牛乳骨桥蛋白与2′-岩藻糖基乳糖组合的体外婴儿粪便发酵特性及其协同增效作用研究

本研究针对婴儿配方奶粉中功能性成分协同增效机制不明确的问题，通过体外发酵模型探究牛乳骨桥蛋白（OPN）与2′-岩藻糖基乳糖（2’-FL）组合对婴儿肠道菌群的调控作用。结果显示1:36至1:3的DOPN/D2’-FL比例可显著促进双歧杆菌增殖（B. longum达42–56%），同时维持高乙酸（55.0–59.9 mM）和低氨氮（8.3–104.6 mg/L）的代谢平衡，为模拟母乳功能成分的配方设计提供理论依据。

　　

母乳作为婴儿营养的黄金标准，含有骨桥蛋白（Osteopontin, OPN）和2′-岩藻糖基乳糖（2’-FL）等关键活性成分，这些物质在塑造新生儿肠道菌群和免疫发育中发挥重要作用。然而，牛乳中OPN含量（约18 mg/L）显著低于母乳（约138 mg/L），且配方奶粉中单一成分的添加难以复现母乳的协同效应。更值得关注的是，OPN在结肠中的代谢可能产生氨氮等有害副产物，而2’-FL作为母乳中含量最丰富的寡糖，其能否调控OPN的代谢平衡尚属未知。这一科学问题的破解，对开发更接近母乳功能的婴儿配方产品具有重大意义。

为解决这一难题，来自中国的研究团队在《Food Research International》发表研究，通过体外婴儿粪便发酵模型系统评估了消化后的OPN片段（DOPN）与2’-FL不同配比（1:36至9:1）的发酵特性。研究采用体外胃肠消化模拟、透析冻干制备发酵底物，以健康婴儿粪便菌群为接种物，监测气体/有机酸/氨氮产量及菌群组成变化。关键技术包括：16S rRNA基因测序分析菌群结构、气相色谱定量短链脂肪酸(SCFAs)、酶标仪测定氨氮浓度等。

Gas production
DOPN单独发酵产气量稳定（1.7 mL），但伴随高氨氮积累（504.6 mg/L）。当DOPN与D2’-FL比例为1:36至1:3时，产气曲线斜率显著提升，提示2’-FL加速了DOPN的微生物利用效率。

Organic acid profiles
DOPN组以乙酸（28.6 mM）为主，而1:36–1:3混合组乙酸产量翻倍（55.0–59.9 mM），同时乳酸（8.5–11.1 mM）和琥珀酸（3.2–3.8 mM）显著增加。值得注意的是，高蛋白比例组（3:1以上）的支链脂肪酸（BCFAs）升高，提示蛋白腐败代谢增强。

Microbial community dynamics
2’-FL的添加使B. longum相对丰度从DOPN组的<10%跃升至42–56%，且与乙酸产量呈强正相关。高氨氮组中拟杆菌门（Bacteroidetes）占比提升，而混合组维持了厚壁菌门（Firmicutes）与放线菌门（Actinobacteria）的平衡。

Concluding remarks
该研究首次揭示OPN与2’-FL存在剂量依赖性协同效应：2’-FL在1:36至1:3比例下可有效抑制DOPN的蛋白腐败路径，将氨氮降低80%以上，同时通过激活双歧杆菌的糖酵解途径，将有益代谢产物产量提升2倍。这种"糖引导的蛋白代谢重编程"机制，为开发可同时优化菌群结构和代谢功能的婴儿配方提供了新策略。研究还建议配方设计中2’-FL应保持对OPN的摩尔量优势（>3:1），以最大限度发挥其代谢调控作用。

CRediT authorship contribution statement
Yuqin Huang和Lu Li作为共同第一作者完成实验设计与论文撰写，Qiang Huang和Feitong Liu负责项目指导与经费支持。所有作者均声明无利益冲突。研究受广东省基础与应用基础研究基金（2024A1515011121）和111计划（B17018）资助。