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功能食品下一热潮引领者--母乳低聚糖（HMO）
2023.03.30 | 星光首创
在海外，HMOs俨然已成时下最热门的功能性配料，相关研究成果层出不穷，添加HMOs的配方奶粉出现规模上市趋势。HMOs究竟有何魅力，让资本愿意为其加码，消费者愿意为其买单？面对充满机遇，版图广阔的蓝海市场，各国玩家如何各显神通抢占高地，创建自己的HMOs王国？当前市场格局雏形已现，HMOs的下一个机会在哪里呢？
一、乳中“新贵”HMOs，强大功效催生无限商机
《中国居民膳食指南（2016）》中明确指出：母乳是婴儿最理想的食物，纯母乳喂养能满足婴儿6个月龄以内所需要的全部液体、能量和营养素[1]。随着现代分析技术的不断进化，母乳的神秘面纱被逐层揭开，一个成员众多，益处惊人的活性家族母乳低聚糖，浮现在世人面前。
图片来源：www.pediatricproconnect.com
揭良等人的研究表明，遗传、地域、环境的不同，会对HMOs产生影响，不同国家、人种母乳中的HMOs具有显著差异[2]。这项结果的公布，也为各国HMOs市场的本地化发展埋下伏笔。
如今，世人已经明确HMOs是一类复合低聚糖，以游离形式存在于母乳中，含量约为5—15g/L，仅次于乳糖和脂肪，是母乳中第三大营养成分。母乳低聚糖一般由3-9个单糖聚合而成，包括D-葡萄糖（Glc）、D-半乳糖（Gal）、N-乙酰葡萄胺(GlcNAc)、L-岩藻糖（Fuc）、唾液酸（Sia）[3]。目前在人乳中已确认结构的HMOs超过250种，以2'-岩藻糖基乳糖（2'-FL)、3-岩藻糖基乳糖（3-FL）、乳糖-N-四糖（LNT）、3'-唾液乳糖（3'-SL）和6'-唾液乳糖（6'-SL）为主要研究对象。
HMOs的组成
图片来源：Kyowa Hakko Bio
大量研究证实，HMOs具有维护肠道微生态平衡[4-6]、调节免疫力[7]、预防坏死性小肠结肠炎[8]、促进大脑发育[9-10]等主要功能。多年来，围绕HMOs的生理功效、提取制备和商业化产品的开发成为专家学者、食品巨头、资本大鳄追捧的热点。
功效再好的成分，如果不能达到量产，其身价必将大打折扣。总体而言，全球HMOs研究始终在功效探究、生产技术两个方向上并驾齐驱。HMOs 的生产技术可分为天然提取，化学合成以及微生物合成三种。HMOs含量甚微，天然提取的成本极高，难以产业化。化学合成法由于效率低、工艺复杂，且存在食品安全隐患，因而市场局限性大，发展前景一般。而基于大肠杆菌、酵母菌等生物工程菌的微生物合成技术因其生产成本低、环境污染小等优势，是当今HMOs商业化实践中表现最活跃的领域。
基于合成生物学的HMO生产模式
图片来源：sciphi.cn
二、在高速启动的HMO市场中，谁将抢占先机，拔得头筹？
根据MarketWatch发布的母乳低聚糖市场报告，2018 年HMO全球市场规模为7882万美元，未来将保持15.3%的复合年增长率，2026年将达到2.388亿美元。其中北美地区作为HMOs市场主阵地，占全球份额的70%。
图片来源：公开资料
1）国外巨头纷纷提前布局，抢占席位，扩充版图
纵观全球，HMOs 的生产厂家不超过 20 家，均通过优化生产技术、扩大生产规模和生产基地等方式拓展市场版图。
国外主要HMOs制造商
图片来源：CB Insights
除了上述企业，来自美国的生物技术公司Conagen和 ProZyme 、比利时生物技术公司 Inbiose等都凭借先进的HMOs生产技术，成为全球HMOs市场中的重要成员。
2）成本压制，国内后起之秀正奋起直追
我国科研用HMOs高达500元/克，而我国每年HMOs需求量将超过14600吨，市场将达到300亿元-600亿元人民币。
三、健康大潮推动市场升级，HMOs的未来在哪里？
1）引领配方奶粉的下一轮创新热潮
首先，母乳中的低聚糖种类多达上千种，目前完成结构测定有200多种，而真正投入商业化的不过数种。鉴于这些微量成分在促进婴幼儿（也包括特殊病患者）大脑、神经、免疫系统发育上的独特作用，HMOs将成为配方奶粉功能差异化的最重要源泉[11]。
其次，针对中国母乳人种与地域特征的研究已经开展数年，以伊利、飞鹤为代表的乳品企业积累了大量统计数据。这些数据成为设计本土化配方奶粉的重要依据，而HMOs就成为体现地域特征的载体之一。
图片来源：www.mr-gut.cn
2）助力成人功能食品研究
随着更多针对成人的研究发现，HMO在成人功能食品开发中的价值也日益凸显。
芬兰最新研究表明，导致龋齿的重要细菌之一变形链球菌无法在含2'-FL的环境里增殖，HMOs有成为母乳预防龋齿的关键因素之一。据悉杜邦公司基于此项结果，正在进行HMO对于预防和控制龋齿的潜力的深入研究。
巴斯夫则致力于HMO与参与体重控制的肠道微生物群变化的相关性研究。研究结果表明，2'-FL可以预防肠脑轴功能障碍导致的体重增加、肥胖和食欲亢进。未来HMOs有望在体重管理、减肥产品中发挥亮眼作用。
2020年7月，拥有近百年历史的美国营养品公司Standard Process推出首款含2'-FL的膳食补充剂，2'-FL与甜菜根、秋葵共同增加肠道中双歧杆菌的丰度，改善成人消化和免疫系统健康。此款产品的推出，标志着含HMOs功能食品正式拓展到成人领域。
图片来源：Standard Process of Central Texas Facebook
一直致力于HMO研究的加州大学圣地亚哥分校健康科学学院Sara Moukarcel博士认为：HMO对成人临床研究有望在5年内获得确定结论并进入商业化阶段，它们可以治疗肥胖症、克罗恩病、心血管疾病，甚至是诺如病毒等细菌感染的爆发。
病原体被描述为与 HMO 结合，而不是与人类受体结合
图片来源：nutritioninsight
四、结语
随着含HMO配方奶粉的不断上新，人们对这种神秘成分的兴趣越发浓厚。尽管目前只有少数几种HMO实现了商业化，品类形态也集中于配方乳上，但随着国内外各种企业和研究机构在HMO研究上的积极投入，HMO终将成为引领功能食品的下一个热潮。
星光首创持续关注国内外HMO的研究资讯，大力推动HMO的研究开发，与市场与时俱进，助力全民健康生活。
参考文献
[1] 史玉东,刘梦瑶,宋晨,等.2’-岩藻糖基乳糖的功能、合成及应用研究进展[J].食品安全质量检测学报,2022,13(02):511-519.
[2] 揭良,苏米亚,贾宏信,等.母乳低聚糖组成及其对益生菌的增殖作用[J].乳业科学与技术,2021,44(01):13-17.
[3] 袁慧芝,荀一萍,蒲晓璐,等.母乳低聚糖与婴儿肠道菌群相关性研究进展[J].食品科学,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] 连荷. 母乳低聚糖：国内婴配粉可望可及[N]. 中国食品报,2022-08-09(004).