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功能食品下一熱潮引領者--母乳低聚糖（HMO）
2023.03.30 | 星光首創
在海外，HMOs儼然已成時下最熱門的功能性配料，相關研究成果層出不窮，添加HMOs的配方奶粉出現規模上市趨勢。HMOs究竟有何魅力，讓資本愿意為其加碼，消費者愿意為其買單？面對充滿機遇，版圖廣闊的藍海市場，各國玩家如何各顯神通搶占高地，創建自己的HMOs王國？當前市場格局雛形已現，HMOs的下一個機會在哪里呢？
一、乳中“新貴”HMOs，強大功效催生無限商機
《中國居民膳食指南（2016）》中明確指出：母乳是嬰兒最理想的食物，純母乳喂養能滿足嬰兒6個月齡以內所需要的全部液體、能量和營養素[1]。隨著現代分析技術的不斷進化，母乳的神秘面紗被逐層揭開，一個成員眾多，益處驚人的活性家族母乳低聚糖，浮現在世人面前。
圖片來源：www.pediatricproconnect.com
揭良等人的研究表明，遺傳、地域、環境的不同，會對HMOs產生影響，不同國家、人種母乳中的HMOs具有顯著差異[2]。這項結果的公布，也為各國HMOs市場的本地化發展埋下伏筆。
如今，世人已經明確HMOs是一類復合低聚糖，以游離形式存在于母乳中，含量約為5—15g/L，僅次于乳糖和脂肪，是母乳中第三大營養成分。母乳低聚糖一般由3-9個單糖聚合而成，包括D-葡萄糖（Glc）、D-半乳糖（Gal）、N-乙酰葡萄胺(GlcNAc)、L-巖藻糖（Fuc）、唾液酸（Sia）[3]。目前在人乳中已確認結構的HMOs超過250種，以2'-巖藻糖基乳糖（2'-FL)、3-巖藻糖基乳糖（3-FL）、乳糖-N-四糖（LNT）、3'-唾液乳糖（3'-SL）和6'-唾液乳糖（6'-SL）為主要研究對象。
HMOs的組成
圖片來源：Kyowa Hakko Bio
大量研究證實，HMOs具有維護腸道微生態平衡[4-6]、調節免疫力[7]、預防壞死性小腸結腸炎[8]、促進大腦發育[9-10]等主要功能。多年來，圍繞HMOs的生理功效、提取制備和商業化產品的開發成為專家學者、食品巨頭、資本大鱷追捧的熱點。
功效再好的成分，如果不能達到量產，其身價必將大打折扣。總體而言，全球HMOs研究始終在功效探究、生產技術兩個方向上并駕齊驅。HMOs 的生產技術可分為天然提取，化學合成以及微生物合成三種。HMOs含量甚微，天然提取的成本極高，難以產業化。化學合成法由于效率低、工藝復雜，且存在食品安全隱患，因而市場局限性大，發展前景一般。而基于大腸桿菌、酵母菌等生物工程菌的微生物合成技術因其生產成本低、環境污染小等優勢，是當今HMOs商業化實踐中表現最活躍的領域。
基于合成生物學的HMO生產模式
圖片來源：sciphi.cn
二、在高速啟動的HMO市場中，誰將搶占先機，拔得頭籌？
根據MarketWatch發布的母乳低聚糖市場報告，2018 年HMO全球市場規模為7882萬美元，未來將保持15.3%的復合年增長率，2026年將達到2.388億美元。其中北美地區作為HMOs市場主陣地，占全球份額的70%。
圖片來源：公開資料
1）國外巨頭紛紛提前布局，搶占席位，擴充版圖
縱觀全球，HMOs 的生產廠家不超過 20 家，均通過優化生產技術、擴大生產規模和生產基地等方式拓展市場版圖。
國外主要HMOs制造商
圖片來源：CB Insights
除了上述企業，來自美國的生物技術公司Conagen和 ProZyme 、比利時生物技術公司 Inbiose等都憑借先進的HMOs生產技術，成為全球HMOs市場中的重要成員。
2）成本壓制，國內后起之秀正奮起直追
我國科研用HMOs高達500元/克，而我國每年HMOs需求量將超過14600噸，市場將達到300億元-600億元人民幣。
三、健康大潮推動市場升級，HMOs的未來在哪里？
1）引領配方奶粉的下一輪創新熱潮
首先，母乳中的低聚糖種類多達上千種，目前完成結構測定有200多種，而真正投入商業化的不過數種。鑒于這些微量成分在促進嬰幼兒（也包括特殊病患者）大腦、神經、免疫系統發育上的獨特作用，HMOs將成為配方奶粉功能差異化的最重要源泉[11]。
其次，針對中國母乳人種與地域特征的研究已經開展數年，以伊利、飛鶴為代表的乳品企業積累了大量統計數據。這些數據成為設計本土化配方奶粉的重要依據，而HMOs就成為體現地域特征的載體之一。
圖片來源：
2）助力成人功能食品研究
隨著更多針對成人的研究發現，HMO在成人功能食品開發中的價值也日益凸顯。
芬蘭最新研究表明，導致齲齒的重要細菌之一變形鏈球菌無法在含2'-FL的環境里增殖，HMOs有成為母乳預防齲齒的關鍵因素之一。據悉杜邦公司基于此項結果，正在進行HMO對于預防和控制齲齒的潛力的深入研究。
巴斯夫則致力于HMO與參與體重控制的腸道微生物群變化的相關性研究。研究結果表明，2'-FL可以預防腸腦軸功能障礙導致的體重增加、肥胖和食欲亢進。未來HMOs有望在體重管理、減肥產品中發揮亮眼作用。
2020年7月，擁有近百年歷史的美國營養品公司Standard Process推出首款含2'-FL的膳食補充劑，2'-FL與甜菜根、秋葵共同增加腸道中雙歧桿菌的豐度，改善成人消化和免疫系統健康。此款產品的推出，標志著含HMOs功能食品正式拓展到成人領域。
圖片來源：Standard Process of Central Texas Facebook
一直致力于HMO研究的加州大學圣地亞哥分校健康科學學院Sara Moukarcel博士認為：HMO對成人臨床研究有望在5年內獲得確定結論并進入商業化階段，它們可以治療肥胖癥、克羅恩病、心血管疾病，甚至是諾如病毒等細菌感染的爆發。
病原體被描述為與 HMO 結合，而不是與人類受體結合
圖片來源：nutritioninsight
四、結語
隨著含HMO配方奶粉的不斷上新，人們對這種神秘成分的興趣越發濃厚。盡管目前只有少數幾種HMO實現了商業化，品類形態也集中于配方乳上，但隨著國內外各種企業和研究機構在HMO研究上的積極投入，HMO終將成為引領功能食品的下一個熱潮。
星光首創持續關注國內外HMO的研究資訊，大力推動HMO的研究開發，與市場與時俱進，助力全民健康生活。
參考文獻
[1] 史玉東,劉夢瑤,宋晨,等.2’-巖藻糖基乳糖的功能、合成及應用研究進展[J].食品安全質量檢測學報,2022,13(02):511-519.
[2] 揭良,蘇米亞,賈宏信,等.母乳低聚糖組成及其對益生菌的增殖作用[J].乳業科學與技術,2021,44(01):13-17.
[3] 袁慧芝,荀一萍,蒲曉璐,等.母乳低聚糖與嬰兒腸道菌群相關性研究進展[J].食品科學,2021,42(13):319-325.
[4] LoCascio RG, Ninonuevo MR, Freeman SL, et al. Glycoprofiling of bifidobacterial consumption of human milk oligosaccharides demonstrates strain specific, preferential consumption of small chain glycans secreted in early human lactation. J Agric Food Chem. 2007 Oct 31;55(22):8914-9.
[5] Sela DA, Chapman J, Adeuya A, et al. The genome sequence of Bifidobacterium longum subsp. infantis reveals adaptations for milk utilization within the infant microbiome. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008 Dec 2;105(48):18964-9.
[6] Newburg DS. Neonatal protection by an innate immune system of human milk consisting of oligosaccharides and glycans. J Anim Sci. 2009 Apr;87(13 Suppl):26-34.
[7] Martín MJ, Martín-Sosa S, Hueso P. Binding of milk oligosaccharides by several enterotoxigenic Escherichia coli strains isolated from calves. Glycoconj J. 2002 Jan;19(1):5-11.
[8] Kuntz S, Rudloff S, Kunz C. Oligosaccharides from human milk influence growth-related characteristics of intestinally transformed and non-transformed intestinal cells. Br J Nutr. 2008 Mar;99(3):462-71.
[9] Wang B, McVeagh P, Petocz P, et al. Brain ganglioside and glycoprotein sialic acid in breastfed compared with formula-fed infants. Am J Clin Nutr. 2003 Nov;78(5):1024-9.
[10] Wang B. Sialic acid is an essential nutrient for brain development and cognition. Annu Rev Nutr. 2009;29:177-222.
[11] 連荷. 母乳低聚糖：國內嬰配粉可望可及[N]. 中國食品報,2022-08-09(004).