基于不同加工处理研究乳脂肪球膜稳定性及其对肠道菌群的调节作用与机制

At present, the composition and structure of milk fat globule membrane (MFGM) including protein, phospholipid and glycan structure was often damaged during the traditional production process and the production process (including heat treatment, homogenization, spray drying) of formula milk powder, thereby affecting its stability and physiological function. In this study, the effect of milk fat globule separation & cleaning and enzymatic coagulation on the composition and microstructure of MFGM will be investigated using raw milk as raw material to clearly understand the process conditions and critical control points for the preparation of high-purity, well-structured MFGM enrichment. The effects of different processing steps on the composition and interaction of MFGM protein, phospholipids, and glycan structure during the production process of formulated milk powder will be investigated to understand the change patterns of MFGM microstructure stability and to determine the appropriate addition technology. The potential changes of the modulation effects of MFGM on intestinal microflora will be analyzed by proteomics techniques, glycomics and lipidomics to explore the potential beneficail components of MFGM. The effect of different processing MFGM on intestinal microflora will also be estimated using mice model to explore the change patterns and relevance between the composition and structure of MFGM and the modulation effect of MFGM on intestinal microflora. This study is aimed to provide fundamental research basis for the stability of MFGM structure and the modulation of MFGM on intestinal microflora, which providing scientific basis for the addition of MFGM in the development of infant formula foods.

乳脂肪球膜的传统制备工艺及配方乳粉生产关键环节对乳脂肪球膜的组成和结构（蛋白、磷脂和糖链）有不同程度的破坏，从而影响其稳定性和生理作用。本研究拟以生乳为原料，研究乳脂分离、脂肪球清洗、酶凝等加工条件对乳脂肪球膜组成、结构和稳定性的影响，建立获得高纯度、结构完整乳脂肪球膜富集物的制备条件及关键控制点。探究配方乳粉生产关键环节（杀菌、均质、喷雾干燥等）对乳脂肪球膜蛋白、磷脂和糖链组成及其相互作用的影响，明确乳脂肪球膜在各加工环节的稳定性变化规律，确定适宜的添加模式，有效保持其稳定性。采用蛋白组学、糖组学和脂质组学技术分析不同处理乳脂肪球膜调节肠道菌群作用的潜在变化，明确其有益组分。研究乳脂肪球膜对小鼠肠道菌群的调节作用，探明乳脂肪球膜组成结构与调节肠道菌群作用的变化规律与关联性。本研究旨在为提高乳脂肪球膜结构稳定性和调节肠道菌群作用研究，及其在婴幼儿配方食品生产中应用提供科学依据。

乳脂肪球膜（MFGM）富含糖蛋白、磷脂等，其调节肠道微生态，特别是对生命早期肠道菌群定殖和形成的影响备受关注，然而乳脂肪球膜的组成和结构影响其功能活性，因此明确加工工艺对MFGM组成结构及稳定性的影响、保持其生物学作用具有重要理论和现实意义。本研究以生乳为原料研究了均质、杀菌、干燥方式等生产关键环节对MFGM蛋白、磷脂和糖链组成及其相互作用的影响，采用小鼠模型研究了乳脂肪球膜对肠道菌群的改善效果，解析了不同加工处理的乳脂肪球膜对肠道微生态平衡的影响和作用机制。研究表明，均质过程会导致天然脂肪球界面磷脂层结构破裂、磷脂含量降低，并促使MFGM蛋白组分与酪蛋白和乳清蛋白以二硫键形式结合聚集，提升乳脂肪球的消化速率。高温短时巴氏杀菌处理增加乳脂肪球界面糖分子分布，产生空间位阻效应以降低脂肪酶对其的水解速率。超高温瞬时灭菌处理增加界面变性蛋白含量、脂肪球界面液体有序相面积和界面破裂变形程度，加速界面蛋白、磷脂的水解速率和脂肪酸释放速率。均质和热处理联合还会增加乳脂消化过程中中长链不饱和脂肪酸的释放。喷雾干燥和冷冻干燥处理后，MFGM的蛋白和磷脂含量无显著变化，但喷雾干燥会使MFGM蛋白和磷脂发生变性聚集，形成复合物，促使MFGM形成环状，而冷冻干燥不会引起MFGM蛋白变性和微观结构变化。动物试验表明，相比于普通乳粉，在乳鼠喂养中补充MFGM可促进乳鼠肠道增殖和分化，增加紧密连接蛋白表达，加快肠黏膜屏障成熟，且添加MFGM乳粉喂养的乳鼠肠道菌群组成与母乳喂养乳鼠最为相似。本研究揭示了MFGM在均质、热杀菌、干燥等各个加工环节中，蛋白质、膜磷脂和糖基化分子的组成含量变化、结构与分布规律，明确了补充乳脂肪球膜对乳鼠肠道绒毛和隐窝形态结构、肠道增殖肠道增殖、分化及紧密连接蛋白表达等肠道屏障功能的积极影响，阐明了乳脂肪球膜对肠道菌群组成、分类多样性及肠道菌群定植的改善作用。本研究为在婴幼儿配方食品生产中添加MFGM提供了重要的科学依据。