中，可发酵的碳水化合物不存在时，就会主要生成蛋白发酵的代谢产物；而当加入各种可以发酵的，类似HMO的碳水化合物后，这些蛋白代谢物含量又下降了。配方粉喂养组粪便中较高的短链脂肪酸可能对婴幼儿代谢产生影响。一些研究报道了，超重的成年人和儿童比瘦的同龄人粪便短链脂肪酸增多，且与其他代谢风险因子有关联。Thompson-Chagoyan等人(2011)对92个2-12个月的婴儿进行了研究，其中一半是不过敏的，一半有牛奶蛋白过敏症状。牛奶蛋白过敏婴儿的粪便支链脂肪酸的浓度和比例比健康婴儿更高。
对成人来说，如果胃酸不足，蛋白质消化不充分，肠道容易产生腐败的短链脂肪酸。腐败的短链脂肪酸由厌氧细菌发酵未消化支链氨基酸形成，包含戊酸、异戊酸、异丁酸。腐败的短链脂肪酸异常升高表明蛋白消化不良，提示潜在的胃酸缺乏、胰腺功能不全、吸收不良以及小肠细菌过度增生(SIBO)。此外癌症研究中，结直肠癌的代谢物分析表明，支链氨基酸和苯丙氨酸等在疾病早期阶段显著增加。异戊酸这种支链脂肪酸，随疾病的进展逐渐增多。
目前在婴幼儿配方粉、辅食及营养补充剂等领域，需要有可改善肠道微环境健康如减少异丁酸和异戊酸等支链脂肪酸的解决方案。同时，在3岁以上儿童、青少年及成人领域，也需要维持肠道微生态稳定与健康。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种母乳低聚糖的新应用。
本发明发现一些母乳低聚糖具有显著改善肠道微环境健康的作用，具体表现在可在肠道系统中作为益生元被肠道菌群利用并产气，降低pH维持肠道微环境健康，减少支链脂肪酸如异丁酸和异戊酸等，从而提供了母乳低聚糖的新应用。
具体而言，本发明提供了母乳低聚糖在制备用于改善肠道微环境健康的食品中的应用，其中，所述改善肠道微环境健康包括：在肠道系统中作为益生元被肠道菌群利用并产气，降低pH以维持肠道微环境健康，和/或减少支链脂肪酸。
已知母乳低聚糖包括岩藻糖基乳糖、唾液酸基乳糖，以及不带岩藻糖基或唾液酸基的母乳寡糖基本糖链结构(典型的代表物质包括乳糖-N-四糖及其同分异构体乳糖-N-新四糖)。
其中2’-岩藻糖基乳糖(2’-fucosyllactose，2’-FL或2-FL或2FL)，为岩藻糖与乳糖形成的三糖结构，是岩藻糖基类低聚糖的代表性物质。市售该物质通常为经微生物发酵法制备，与人乳中发现的寡糖具有相同结构。
3-岩藻糖基乳糖(3-fucosyllactose，3’-FL或3-FL或3FL)，为岩藻糖与乳糖形成的三糖结构，与2’-岩藻糖基乳糖互为同分异构体。是岩藻糖基类低聚糖的代表性物质。该物质经微生物发酵法制备，与人乳中发现的寡糖具有相同结构。
乳糖-N-四糖(lacto-N-tetraose，LNT)，为乳糖与四糖形成的六糖结构，是以核心糖链为基础结构，且不含岩藻糖基或唾液酸基的低聚糖的代表性物质。该物质经微生物发酵法制备，与人乳中发现的寡糖具有相同结构。
3’-唾液酸基乳糖(3’-sialyllactose，3’-SL或3-SL或3SL)，为唾液酸与乳糖形成的三糖结构，是唾液酸基类低聚糖的代表性物质。该物质经微生物发酵法制备，与人乳中发现的寡糖具有相同结构。
6’-唾液酸基乳糖(6’-sialyllactose，6’-SL或6-SL或6SL)，为唾液酸与乳糖形成的三糖结构，是唾液酸基类低聚糖的代表性物质。该物质经微生物发酵法制备，与人乳中发现的寡糖具有相同结构。
根据本发明的具体实施方案，本发明的母乳低聚糖用于改善肠道微环境健康包括：在肠道系统中作为益生元被肠道菌群利用并产气，降低pH以维持肠道微环境健康，和/或减少支链脂肪酸。
根据本发明的具体实施方案，本发明的母乳低聚糖在制备用于改善肠道微环境健康的食品中的应用中，所述母乳低聚糖选自岩藻糖基类低聚糖、唾液酸基类低聚糖或乳糖-N-四糖中的一种或多种。优选地，所述岩藻糖基类低聚糖为2’-FL或3-FL，所述唾液酸基类低聚糖为3-SL或6-SL。
根据本发明的一些具体实施方案，本发明的母乳低聚糖是用于在近端结肠中作为益生元被肠道菌群利用并产气。优选地，所述母乳低聚糖为3-SL、6-SL或LNT。
根据本发明的一些具体实施方案，本发明的母乳低聚糖是用于在远端结肠中作为益生元被肠道菌群利用并产气。所述母乳低聚糖为2’-FL、3-FL、3-SL、6-SL或LNT。
根据本发明的一些具体实施方案，本发明的母乳低聚糖是用于降低近端结肠pH以维持肠道微环境健康。所述母乳低聚糖为2’-FL、3-FL、3-SL、6-SL或LNT。
根据本发明的一些具体实施方案，本发明的母乳低聚糖是用于降低远端结肠pH以维持肠道微环境健康。优选地，所述母乳低聚糖为2’-FL、3-FL或LNT。
根据本发明的一些具体实施方案，本发明的母乳低聚糖是用于降低远端结肠支链脂肪酸的产生。
根据本发明的一些更具体实施方案，本发明的母乳低聚糖是用于降低远端结肠异丁酸的产生。优选地，所述母乳低聚糖为2’-FL、3-FL、3-SL或LNT。所述食品可以为乳粉或乳液(液态奶)，优选为婴儿配方粉。当用于此用途时，以所述食品为婴儿配方粉为例，2’-FL在食品中的应用量为：在乳粉中的应用量为14.2-3182.2mg/100g粉，或以换算成奶液为0.02-4.2g/L；优选为70.9-1818.4mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-2.4g/L；更优选为70.9-1515.3mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-2.0g/L。以所述食品为婴儿配方粉为例，3-FL在食品中的应用量为：在乳粉中的应用量为14.2-1515.3mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.02-2.0g/L；优选为70.9-1515.3mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-2.0g/L；更优选为70.9-757.7mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-1.0g/L。以所述食品为婴儿配方粉为例，3-SL在食品中的应用量为：在乳粉中的应用量为14.2-1515.3mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.02-2.0g/L；优选为70.9-454.6mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-0.6g/L；更优选为70.9-227.3mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-0.3g/L。以所述食品为婴儿配方粉为例，LNT在食品中的应用量为：在乳粉中的应用量为14.2-2273.0mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.02-3.0g/L；优选为70.9-1515.3mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-2.0g/L；更优选为70.9-757.7mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-1.0g/L。当所述食品为其他食品时，各母乳低聚糖用量可参照上述用量范围进行调整。
根据本发明的一些更具体实施方案，本发明的母乳低聚糖是用于降低远端结肠异戊酸的产生。优选地，所述母乳低聚糖为2’-FL、3-FL、3-SL或6-SL。所述食品可以为乳粉或乳液，优选为婴儿配方粉。当用于此用途时，以所述食品为婴儿配方粉为例，2’-FL在食品中的应用量为：在乳粉中的应用量为14.2-3182.2mg/100g粉，或以换算成奶液为0.02-4.2g/L；优选为70.9-1818.4mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-2.4g/L；更优选为70.9-1515.3mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-2.0g/L。以所述食品为婴儿配方粉为例，3-FL在食品中的应用量为：在乳粉中的应用量为14.2-1515.3mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.02-2.0g/L；优选为70.9-1515.3mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-2.0g/L；更优选为70.9-757.7mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-1.0g/L。以所述食品为婴儿配方粉为例，3-SL在食品中的应用量为：在乳粉中的应用量为14.2-1515.3mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.02-2.0g/L；优选为70.9-454.6mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-0.6g/L；更优选为70.9-227.3mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-0.3g/L。以所述食品为婴儿配方粉为例，6-SL在食品中的应用量为：在乳粉中的应用量为14.2-1515.3mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.02-2.0g/L；优选为70.9-606.1mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-0.8g/L；更优选为70.9-454.6mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-0.6g/L。当所述食品为其他食品时，各母乳低聚糖用量可参照上述用量范围进行调整。
根据本发明的具体实施方案，本发明的母乳低聚糖在制备用于改善肠道微环境健康的食品中的应用中，母乳低聚糖还有利于促进肠道系统中对人体有益的甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等短链脂肪酸的产生。从而，本发明所述的改善肠道微环境健康还包括：调控肠道系统中有益的短链脂肪酸的产生，所述有益的短链脂肪酸包括甲酸、乙酸、丙酸和/或丁酸。
根据本发明的具体实施方案，本发明的母乳低聚糖在制备用于改善肠道微环境健康的食品中的应用中，所述食品包括营养补充剂、婴幼儿配方粉、辅食中的一种或多种。具体而言，所述食品可以为婴幼儿食品(包括婴幼儿配方粉、辅食、营养补充剂)，或是3岁以上儿童、青少年和成人的营养补充剂或食品，例如可以是发酵乳制品(例如发酵乳、风味发酵乳、发酵乳饮料等)、乳酪、含乳饮料、固体饮料或乳粉等。
综上所述，本发明发现母乳低聚糖能显著改善肠道微环境健康，可用于添加在婴幼儿食品(包括婴幼儿配方粉、辅食、营养补充剂)，以及3岁以上儿童、青少年和成人的营养补充剂或食品中，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1A为本发明的SHIME装置中粪便接种培养示意图。
图1B显示本发明的SHIME发酵分组示意图。
图2显示在模拟婴儿结肠的SHIME装置中培养两周后，模拟近端结肠(左)和远端结肠(右)的菌群情况。
图3A显示本发明实施例2中各HMO在小批量发酵实验中近端结肠的pH随时间变化检测结果。
图3B显示本发明实施例2中各HMO在小批量发酵实验中远端结肠的pH随时间变化检测结果。
图4A显示本发明实施例3中各HMO在小批量发酵实验中近端结肠引起的气压随时间变化检测结果。
图4B显示本发明实施例3中各HMO在小批量发酵实验中远端结肠引起的气压随时间变化检测结果。
图5A显示本发明实施例4中模拟近端结肠环境下各HMO小批量发酵产生异丁酸的检测结果。
图5B显示本发明实施例4中模拟近端结肠环境下各HMO小批量发酵产生异戊酸的检测结果。
图6A显示本发明实施例5中模拟远端结肠环境下各HMO小批量发酵产生异丁酸的检测结果。
图6B显示本发明实施例5中模拟远端结肠环境下各HMO小批量发酵产生异戊酸的检测结果。
图7显示本发明实施例6中模拟近端结肠环境下各HMO小批量发酵产生短链脂肪酸的总体检测结果。
图8显示本发明实施例6中母乳低聚糖各单体模拟婴儿近端结肠的粪便批量发酵实验中产生的甲酸的检测结果。
图9显示本发明实施例6中母乳低聚糖各单体模拟婴儿近端结肠的粪便批量发酵实验中产生的乙酸的检测结果。
图10显示本发明实施例6中母乳低聚糖各单体模拟婴儿近端结肠的粪便批量发酵实验中产生的丙酸的检测结果。
图11显示本发明实施例6中母乳低聚糖各单体模拟婴儿近端结肠的粪便批量发酵实验中产生的丁酸的检测结果。
图12显示本发明实施例7中模拟远端结肠环境下各HMO小批量发酵产生短链脂肪酸的总体检测结果。
图13显示本发明实施例7中母乳低聚糖各单体模拟婴儿远端结肠的粪便批量发酵实验中产生的甲酸的检测结果。
图14显示本发明实施例7中母乳低聚糖各单体模拟婴儿远端结肠的粪便批量发酵实验中产生的乙酸的检测结果。
图15显示本发明实施例7中母乳低聚糖各单体模拟婴儿远端结肠的粪便批量发酵实验中产生的丙酸的检测结果。
图16显示本发明实施例7中母乳低聚糖各单体模拟婴儿远端结肠的粪便批量发酵实验中产生的丁酸的检测结果。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合具体实施例及对本发明的技术方案进行以下详细说明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。实施例中，各原始试剂材料均可商购获得，未注明具体条件的实验方法为所属领域熟知的常规方法和常规条件，或按照仪器制造商所建议的条件。
此外，为避免重复，以下列出各实施例中的实验需要经过的通用步骤，如粪便菌的接种培养等。
SHIME装置中粪便接种培养
使用SHIME装置(参见图1A所示意)，从一个5月龄自然分娩和仅接受了母乳喂养的健康婴儿获取含有菌群的新鲜粪便样品，并接种到对应近端结肠和远端结肠的容器中。饲喂食物料到该装置的胃/小肠端，每天三次，连续饲喂两周，来支持近端和远端结肠中菌群的生长和定植。其中，由小肠消化完并进入到结肠的食物料是在SHIME装置的生产商ProDigest提供的标准食物料基础上调整乳糖、酪蛋白和乳清蛋白比例而成，标准食物料由以下成分组成：果胶(1g/L)，葡萄糖(1g/L)，淀粉(1g/L)，纤维二糖(1g/L)，
Figure BDA0002808425610000071
蛋白胨(2g/L)，黏蛋白(6g/L)，乳糖(2.1g/L)，酪蛋白(0.2g/L)，乳清蛋白-乳白蛋白(2.7g/L)，L-半胱氨酸盐酸盐(0.2g/L)。本发明各实验中的食物料参考Le Blay等人(2010)调整了乳糖、酪蛋白和乳清蛋白的比例约为12:1:15并保证营养素稳定均衡，来模拟婴儿的肠道微生态在常规的母乳或婴配粉喂养中可能接触到的食物组成。婴儿粪便菌群在SHIME模型中稳定了两周后，近端和远端结肠会被取样，溶于甘油中形成原液，并在厌氧条件下存放于-80℃。
对微生物群组成的分析检测将集中于特定的菌株：乳酸杆菌，双歧杆菌，罗斯氏菌，真杆菌和粪杆菌，因为已知它们与(益生元)健康功效相关。检测分析基于qPCR。
小批量发酵
婴儿菌群接种到SHIME模型中稳定2周生长之后(如前述“SHIME装置中粪便接种培养”)，取10mL近端和远端结肠的菌群并在厌氧条件下分别转移到发酵瓶进行小批量发酵。在43mL基底缓冲液(用于调整pH并模拟相应的结肠环境)的基础上，每个发酵瓶中还含有添加了不同含量HMO的20mL PBS缓冲液(用于溶解和带入HMO受试物质)，使各种HMO的终浓度为0.02g/L、0.2g/L、2g/L，近端结肠pH设置为5.6，远端结肠pH设置为6.5。小瓶在37℃震动条件下孵育。在孵育时，在0、6小时、24小时和48小时检测气压，随后取样检测pH和短链脂肪酸。重复测定三次。
在HMO干预期间，各组的气体产量通过测量气压变化来比较。对短链脂肪酸的分析包括异丁酸、异戊酸，还分析了丁酸、丙酸和乙酸，也分析了甲酸，各物质通过HPLC进行分析。
SHIME发酵
使用“SHIME装置中粪便接种培养”中取样储存的婴儿粪便菌群接种到SHIME模型中，考察HMO在SHIME装置中的发酵情况。前后做了两批实验，每批实验同时做三个样品组(或对照)。三套实验装置中，模拟极端和远端结肠的装置都被分别接种(参见图1B所示意)。每日饲喂三次食物料，培养4天后，饲喂的食物料中加入了HMO(对照组没有加入HMO)。每种食物料在140mL料液中加入了280mg HMO(浓度为2g/L)以及60mL胰液。每组HMO与对照都只进行1次实验，因此生物学重复为1。SHIME发酵持续到HMO干预后第14天，于发酵期间的不同时间段取样检测。
数据分析
对于数据结果进行双样本双侧T检验(two tailed,paired t-test)。两个组若有显著性差异，且p<0.05，则用星号*表示。两个星号**表示p<0.01。三个星号***表示p<0.001。
实施例1：模拟近端和远端结肠环境中的菌群情况
实验前准备步骤及具体实验方法请见前述段落。
粪便菌群在SHIME装置中接种培养稳定两周后的菌群鉴定情况请参见图2。在SHIME模型中稳定了两周后，经过菌群测定，发现双歧杆菌和乳酸杆菌含量很低，几乎不可测得，与此前文献报道吻合(Laforest-Lapointe,2017)。证明在模拟婴儿肠道环境中，用含乳糖/酪蛋白/乳清的标准食物料饲喂后，对应结肠的菌群环境更趋向于配方粉喂养的婴儿，而不是母乳喂养的婴儿。
实施例2：各HMO在小批量发酵实验中pH随时间变化情况
实验前准备步骤及具体实验方法请见前述段落。
各HMO在小批量发酵实验中近端结肠的pH随时间变化检测结果参见图3A。各HMO在小批量发酵实验中远端结肠的pH随时间变化检测结果参见图3B。可以看出，在近端结肠，时间为6小时的pH降低比其他时间点更显著。在远端结肠，2g/L的2’-FL和3-FL有显著降低pH的趋势。可见随着发酵时间的延长，HMO会被婴儿粪便中的菌群利用，产生短链脂肪酸，从而降低了pH。LNT在0.2g/L的条件下有较好的降低pH的趋势。
实施例3：各HMO在小批量发酵实验中引起的气压随时间变化情况
实验前准备步骤以及具体实验方法请见前述段落。
各HMO在小批量发酵实验中近端结肠引起的气压随时间变化检测结果参见图4A。各HMO在小批量发酵实验中远端结肠引起的气压随时间变化检测结果参见图4B。可以看出，3-SL和6-SL这两种唾液酸类的低聚糖在2g/L的条件下，在近端结肠产生的气压较高，证明在这个条件下，两种低聚糖能被粪便菌群较好地利用。在0.2g/L的条件下，LNT有较好的产气的趋势。而在模拟远端结肠的条件下，所有HMO在2g/L条件下都可导致气压的升高。
实施例4：模拟近端结肠环境下各HMO小批量发酵产生异丁酸和异戊酸的情况
异丁酸和异戊酸这类短链脂肪酸(SCFA)主要由蛋白质发酵产生。本发明中，模拟近端结肠环境下各HMO小批量发酵产生异丁酸和异戊酸的检测结果分别参见图5A和图5B。可以看出，各HMO在模拟近端结肠的小批量发酵中，并未影响异丁酸和异戊酸的生成。
实施例5：模拟远端结肠环境下各HMO小批量发酵产生异丁酸和异戊酸的情况
模拟远端结肠环境下各HMO小批量发酵产生异丁酸和异戊酸的检测结果分别参见图6A和图6B。可以看出，在远端结肠，2’-FL、3-FL和3-SL、LNT均可显著减少异丁酸的产生，且以两种岩藻糖基类低聚糖效果更佳。两种唾液酸类低聚糖和两种岩藻糖基类低聚糖均分别可减少异戊酸的产生，且以2’-FL能力最强。综合起来，两种岩藻糖基类的低聚糖，2’-FL和3-FL均能显著地减少异丁酸和异戊酸的产生。
实施例6：模拟近端结肠环境下各HMO小批量发酵产生短链脂肪酸的情况
模拟近端结肠环境下各HMO小批量发酵产生短链脂肪酸的总量检测结果参见图7。可以看出，对所有HMO发酵了48小时后，产生的短链脂肪酸相对其他的时间点更高，特别是3-SL和6-SL在2g/L的条件下，产生SCFA显著较多，其中2g/L的3-SL在发酵24小时后，也产生了较多SCFA。
模拟近端结肠环境下各HMO小批量发酵产生甲酸的检测结果参见图8。可以看出，3-SL和6-SL在模拟近端结肠发酵48小时后，显著地增加了甲酸。其中以6-SL效果更显著。
模拟近端结肠环境下各HMO小批量发酵产生乙酸的检测结果参见图9。可以看出，3-SL和6-SL在模拟近端结肠发酵48小时后，显著地增加了乙酸。其中以3-SL效果更显著。
模拟近端结肠环境下各HMO小批量发酵产生丙酸的检测结果参见图10。可以看出，6-SL在模拟近端结肠发酵48小时后，显著地增加了丙酸。
本发明中，模拟近端结肠环境下各HMO小批量发酵产生丁酸的检测结果参见图11。可以看出，在模拟近端结肠环境中，6-SL在发酵48小时后，能显著增加丁酸的生成。
实施例7：模拟远端结肠环境下各HMO小批量发酵产生短链脂肪酸的情况
模拟远端结肠环境下各HMO小批量发酵产生短链脂肪酸的总量检测结果参见图12。可以看出，在远端结肠，各HMO产生SCFA相比近端结肠是更活跃的，这也能印证肠道菌群大部分发酵发生在远端结肠的公认科学观点。随时间从0、6、24、到48小时的延长，产生的SCFA也随之增加。在6小时这个时间点，0.02g/L的3-SL和0.02g/L的LNT产生短链脂肪酸相对较多；在24小时这个时间点，2g/L的6-SL和2g/L的3-FL产生短链脂肪酸相对较多；而在48小时这个时间点，所有HMO在2g/L的条件下，均可产生较多的短链脂肪酸。
模拟远端结肠环境下各HMO小批量发酵产生甲酸的检测结果参见图13。可以看出，所有HMO在模拟远端结肠发酵48小时后，均显著地增加了甲酸。其中以3-SL、6-SL、LNT、3-FL效果更显著。
模拟远端结肠环境下各HMO小批量发酵产生乙酸的检测结果参见图14。可以看出，所有HMO在模拟远端结肠发酵48小时后，均显著地增加了乙酸。其中以3-SL、6-SL和LNT效果更显著。
模拟远端结肠环境下各HMO小批量发酵产生丙酸的检测结果参见图15。可以看出，所有HMO在模拟远端结肠发酵48小时后，均显著地增加了丙酸。其中以3-SL和3-FL效果更显著。
模拟远端结肠环境下各HMO小批量发酵产生丁酸的检测结果参见图16。可以看出，3-SL和6-SL在模拟远端结肠发酵48小时后，显著地增加了丁酸。
实施例8：模拟远端结肠环境下各HMO在SHIME模型发酵产生丁酸的情况
模拟远端结肠环境下各HMO在SHIME模型发酵产生丁酸的检测结果参见表1。
表1
Figure BDA0002808425610000111
在SHIME模型发酵情况下，发酵14天后，各种HMO产生的丁酸相比发酵初始第1天，都有所降低，但是以对照组(未加HMO)降低的倍数最多；而HMO干预后，第14天相比第1天的降低倍数具有显著提升和改善，其中，以3-SL的降低倍数最低，而3-FL其次，6-SL、2’-FL和LNT相比对照，也都有较好的改善作用。可见，各HMO对于发酵产物中丁酸的调控，相比不加HMO的对照组，有一定优势。

Claims (10)

1.母乳低聚糖在制备用于改善肠道微环境健康的食品中的应用，其中，所述改善肠道微环境健康包括：在肠道系统中作为益生元被肠道菌群利用并产气，降低pH以维持肠道微环境健康，和/或减少支链脂肪酸。
2.根据权利要求1所述的应用，其中，所述母乳低聚糖选自岩藻糖基类低聚糖、唾液酸基类低聚糖或乳糖-N-四糖中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的应用，其中，所述岩藻糖基类低聚糖为2’-FL或3-FL，所述唾液酸基类低聚糖为3-SL或6-SL。
4.根据权利要求1所述的应用，其中，所述支链脂肪酸包括异丁酸和/或异戊酸。
5.根据权利要求1所述的应用，其中，所述食品包括营养补充剂、婴幼儿配方粉、辅食中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的应用，其中，所述食品是用于降低远端结肠异丁酸的产生；优选地，所述母乳低聚糖为2’-FL、3-FL、3-SL或LNT。
7.根据权利要求6所述的应用，其中，所述食品为乳粉或乳液，优选为婴儿配方粉；
2’-FL在食品中的应用量为：在乳粉中的应用量为14.2-3182.2mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.02-4.2g/L；优选为70.9-1818.4mg/100g粉，或以换算成奶液为0.1-2.4g/L；更优选为70.9-1515.3mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-2.0g/L；
3-FL在食品中的应用量为：在乳粉中的应用量为14.2-1515.3mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.02-2.0g/L；优选为70.9-1515.3mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-2.0g/L；更优选为70.9-757.7mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-1.0g/L；
3-SL在食品中的应用量为：在乳粉中的应用量为14.2-1515.3mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.02-2.0g/L；优选为70.9-454.6mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-0.6g/L；更优选为70.9-227.3mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-0.3g/L；
LNT在食品中的应用量为：在乳粉中的应用量为14.2-2273.0mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.02-3.0g/L；优选为70.9-1515.3mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-2.0g/L；更优选为70.9-757.7mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-1.0g/L。
8.根据权利要求1所述的应用，其中，所述食品是用于降低远端结肠异戊酸的产生；优选地，所述母乳低聚糖为2’-FL、3-FL、3-SL或6-SL。
9.根据权利要求8所述的应用，其中，所述食品为乳粉或乳液，优选为婴儿配方粉；
2’-FL在食品中的应用量为：在乳粉中的应用量为14.2-3182.2mg/100g粉，或以换算成奶液为0.02-4.2g/L；优选为70.9-1818.4mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-2.4g/L；更优选为70.9-1515.3mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-2.0g/L；
3-FL在食品中的应用量为：在乳粉中的应用量为14.2-1515.3mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.02-2.0g/L；优选为70.9-1515.3mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-2.0g/L；更优选为70.9-757.7mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-1.0g/L；
3-SL在食品中的应用量为：在乳粉中的应用量为14.2-1515.3mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.02-2.0g/L；优选为70.9-454.6mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-0.6g/L；更优选为70.9-227.3mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-0.3g/L；
6-SL在食品中的应用量为：在乳粉中的应用量为14.2-1515.3mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.02-2.0g/L；优选为70.9-606.1mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-0.8g/L；更优选为70.9-454.6mg/100g粉，或以换算成奶液计为0.1-0.6g/L。
10.根据权利要求1所述的应用，其中，所述改善肠道微环境健康还包括：调控肠道系统中有益的短链脂肪酸的产生，所述有益的短链脂肪酸包括甲酸、乙酸、丙酸和/或丁酸。
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Denomination of invention: Human milk oligosaccharide and its application for improving intestinal microenvironment health

Granted publication date: 20220311

License type: Common License

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Granted publication date: 20220311

License type: Common License

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Granted publication date: 20220311

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