初乳特有的氨基酸和脂质在胶束化阶段能够提高叶黄素的生物利用度，相较于成熟乳和婴儿配方奶粉而言效果更为显著

叶黄素生物利用率受人乳、成熟乳及婴儿配方奶粉（IF）基质中微胶体形成能力影响，人乳因其独特的氨基酸（如丙氨酸、赖氨酸）和脂质（如油酸、硬脂酸）组合显著提升叶黄素包埋效率及稳定性和生物可及性，为IF强化提供分子证据。

王元凯|何晓玲|陈玉瑶|阚建全|杜慕英|塔卡奇·克里斯蒂娜|扎兰·佐尔特|蔡天|陈克伟

西南大学食品科学学院，中国重庆市北碚天圣路2号，400715

摘要

叶黄素的生物利用度在婴儿配方奶粉（IF）和牛奶之间以及不同哺乳阶段存在差异，而如何控制其在不同基质中的胶束化过程以及在相同叶黄素预消化水平下初乳（CM）中的益处仍待研究。因此，本研究使用了一种与婴儿相关的动态体外胃肠道模型来平衡消化液中的叶黄素水平，比较消化物和混合胶束的物理化学稳定性，并研究初乳、成熟牛奶和婴儿配方奶粉中的叶黄素释放动态。随后对胶束组分进行了非靶向和靶向组学分析。结果表明，婴儿配方奶粉中的叶黄素损失超过20%，是相同叶黄素浓度下人乳损失量的两倍。初乳显示出最高的胶束化效率和叶黄素生物利用度，其中五种氨基酸和六种脂质在初乳衍生的胶束中富集。这些结果表明，功能性分子有助于叶黄素的传递，而人乳基质有助于脂溶性营养素的传递，为下一代婴儿配方奶粉的强化策略提供了基础。

引言

人乳被广泛认为是新生儿的最佳营养来源，不仅提供了完整的宏量和微量营养素，还包含多种生物活性成分，如免疫球蛋白、生长因子和寡糖（Luo等人，2023年）。然而，由于生理或社会原因，并非总是能够进行母乳喂养。婴儿配方奶粉（IF）是一个重要的替代品，但在必需的大分子（如脂肪酸种类、动态蛋白质和寡糖）以及生物功能方面仍与人乳不可比拟，尽管婴儿配方奶粉的成分和功能性能有所改进。

叶黄素是一种存在于深绿色蔬菜中的氧化类胡萝卜素，具有显著的抗氧化和抗炎作用（Parmar等人，2025年）。它选择性地沉积在视网膜的黄斑区；与玉米黄质一起，构成过滤有害蓝光并支持视觉功能的黄斑色素（Shi等人，2024年）。此外，叶黄素还与预防心血管疾病、脑血管疾病、骨质疏松症、肿瘤和肥胖有关（Becerra等人，2020年）。作为婴儿大脑中的主要类胡萝卜素，叶黄素对早期生长和发展至关重要（Vishwanathan等人，2014年）。母体的循环系统是婴儿叶黄素的唯一来源。在妊娠期间，叶黄素通过胎盘从母体血浆转移到胎儿体内；出生后，新生儿继续通过人乳获得稳定的叶黄素供应（Tso等人，2018年）。流行病学研究表明，孕妇在怀孕期间摄入高量的叶黄素与儿童认知和语言能力的改善有关（Kadam等人，2024年）。一项针对非人类灵长类的研究表明，添加叶黄素的配方奶粉显著改变了大脑的功能连接性，强调了其在神经发育中的关键作用（Miranda-Dominguez等人，2022年）。因此，叶黄素现在被视为评估婴儿配方奶粉质量的关键营养指标。然而，在配方奶粉喂养的婴儿中，由于缺乏叶黄素，其循环浓度低于母乳喂养的婴儿（Capeding等人，2010年）。为了实现相似的生物利用度，婴儿配方奶粉中的叶黄素浓度必须强化到人乳中天然含量的四倍以上（Lipkie等人，2014年）。此外，叶黄素的生物利用度在不同哺乳阶段也有所不同，新证据表明人乳和婴儿配方奶粉之间的差异源于胶束化过程（Wang等人，2025年）。

胶束化是一个由胆盐介导的过程，有助于脂溶性分子的跨水运输，是叶黄素生物利用度的关键生理决定因素（Amphiphiles，2007年）。氨基酸、脂质和蛋白质通过协同的结构调节作用增强叶黄素的胶束化和后续利用。例如，在蛋黄-氨基酸基质中，脯氨酸增强了蛋白质之间的疏水性和静电相互作用，将蛋黄滴的直径减小到15.45微米，并将叶黄素的包封效率提高到95.44%，从而提高了37%的生物利用度（Liu, Bi等人，2024年）。脂质也有类似的影响。纳米结构脂质载体的水解产物与叶黄素结合形成混合胶束，促进其在水中的转运（Xu等人，2023年）。基于磷脂酰胆碱的纳米颗粒通过上调SR-B1和PPARγ的表达进一步增强了叶黄素的吸收，使其生物利用度提高了1.8倍（Shwetha等人，2020年）。值得注意的是，蛋白质起着决定性作用。糖基化酪蛋白自组装成紧凑的胶束（约118.5纳米），其静电和空间稳定性在整个胃肠道传输过程中保持叶黄素的完整性，将生物利用度从14.63%提高到62.45%（Muhoza等人，2018年）。麦醇溶蛋白发生构象转变，与疏水性氨基酸残基一起与叶黄素形成双重氢键和疏水网络，使包封效率达到97.58%，并延长了叶黄素的热降解半衰期至54.579小时（Tong等人，2023年）。在一个新型3D打印的鱼糜系统中，Ca²⁺诱导的内源性酶交联在静电引导下驱动含叶黄素的肽片段通过细胞旁途径传输，使吸收和传输效率提高了20%（Li, Jiang等人，2024年；Li, Shi等人，2024年）。总的来说，这些发现强调了基质成分在调节叶黄素胶束化中的关键作用，表明人乳、婴儿配方奶粉和不同哺乳阶段牛奶在成分和功能上的差异是叶黄素胶束化效率和生物利用度变化的主要来源。

尽管许多研究关注了其他物质对叶黄素生物利用度的影响，但在特殊婴儿食品领域的这一研究仍存在空白。使用Web of Science数据库中的“Topic”字段搜索“婴儿配方奶粉”和“叶黄素”这两个术语，仅在2004年至2025年间找到了58篇相关出版物。在过去五年中，只有五篇真正相关的报告（包括我们发表的一篇）关注了叶黄素对婴儿大脑和视觉发育的影响、母乳和配方奶粉中叶黄素生物利用度的差异以及配方奶粉中叶黄素的检测（Hostetler，2020年；O Miranda-Dominguez等人，2022年；Moran等人，2023年；Zhang等人，2025年）。尚未探讨导致人乳和婴儿配方奶粉中叶黄素胶束化差异的因素。基于我们之前的研究（Wang等人，2025年），本研究确定初乳中的叶黄素生物利用度优于成熟牛奶，并分析了人乳和婴儿配方奶粉之间叶黄素胶束化过程的差异。

本研究旨在确定在胶束化过程中赋予初乳优于成熟牛奶和婴儿配方奶粉的叶黄素生物利用度的关键分子成分。通过添加外源性叶黄素，制备了三种不同浓度的人乳样品，以平衡消化液中的叶黄素水平。我们评估了人乳和婴儿配方奶粉的初始微观结构、消化物和胶束相的物理化学稳定性以及叶黄素的消化特性。随后对回收的胶束组分进行了非靶向和靶向组学分析，以识别与初乳中叶黄素胶束化效率和生物利用度增强相关的化合物。

材料与试剂

人乳样本来自西南大学第一附属医院产科。样本收集得到了该机构伦理委员会的批准（编号2023–205）。共有72名哺乳期志愿者（平均年龄：31岁）提供了36份初乳样本（产后0-7天）和36份成熟牛奶样本（产后≥16天）。从中国重庆的当地超市购买了三种市售婴儿配方奶粉（IF1、IF2和IF3）。所有产品均含有叶黄素。

人乳和婴儿配方奶粉消化物的物理化学性质

ζ电位是消化稳定性的关键指标，直接反映了液滴表面电荷，并间接揭示了脂质乳液的界面组成（Cano-Sarmiento等人，2018年）。初乳和成熟牛奶的绝对初始ζ电位分别为8.48 mV和10.13 mV，显著低于婴儿配方奶粉（12.38–14.23 mV；P<0.05），这与先前的研究结果一致（Yu等人，2023年）。这种差异可以归因于界面成分的差异。

结论

在这项研究中，我们使用了一种动态的体外胃肠道模型，并将消化物中的叶黄素浓度标准化，通过代谢组学分析表明，初乳的优越胶束化效率和生物利用度可能是由于特定的一组氨基酸和脂质（丙氨酸、赖氨酸、甘氨酸、苏氨酸、脯氨酸、亚油酸、油酸、二十二碳二烯酸、PS 18:0和PE 18:0）所实现的。这些发现为这些成分的协同作用提供了分子层面的证据。

作者贡献声明

王元凯：撰写——原始草稿、方法学、实验设计、数据分析。何晓玲：方法学、实验设计、数据分析。陈玉瑶：监督、软件使用、实验设计。阚建全：撰写——审稿与编辑。杜慕英：数据分析。塔卡奇·克里斯蒂娜：验证。扎兰·佐尔特：软件使用。蔡天：撰写——审稿与编辑、监督、方法学设计。陈克伟：撰写——审稿与编辑、项目管理、资金申请。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金（32301977）和外国专家管理局的外国专家项目（S20240093，H20240226）的支持。