脂肪球结构对婴儿胃肠道中乳脂消化的影响及机理研究

The human milk fat globule (HMFG) in milk represents a complex emulsion system designed by nature to deliver energy, essential fatty acids and lipid-soluble nutrients to infants. Recent advances in lipid nutrition research revealed that the unique biophysics system could modulate fatty acid release and bioavailability during digestion and their final metabolic fate. However, the mechanism behind this is not revealed. There are three parts of this project. In the first part, HMFG of fresh breast milk will be collected as samples. The physical structure and chemical composition of the HMFG samples will be measured by modern analysis methods. The second part of the project will focus on the study of fat digestion in vitro lipolysis study under simulated infant gastric and intestinal conditions. The third part is to designed an artificial liposome with lipid droplets inside which attached on the glass surface. This artificial milk fat globules can be used to study digestion of gastric and pancreatic lipases on globules membrane. This project aims to understand the influence of globule structure on milk fat digestion and study the fat digestion at molecular level which resulting in the developing novel infant formula.

人乳脂肪球是母乳中一种天然而复杂的乳液体系，为婴儿提供能量、必须脂肪酸和脂溶性营养素。近年来的研究表明，脂肪球这种特殊的物理结构影响婴儿胃肠道中的乳脂消化，进而调控脂肪的体内代谢，但是其消化过程及消化机理尚不明确。本项目拟选取新鲜的健康母亲的母乳，利用散射技术、谱学技术和显微技术等现代分析手段，分析脂肪球的物理结构、化学组成和其随分泌时间的变化趋势；采用体外模拟婴儿胃肠道脂解模型，研究婴儿胃肠道的人乳脂肪球的消化过程；通过将包含脂滴的人工脂质体固定在玻璃表面上，构筑一种新型的体外人工乳脂肪球，研究胃脂酶、胰脂酶如何通过乳脂肪球膜对内部的甘油三酯进行水解，揭示人乳脂肪球的消化机理。项目研究结果对于了解脂肪球结构对婴儿胃肠道中乳脂消化的影响、从分子水平研究脂肪的消化吸收、推动婴儿配方奶粉的“母乳化”具有重要意义。

本项目对人乳脂肪球（HMFG）的磷脂组成和物理结构进行了深入研究，并探索了HMFG的消化特性，研究结果概括如下：（1）母乳（n=120）中磷脂的含量平均值为24.45 μmol/100 mL，含量最高的为SM（约35%），足月儿的母乳磷脂含量随着泌乳期延长无差异，而早产儿则显著性下降，婴配粉（n=8）中磷脂含量普遍高于母乳且组成有一定差异，其含量最高为PC（约40%），利用LC-MS共鉴定出母乳中9大类磷脂和152种极性脂质的分子结构；（2）随哺乳期3天到30天新鲜分泌的母乳（n=134）中，脂肪球的粒径从3.77 μm增加到5.09 μm，初乳的脂肪含量和脂肪酸组成也随哺乳期呈现规律性变化，婴配粉的平均粒径为200 nm-700 nm，显著小于母乳，也不具备膜结构；（3）通过优化得到与人胃脂肪酶高度相似的兔胃脂肪酶，建立了模拟婴儿胃肠道的体外消化体系，新鲜母乳在胃相消化过程中保持脂肪球结构，在肠相中脂肪球结构逐渐被破坏，HMFG的膜结构对于脂质消化过程中的粒径分布、脂解程度、脂质形态等产生影响；（4）采用多种荧光探针对HMFG不同组分进行标记，并利用激光共聚焦显微镜观察HMFG的三维立体结构，结果显示其呈球形，极性脂均分布在球膜上，观察到球膜上的的脂筏域；（5）新鲜母乳在20 ºC、4 ºC、-20 ºC和-80 ºC储存过程中磷脂含量均下降，-80°C储存120天磷脂含量下降46.2%，在低温长期保存中，脂肪酶水解造成HMGM膜的破坏和磷脂含量下降，脂肪球会相互聚集并在破裂的膜处发生融合。本项目的开展对于HMFG与脂肪消化关系的阐明及推动婴儿配方奶粉的“母乳化”具有重要意义。在本项目的资助下，发表论文28篇，其中SCI论文24篇，申请国家发明专利8项，授权1项，PCT专利2项。