婴幼儿期是胎儿出*后*长发育最迅速的阶段,需要摄入大量营养物以维持旺盛的新陈代谢,母乳和配方乳粉是婴幼儿的主要食物来源。然而,新*儿胃肠道发育不完善,消化液分泌量及酶活性均较低,食物消化能力远不及成年人,常出现蛋白质过敏、乳糖不耐受和脂肪吸收不良等轻度消化问题。食物消化是涉及机械降级和化学水解的复杂过程,通常分为3 个阶段:一是口腔消化,食物通过咀嚼被破碎为小颗粒,与唾液混合形成食团,而后经食道进入胃腔;二是胃部消化,胃蠕动使食物与胃液充分混合,形成食糜并暂时贮存,同时胃酸与酶共同作用使食糜降解为较小颗粒,经幽门进入十二指肠;三是小肠消化,小肠是消化的主要场所,食物各成分在胰液、胆汁及小肠液的作用下被大量水解。
针对婴幼儿常见的胃肠道消化问题,可通过食用不同类型调理配方乳粉来改善,但营养不全、对婴幼儿长期发育影响不明确等问题仍待解决。因此,本文综述了婴幼儿胃肠道食物消化的研究现状,总结了婴幼儿对不同类型配方乳粉的消化特性,并展望了婴幼儿配方乳粉今后的发展方向。
婴幼儿胃肠道消化环境
1.pH值
空腹状态下,28 d以内的新*儿胃pH值约为3.0~4.0,12个月以下婴幼儿胃pH值可降至1.5~3.0,而成人胃pH值平均值为1.7~1.9。进食后,胃pH值通常发*先升高后降低的动态改变,变化幅度与食物(主要是蛋白质含量)缓冲能力和胃酸分泌速率有关。婴幼儿胃内控制胃酸分泌的质子泵活力远低于成人,因此餐后pH值也比成人高。
2.消化酶
与成人相比,婴幼儿胃肠道消化酶含量和活性各不相同。胃黏膜分泌的胃脂肪酶和胃蛋白酶分别催化脂肪和蛋白质水解,胃脂肪酶在婴幼儿出*时可达到成人的活性水平,而在出*后4周胃蛋白酶活性仅为成人的18％。胃脂肪酶最适pH值为3.0~5.0,在胃中可稳定发挥作用,且具有较强的sn-３位特异性,可使此位置的脂肪酸优先释放。婴幼儿胃消化可分解10％~30％的脂肪(与成人消化水平相似),脂肪在胃中初步消化对小肠的脂肪水解起着关键作用。胃蛋白酶最适pH值为1.0~2.5,在婴幼儿pH值较成人高的胃部环境下活性较低,因此婴幼儿胃部蛋白质消化程度十分有限。
3.胃排空
胃排空是指胃将其内容物排入小肠以进一步消化吸收营养物质的过程,这是整个食物消化过程中极为关键的一步,排空过快会导致营养物质不能被及时消化,排空动力不足则会引发消化不良。多数研究认为,胃排空模式呈指数形式,可用Elashoff模型精确拟合,其中胃半排空时间(T1/2)指开始进食到50％食物被排空的时间。研究表明,胃排空时间与个体年龄有关,早产儿的胃排空时间(T1/2＝87)小于足月儿(T1/2＝76),可能是由于胃肠动力不足的原因。胃排空时间亦受食物成分影响,由于母乳中中链饱和脂肪酸主要位于甘油三酯sn-3位,易被胃脂肪酶水解,因此婴幼儿对母乳的胃排空时间较短(T1/2＝36),约为配方乳粉(T1/2＝72)的一半。
4.肠道微*态
婴幼儿肠道微*态与食物消化吸收息息相关,细菌能分解未消化吸收物质,而饮食不同对肠道菌群组成分布的影响不同。肠道固有菌群有利于营养物代谢、免疫系统正常发育及肠黏膜上皮的发育,可有效阻止其他病原微*物定植,对新*儿发育具有重要作用。健康婴幼儿出*约１周后可逐渐形成以双歧杆菌(Bifidobacterium)、拟杆菌(Bacteroides)等厌氧菌为主的肠道菌群。研究表明,双歧杆菌和乳酸杆菌对人类宿主具有多种益*作用,可有效减少婴幼儿的腹泻症状。而剖腹产婴幼儿、早产儿肠道菌群*长发育较为延迟,易被葡萄球菌(Staphylococcus)、梭状芽胞杆菌(Clostridium)和大肠杆菌(Escherichiacoli)等潜在致病菌定植,婴幼儿产*湿疹和过敏反应的风险较高。
婴幼儿对食物营养素的消化
1.蛋白质
*命早期的蛋白质摄入对婴幼儿身体*长、神经发育、激素调节和食欲变化等至关重要。母乳或乳粉中的酪蛋白和乳清蛋白是婴幼儿主要的蛋白质来源。蛋白质消化是从胃部开始,胃壁细胞产*的盐酸可使蛋白质变性,并激活胃腔内的胃蛋白酶原成为胃蛋白酶。胃蛋白酶消化最适pH值约为2,然而婴幼儿较高的胃pH值和较低的胃蛋白酶含量限制了胃部蛋白质消化。在肠消化阶段,食物*小肠上皮分泌肠激酶,催化胰蛋白酶原活化为胰蛋白酶,将蛋白质进一步水解成肽,然后在小肠刷状缘被肽酶分解。由于婴幼儿胃容量小、胃动力不足、胃排空较慢,摄入大量蛋白质时易引发胃反流;同时,婴幼儿肠道屏障发育不成熟,肠黏膜细胞排列稀疏,肠壁通透性较大,未水解的乳蛋白大分子易透过肠黏膜进入血液循环引发过敏反应。
2.乳糖
母乳或乳粉中碳水化合物占婴幼儿饮食总能量的35％~55％。碳水化合物首先被唾液淀粉酶和胰腺淀粉酶水解为低聚糖,然后在肠上皮刷状缘进一步被水解为单糖。乳糖酶、蔗糖酶、麦芽糖酶、异麦芽糖酶和糖化酶在足月婴幼儿中的活性几乎不变。但在婴幼儿*长发育过程中可能出现原发性乳糖酶缺乏,即因肠黏膜未发育成熟或乳糖酶活性暂时低下引起的暂时乳糖不耐受,导致摄入的乳糖不能正常分解而在肠道积聚,并在结肠内被细菌发酵产*大量气体而引起腹胀,未消化乳糖及其发酵产物使肠道内渗透压升高,流入肠道的水分增加,引起渗透性腹泻。
3.脂肪
母乳或婴幼儿配方乳粉的脂肪主要为甘油三酯,其中n-３和n-６系为必需脂肪酸(如亚油酸和α-亚麻酸),对婴幼儿大脑和眼睛的发育至关重要。大量甘油三酯经胆汁酸乳化成许多小粒径甘油三酯滴,增加了与脂肪酶的接触面积。脂肪酶将脂肪水解为sn-2单甘油酯和游离脂肪酸,随后进入肠上皮细胞,sn-２单甘油酯通过细胞内再酯化过程转化为乳糜微粒进入血液循环。婴幼儿胰脂肪酶活性较低(尤其是早产儿),若20~30％的脂肪消化不完全则会导致吸收不良,并随粪便排出,从而形成“脂肪便”。
研究表明,sn-１、sn-３位含有饱和脂肪酸的甘油三酯可能会对婴幼儿消化产*不良影响,脂肪酶消化水解产*的游离棕榈酸易与钙离子结合形成不溶性钙皂(图4),是导致婴幼儿便秘的主要原因之一,且减少的钙吸收量也会影响婴幼儿骨骼矿化作用。
4.益*元与婴幼儿肠道菌群
益*元是指一种在人体内不被消化但可被发酵的食物成分,通过选择性*少数肠道细菌*长,进而有益于宿主健康。低聚糖是最常见的益*元,如低聚果糖(fructo-oligosaccharides,FOS)、低聚半乳糖(galacto-oligosaccharides,GOS)、菊糖、乳果糖和异麦芽寡糖等。FOS和GOS可增加婴幼儿肠道中双歧杆菌数量和减少大肠杆菌、梭菌等有害病原菌的数量。双歧杆菌、乳杆菌等有益菌可在结肠内分解未被完全消化的糖类、蛋白质和脂肪,有利于肠道蠕动,促进代谢物质排泄。同时益*元的发酵产物(醋酸盐、丙酸盐和丁酸盐等)被认为具有免疫调节作用,可预防感染性疾病。在配方乳粉中添加适量益*元,有助于促进婴幼儿胃肠道对矿物质的吸收、调节婴幼儿肠道菌群、改善婴幼儿粪便性状。
婴幼儿对不同配方乳粉的消化
1.婴幼儿消化常见问题
与成年人胃肠道环境相比,新*儿胃部pH值较高,部分消化酶活性偏低,胃排空和胃肠动力不足,肠道微*物菌群不稳定,出*后几个月内易出现轻度消化问题。研究显示,约有54.9％的婴幼儿 (小于6个月)因消化道发育不成熟而产*胃反流、 溢乳、呕吐等*理性不适反应,或者便秘、腹泻、肠 绞痛、反刍等功能性紊乱。胃肠消化不良问题增加了婴幼儿的痛苦,甚至影响其后期健康,同时婴幼儿因不适感而长期哭闹也增加了父母的精神压力,甚至诱发抑郁风险。
2.不同蛋白水解度配方乳粉的消化
水解蛋白配方乳粉是通过超高温加热和酶处理等加工工艺获得的配方乳粉,其中完整的大分子蛋白已水解成小分子肽甚至游离氨基酸,降低了婴幼儿对牛乳蛋白的过敏反应。根据水解程度不同可分为部分水解蛋白配方乳粉(partially hydrolyzedproteinformula,pHF)和深度水解蛋白配方乳粉(extensivelyhydrolyzedproteinformula,eHF)。pHF中含有少量多肽,分子量低于5 000 Da;eHF中通常含有95％以上分子量低于3 000 Da的短肽,有利于促进胃排空和肠道吸收,对牛乳蛋白过敏的婴幼儿或胃肠道发育不成熟、消化酶水平低的早产儿帮忙较大。
3.不同去乳糖度配方乳粉的消化
无(低)乳糖配方乳粉主要通过在原乳中添加乳糖酶水解乳糖,可有效缓解乳糖不耐受婴幼儿的腹泻症状,减轻小肠黏膜损伤。近年来,含麦芽糊精或玉米糖浆的无乳糖配方乳粉越来越多。研究认为,乳糖是婴幼儿必需的营养素之一,对促进钙吸收具有重要作用,长期食用无乳糖配方乳粉可能导致营养素吸收不足。
4.OPO结构脂配方乳粉的消化
OPO结构脂主要通过酶解法将1,3-二棕榈酸-2-油酸甘油三酯转化为OPO,使得产物中40％以上棕榈酸位于sn-２中心位置,更 接 近 于 母 乳 脂 肪 结 构,因此,OPO结构脂常作为营养补充剂添加在婴幼儿配方乳粉中。OPO结构脂配方乳粉中脂肪分子结构的改变,使得消化时不易形成钙皂,更利于脂肪酸和钙的消化吸收,从而缓解婴幼儿排便困难症状,减少营养成分流失,有利于婴幼儿骨骼发育。临床研究结果表明,与低sn-2棕榈酸酯配方乳粉相比,高sn-2棕榈酸酯配方乳粉可减少婴幼儿哭闹、降低脂肪酸排泄量,并促进婴幼儿骨骼矿化和增加骨强度。近期研究发现,用含高β-棕榈酸酯(44％位于甘油三酯sn-2位)配方乳粉喂养6周后的婴幼儿,其肠道中乳酸杆菌和双歧杆菌的数量高于用含低β-棕榈酸酯(普通植物油,14％位于甘油三酯sn-2位)配方乳粉喂养的婴幼儿,肠道微*物谱与母乳喂养的婴幼儿相似,因此脂肪结构也是影响婴幼儿健康成长的重要因素。
5.益*元强化型配方乳粉的消化
益*元有助于婴幼儿调整肠道微*态,促进肠道有益菌的*长,增强肠道屏障功能,促进营养素的吸收和利用。研究显示,含GOS/FOS的婴幼儿配方乳粉具有*双歧杆菌*长和调节肠道菌群代谢活性的作用。目前GOS、FOS和菊糖等已被广泛应用于婴幼儿配方乳粉。其中,Oligomate®55N是GOS的一种,添加入婴幼儿配方乳粉中可有效*双歧杆菌的*长,降低有害细菌的多样性。研究表明,添加了90％GOS和10％FOS益*元混合物(8g/L)的配方乳粉可有效提高婴幼儿结肠的双歧杆菌数量,降低6个月内婴幼儿的呼吸道感染风险。此外,通过给婴幼儿喂养4个月添加了FOS和菊糖混合物(1∶1,0.8g/dL)的配方乳粉,可使婴幼儿肠道微*物群更接近于母乳喂养水平。
幼儿食品研究的未来发展方向
初*婴幼儿胃肠道发育不成熟,常出现轻度消化问题,但由于婴幼儿无法准确言语交流、症状表现复杂而难以应对,长期消化不良不利于其长远健康发展。目前已有多种调理配方乳粉用于改善婴幼儿消化问题,但仍存在营养不全、对婴幼儿长期发育影响不明确等问题。婴幼儿食品研究在未来应更加关注以下3个方向:
首先,不同泌乳期母乳的甘油三酯成分发*明显变化,如成熟乳(产后42d)中小分子甘油三酯含量显著高于过渡乳(产后7d)。因此,有必要参照母乳成分开发更多特殊配方乳粉以满足不同*长时期婴幼儿的营养需求。因此,未来研究还应注重不同地区母乳成分的差异性,以开发出更适用于我国婴幼儿*长发育的配方乳粉。
其次,虽然当前益*元强化型配方乳粉可有效促进婴幼儿肠道内有益菌的*长,但其肠道菌群构成与母乳喂养的婴幼儿依然存在差异,且对婴幼儿长期*长发育的影响仍未得到充分研究,可能是由于HMOs结构多样,各成分含量在泌乳前6个月内动态变化,而配方乳粉中仅添加一种或几种益*元,其功效难以完全模仿母乳。 因此,为使婴幼儿配方乳粉的功效更接近母乳,满足婴幼儿的正常*长发育需求,仍需开发更多有效的HMOs用于婴幼儿配方乳粉。
研究结果表明,单一功效配方乳粉并不能完全满足婴幼儿的*长需求,未来亟待开发复合功效婴幼儿配方乳粉。如“核苷酸＋FOS”配方乳粉可促进肠道有益菌*长,帮助肠道修复并增加营养素的吸收和利用;“小分子蛋白＋低乳糖”配方乳粉,易消化、致敏性更低,并添加二十二碳六烯酸、叶黄素、牛磺酸和胆碱等营养素以支持婴幼儿的眼脑发育。因此,未来婴幼儿配方食品应更加注重营养素的吸收和利用,全面增强婴幼儿的营养。
结 语
婴幼儿食品营养一直是人们关注的焦点,为改善婴幼儿食物消化状况,提高营养健康水平,消费者对婴幼儿配方食品提出了更高的要求。随着对婴幼儿食物消化研究的深入,婴幼儿食品在未来应更加关注:(１)母乳成分变化与婴幼儿*长发育的关系;(２)HMOs的开发及利用;(３)复合营养配方乳粉的消化吸收及营养素利用率。（作者系浙江工商大学韩剑众、刘玮琳）
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