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根據(jù)GBl0765—2010的定義，嬰兒是指0～12月齡的人，根據(jù)GBl0767—2010的定義，較大嬰兒是指6～12月齡的人，幼兒是指12～36月齡的人。嬰幼兒配方食品包括乳基和豆基配方食品，其中，奶粉是嬰幼兒最重要的食品之一，這是因為嬰幼兒的腸道微生物群不夠穩(wěn)定，對病毒和細菌的抵抗力較差，嬰幼兒需要易于消化吸收、營養(yǎng)更豐富的奶制品。由于母乳中的低聚糖可以促進嬰幼兒腸道中的益生菌的生長，因此，母乳要優(yōu)于配方奶喂養(yǎng)，而為了使配方奶更接近母乳，常在其中添加低聚糖和益生菌，可見，低聚糖和益生菌在促進嬰幼兒身體健康中扮演重要角色。此外，嬰幼兒配方奶粉具有重要的商業(yè)價值，因此，相關研究多集中在企業(yè)方面，而當企業(yè)完成相關的研究后，多會申請相關的專利加以保護其科研成果，因此，專利技術領域中的低聚糖和益生菌的研究進展具有重要的理論和現(xiàn)實指導意義。

1. 低聚糖和益生菌簡介

低聚糖，或稱寡糖，是由3～20個單糖經糖苷鍵連接而成的低度聚合糖。低聚糖通常包括低聚異麥芽糖、低聚果糖、低聚半乳糖、低聚乳果糖、低聚木糖、低聚殼聚糖、低聚龍膽糖、棉子糖、水蘇糖等。除了低聚龍膽糖有苦味外，其余的都帶有程度不同的甜味。由于人體腸胃道內沒有水解這些低聚糖的酶系統(tǒng)，因此它們不被消化吸收而直接進人大腸內，優(yōu)先被雙歧桿菌所利用，是雙歧桿菌的有效增殖因子，從而抑制腸道內腐敗菌的生長，并減少有毒發(fā)酵產物的形成。此外，其還具有可溶性膳食纖維的基本屬性，并可增強免疫功能，不會引起牙齒齲變。自然界中僅有少數(shù)幾種食物含有天然的功能性低聚糖，如大豆、洋蔥、大蒜、天門冬、菊芭根和伊斯蘭洋薊塊莖等，而從膳食中額外補充低聚糖，對于嬰幼兒、成年人、老年人、工作壓力大的人和那些希望具有健康消化系統(tǒng)的人非常有益。

目前常用的益生菌菌種有雙歧桿菌、乳酸桿菌和一些鏈球菌，其中雙歧桿菌有青春雙歧桿菌、兩歧雙歧桿菌、嬰兒雙歧桿菌、長雙歧桿菌、短雙歧桿菌；乳酸桿菌有嗜酸乳桿菌、保加利亞乳桿菌、干酪乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌、胚芽乳桿菌、短乳桿菌、纖維二糖乳桿菌和乳酸乳桿菌；其他用作益生菌的鏈球菌有：糞鏈球菌、乳鏈球菌、嗜熱唾液鏈球菌和乙酸乳酸雙鏈球菌；此外，還有明串球菌屬、足球菌屬、丙酸桿菌屬和芽孢桿菌屬的菌種也可用作益生菌。目前研究較深入的益生菌有作用于小腸的鼠李糖乳桿菌GG菌株、嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌和作用于泌尿生殖系統(tǒng)的鼠李糖乳桿菌GR一1、發(fā)酵乳桿菌等。而眾所周知，腸道微生物對人體健康有很大影響，益生菌可以控制腸道內產毒微生物的繁殖，當益生菌在消化道內生長、繁殖和活動時，能夠轉化形成或直接產生多種營養(yǎng)物質如維生素、氨基酸、短鏈脂肪酸、促生長因子等。此外，益生菌還能激活巨噬細胞、增加NK細胞活性和增強免疫球蛋白特別是IgA的水平，并可改善乳糖不耐癥，促進胃腸蠕動，消除致癌因子，降低膽固醇。

2. 低聚糖和益生菌在嬰幼兒配方食品專利技術中的整體情況

從專利技術的分布來看，嬰幼兒配方奶粉經歷了3個發(fā)展歷程：①第1代嬰兒配方奶粉階段：簡單地向牛乳或煉乳加水稀釋，在牛乳中添加谷物、豆?jié){、蔗糖，以增加熱量。②第2代嬰兒配方奶粉階段(現(xiàn)階段)：牛乳中添加乳清粉、麥芽糊精或淀粉糖，調節(jié)酪蛋白與乳清蛋白比例；牛乳中添加脫鹽乳清粉、淀粉糖、維生素、礦物質、植物油、降低牛乳中的礦物質，提高不飽和脂肪酸比例；牛乳中添加牛磺酸、低聚糖、DHA，提高腸道內雙歧桿菌數(shù)量，促進嬰幼兒神經系統(tǒng)發(fā)育。③第3階段嬰兒配方奶粉(完善階段)：以乳清蛋白水解物為基層，經抑菌處理添加免疫活性物質，保證嬰兒正常生長發(fā)育的營養(yǎng)需要，提高喂養(yǎng)兒機體免疫力和抗感染力。根據(jù)嬰幼兒配方奶粉發(fā)展階段的不同，在我國專利數(shù)據(jù)庫中的不同年份的含有低聚糖或益生菌嬰幼兒配方食品的專利申請量也隨之發(fā)生變化(圖1)。在1990—2000年間，該領域的專利申請量較小，這可能和人們對低聚糖和益生菌的認識程度有關，隨著低聚糖和益生菌研究越發(fā)成熟，其申請量在2001—2010年呈現(xiàn)快速增長。

進一步地，在華申請人進行統(tǒng)計分析中發(fā)現(xiàn)，絕大部分嬰幼兒配方食品的申請來自企業(yè)，這和該類食品的商業(yè)性密不可分，其中以外企中的雀巢申請量最大，我國傳統(tǒng)的乳制品企業(yè)如蒙牛、伊利有部分申請，但是數(shù)量較少。從該項數(shù)據(jù)也可以看出，我國嬰幼兒配方食品行業(yè)的競爭十分激烈，該市場長期被外國品牌所占據(jù)，國產品牌受到巨大威脅。

3. 低聚糖和益生菌在嬰幼兒配方食品中的專利技術發(fā)展趨勢

從歷年專利申請量來看，該領域的研發(fā)人員對各個技術分支都保持了高度的關注，在很早之前，研發(fā)人員便意識到了低聚糖、益生菌的作用，但是在研究的起步階段，僅是在奶粉中加入低聚糖和／或益生菌，在1974年申請的專利DE2457733A中，在幼兒食品中加入了低聚麥芽糖；隨后，在1980年的專利JPl6775580A中，在嬰兒奶粉中加入了雙歧桿菌，而國內企業(yè)哈爾濱第二孚-k品廠在1996年公開的專利CN94115544A中，添加了低聚果糖，模擬母乳組成，以達到促進雙歧桿菌增長的目的。

微生物領域的進步在另一個側面也促進了益生菌在嬰幼兒配方食品中的應用，2000年雀巢公司申請的CN00807401A[61公開了涉及雙歧桿菌屬新的微生物，它能夠防止病原性細菌引起的腹瀉，而隨著對低聚糖和益生菌功能認識的深入，嬰幼兒配方食品在加入低聚糖的同時也加入益生菌，以達到互相促進的作用。這是因為嬰兒在出生時缺乏腸道菌群，在出生后以及與母親的接觸、母乳或配方奶喂養(yǎng)的結果，使得腸道菌群快速發(fā)展，但是其仍然不成熟且其平衡是脆弱的，其中，母乳喂養(yǎng)的嬰兒與配方奶喂養(yǎng)的嬰兒相比較少出現(xiàn)感染或疾病，生命后期中出現(xiàn)的疾病，諸如肥胖、糖尿病、哮喘與生命早期階段喂養(yǎng)類型也相關。母乳喂養(yǎng)的嬰兒具有優(yōu)勢，通常，母乳喂養(yǎng)的嬰兒的腸道菌群主要由雙歧桿菌屬和乳桿菌屬組成，兩者對于維持平衡良好的腸道小型生物群中非常重要，可預防和／或治療腹瀉和腸道感染。母乳含有母乳低聚糖，其是嬰兒腸道中雙歧桿菌的生長因子，而配方奶喂養(yǎng)的嬰兒具有雙歧桿菌的數(shù)量是母乳喂養(yǎng)的嬰兒所具有的1／10—2／3。青春雙歧桿菌在成人以及過敏性嬰兒的菌群中更加常見，在健康嬰兒的糞便中較少。動物雙歧桿菌／乳酸雙歧桿菌并非天然存在人體中。在健康嬰兒中，雙歧桿菌菌群主要由嬰兒雙歧桿菌、短雙歧桿菌和長雙歧桿菌組成。可見，隨著研究的深入，研發(fā)人員意識到低聚糖有促進益生菌生長的作用，例如，在2003年惠氏公司申請的含有共生菌物質的營養(yǎng)性配方制劑的CN200380101177A‘71專利申請中，公開了嬰幼兒配方食品中包含低聚果糖、唾液酸乳糖和益生細菌的營養(yǎng)性組合物，其可用于消滅患者胃腸道中的致病微生物。

此外，人們對雙歧桿菌的研究時刻保持著高度的熱情，2006年日本明治公司申請的W02006JP301661A¨中，公開了雙歧桿菌具有IgA生產誘導活性，能增加IgA數(shù)量，并選擇了優(yōu)異的雙歧桿菌菌株NITEBP．30、NITEBP一31，用于嬰幼兒配方食品；而紐崔西亞公司在2008年申請的US20080817102A的具有益生菌的營養(yǎng)組合物包含短雙歧桿菌，不可消化的糖A和不可消化的糖B，其可選組合有副干酪乳桿菌，以及所述組合物在治療和／或預防胃腸疾病、免疫疾病和／內分泌疾病中的用途；在低聚糖和益生菌的用途方面，主要集中在維護腸道健康方面；荷蘭紐迪希亞公司在2009年申請的CN200980104967A¨叫中公開了用于預防嬰兒腸道不適的包含嬰兒雙歧桿菌及低聚果糖和低聚半乳糖的組合物，其支持在食用嬰兒配方奶粉或母乳的嬰兒的飲食中引入固體斷奶食物。另外，益生菌和低聚糖的應用也呈現(xiàn)多方面的發(fā)展，已經擴展至維護呼吸道健康、降低奶粉致敏性、改善睡眠、降低炎癥和炎性疾病等方面。

隨著時間的推移，在嬰幼兒配方奶粉中應用改性低聚糖的文獻也陸續(xù)出現(xiàn)，例如雀巢公司于2009年申請的CN200980126507中，以含有N-乙酰化的寡糖、半乳寡糖和唾液酸化的寡糖組合物，施用于處于生命的最初6個月的嬰兒以降低其之后的生命中的肥胖風險。由于不同菌群耐受胃酸、膽鹽，在腸道中定植的能力不同，因此，這些直接影響了益生效果，為了達到更好的效果，研發(fā)人員試圖需求活性更高的益生菌，而雀巢公司在2010年申請的EP09793909A的專利中，則明確了短雙歧桿菌CNCM I-3865(NCC2950)的組合物和涉及短雙歧桿菌CNCM 1-3865(Ncc2950)在預防或治療過敏性腹瀉中有更好的效果。

正常分娩的嬰幼兒的腸道尚且很脆弱，而對于剖腹產、早產兒而言，腸道更需要保護，在專利技術中也出現(xiàn)了專門針對剖腹產、早產等脆弱嬰幼兒的配方奶粉。在2006年努特里希亞公司申請的CN200680035474A¨糾中，其以①至少2種不同的微生物；或②至少1種微生物和至少1種不消化的寡糖；或③至少2種不同的雙歧桿菌種、亞種或菌株對經剖腹生產術分娩的嬰兒經腸施用，刺激嬰兒腸內菌群的健康發(fā)展。而雅培制藥則是在201 1年申請的CN201180068709A中以促進有益細菌生長的中性人乳寡糖營養(yǎng)組合物，給予包括早產兒、嬰Jk幼兒和兒童的個體以改善胃腸功能和耐受性以及有益細菌的生長，而人乳寡糖被認為在感染的初始階段，可通過作為防止病原體與上皮細胞相互作用的可溶性受體類似物起作用，保護母乳喂食的嬰兒免受病原性細菌、病毒、毒素、原生動物和真菌的傷害。

此外，唾液酸化低聚糖也是近期研究的熱點，在專利CN201180066140A中，努特里奇亞記載了唾液酸化寡糖在牛乳中的濃度很低，然而在人乳中濃度非常高，唾液酸化低聚糖具有抗粘著效應，從而在抑制或預防由病原體和／或毒素引起的腸道感染中起著重要作用。另外，添加低聚糖和益生菌的幼兒奶粉制品也呈多元化發(fā)展，除了加入牛乳中外，在羊乳、米粉等基質中也得到了廣泛的應用。

4. 結論

母乳喂養(yǎng)的嬰兒與配方奶喂養(yǎng)的嬰兒相比較少出現(xiàn)感染或疾病，其中一部分原因是母乳含有母乳低聚糖，其是嬰兒腸道中雙歧桿菌的生長因子，而相關的益生菌菌群結構直接影響著病原菌的生長、影響人體內營養(yǎng)物質的轉化、代謝和利用，從而進一步影響免疫能力，通過上述專利技術的分析不難發(fā)現(xiàn)，低聚糖和益生菌在嬰幼兒配方食品的添加目的是使其接近于母乳喂養(yǎng)，維護腸道、免疫系統(tǒng)的健康，正確理解低聚糖、益生菌的相關技術則有利于后續(xù)的嬰幼兒配方食品的研究開發(fā)。