人乳寡糖

人乳寡糖专利技术综术

摘要：人乳寡糖作为人乳中天然存在的功能性成分，已被婴幼儿食品产业相关人员所关注，对人乳寡糖的相关研究进行综述，并从专利角度出发，对人乳寡糖的国内外发展概括以及生产工艺和生物功能进行分析研究，为从事人乳寡糖研究成申请相关发明专利的研究人员提供资料。

引言

母乳喂养对婴儿的健康成长具有独特的效果，其中显著减低婴儿肠道和其他感染性疾病的患病风险。母乳所表现出的免疫效果，可归功于其所含有大量的免疫活性物质。最近的研究表明，人乳寡糖（Human milk oligosaccharides,HMO）也是母乳中关键的免疫调节因子之一。人乳寡糖最开始被发现时，仅被认为是作为益生元“双歧因子”。然而，随着研究的深入，发现人乳寡糖不仅可发挥益生元的功效，还可扮演可溶性的上皮细胞受体类似物从而阻止某些微生物与肠壁的粘附，其发酵后的产物具有营养小肠粘膜的作用以及调节免疫细胞之间的相互作用等。人乳寡糖作为天然母乳中对于婴儿，尤其是新生儿，生长发育的免疫调节因子，越来越被关注与其在婴幼儿食品领域中的应用。

1.HOM简介

人乳寡糖是存在于天然母乳中的一类由2-10个单糖组成的低聚糖，其在母乳中具有较高的水平，可达22-23g/L，至分娩泌乳后的2个月的常乳中，其浓度会下降稳定在12-13g/L。

人乳挂他对于婴儿的免疫活性，主要依赖于其独特的糖基结构，如图1，人乳寡糖在其结构上通常在还原末端含有乳糖结构，并以交替的N-半乙酰葡糖胺和半乳糖作为骨架，其中N-半乙酰葡糖胺用过半乳糖β1.6键与半乳糖连接，且在其骨架的末端以岩海藻或是唾液酸进行修饰。由于人乳寡糖可含有不同空间的构型的单糖结构，不同的糖基序列、以及不同的糖置换方式，其可产生多样的结构种类。现今，在人类母乳总样本中以坚定出大约200种人乳寡糖分子。

在活性上，人乳寡糖对于婴儿的健康成长以及发育具有多种有益的效果，人乳寡糖可作为双歧因子，选择性刺激肠道有益菌的生长，进而间接抑制有害菌的生长，维持肠道微生态平衡，进而改变宿主婴儿的健康状况。除了作为益生元的特征，人乳寡糖还可以直接对病原微生物起到防御功能，人乳寡糖可直接封闭肠道上皮细胞表面受体的功能，直接结合于病原微生物或是内毒素表面，阻止其与肠道上皮细胞结合，进而起到抗病原微生物的黏附效果，发挥其抗感染功效。同时人乳寡糖还可通过改变粘膜上皮细胞中多糖的表达，同时还降低其与致病性微生物的结合，进而发挥抗感染功效。尽管人乳寡糖可通过对菌群的影响间接影响婴儿的免疫系统，但研究表面，人乳寡糖除了上述在免疫相关系统上的效果，由于其末端含有的唾液酸，人乳寡糖可间接参与人脑组织中神经节苷脂和糖蛋白的后塍，进而起到生物信息传递的效果以及促进新生儿大脑的早期发育的作

用。

由于人乳寡糖作为天然存在于母乳中的独特活性成分，以及其对于婴儿，尤其是新生儿的免疫效果，同时在现今婴儿配方奶粉市场异常火热的现状，近年来相关企业，高校或个人开始对人乳寡糖的合成，治疗或保健用途等各个方面进行了研究并产生了大量的专利技术。

2.专利申请概括

数据采集方法

2.1本文依赖人乳寡糖的中英文名称作为检索关键词，在世界专利文摘数据库（SIPOABS）、

德温特时间专利数据库（DWPI）/外文数据库（VEN）以及国际专利全文数据库（WOTXT）中涉及人乳寡糖的相关专利申请进行检索，检索时间截止至2014年9月10日，对所获得的相关专利申请进行筛选和统计分析，共获得相关专利申请1308件。

2.2 专利现状及简要分析

根据图3可以看出，关于人乳寡糖的相关专利申请于1988年提交了第一份专利申请后，知道2004年，关于其申请数量才开始急剧上升，进入快速发展期。根据申请方式，关于人乳寡糖的相关专利申请中由17.51%经PCT条约提交申请，可见该领域中存在巨大的经济价值。从申请地区来看，以美国、欧洲以及我国申请量最多，分别占15.37%、14.60%以及10.17%。然而，虽然在我国专利申请数量在该领域中占世界申请数量的教导份额，但在向我国提交的关于人乳寡糖的133件专利申请中，由我国本土申请提交的申请仅为6件，其他大多数是由欧洲，美国提交PCT申请，其申请量分别为75件，33件。根据上述专利申请现状、可以看出，欧洲以及美国在人乳寡糖的相关领域的研究远超于我国，我国在该领域上还处于起步阶段，需要进一步的发展。

3.人乳寡糖专利技术发展历程

涉及人乳寡糖的专利最早出现在1998年，是由波士顿大学与ANGIO-MEDICAL公司一同提出的将从人乳中提取的寡糖用于增加血管生成的申请US1988165809A。然而在随后的十年中，针对人乳寡糖的专利申请数量并未有明显的增长。但是在此期间，出现了对人乳寡糖技术领域具有启发性的专利申请。如，申请WO9843494 A1首次涉及以HMOs用于初生婴儿，其公开了已包含3-岩藻糖糖基乳糖、乳-N-岩藻糖五糖Ⅲ。乳-N-岩藻糖五糖Ⅱ、双岩藻糖糖基乳糖、2”岩藻糖糖基乳糖。乳-N-岩藻糖五糖1、乳-n-新四糖、乳-N-岩藻糖五糖V以及乳-N-四糖的HMOs作为营养添加剂用于初生婴儿的喂养。同年，申请WO98381497A1首次涉及人乳寡糖的化学合成方法，公开了以取代的2.6-二氧六环-1-亚基作为保护基对氨基糖的氨基进行保护后在进行糖基链的延伸以制备如人乳寡糖的寡糖，以五代的2.6-二氧六环-1-亚基对氨基糖的氨基进行保护后，可提高氨基糖酐的稳定性，进而提高合成寡糖的收率。相对于化学合成方法，申请WO9911773A1则以生物工程的方法，将能够表达糖基转移酶的基因转入哺乳动物中生产HMOs.在分离纯化方面，申请WO2007051475 A1提供了一种以薄膜聚酰胺基膜对含有唾液酰乳糖的乳制品进行超滤后，以薄膜聚酰胺基膜对超滤滞留物进行渗透以制备富含唾液酰乳糖的乳制品浓缩物，通过该方法可得到天然的高浓度唾液酰乳糖。

自2004年起随着有关于人乳寡糖的专利申请数量的猛增，相关领域人员开始对如何获得结构均一的人乳寡糖，以及其对于初生婴儿所起的生物学功能，表现出极大的关注。

在合成方面，现有文献中均是通过化学方法，酶促方法，以上三种不同的合成策略合成人乳寡糖。关于化学途径，其面临糖基供体存在电子、空间的阻碍，时期较难形成糖酐键，同时在反应过程中还存在立体化学消旋产生的副产物等缺点。为克服以上缺点，相关领域人员提出了将糖基供体和受体以羟基保护后，进行活化以制备稳定且构型确定的寡糖化合物。