《Food Chemistry》：Structural and compositional changes in human milk proteins, lipids, and carbohydrates according to maternal metabolic profile: A multimodal characterization approach in a cohort of mothers from northeastern Mexico
编辑推荐：
本研究针对母体代谢状况（正常体重NW、超重/肥胖OWO、超重/肥胖伴妊娠期糖尿病OWO+D）如何影响母乳（HM）宏观营养成分（蛋白质、脂质、碳水化合物）及其超分子结构、形态和热力学行为这一关键科学问题，开展了一项综合性研究。研究人员通过多种先进技术分析发现，尽管各组间蛋白质和脂质浓度无显著差异，但OWO+D组母乳表现出酪蛋白胶束增大、脂肪球尺寸减小、独特的HMO和乳糖浓度模式以及差异化的热稳定性，揭示了母体代谢状态对母乳生物物理性质的深远影响，为理解母乳质量与婴儿健康关系提供了新视角。
母乳被誉为婴儿最理想的天然食物，它不仅提供生长发育所需的宏量营养素，还含有大量具有生物活性的成分。然而，母乳并非简单混合的营养素溶液，而是一个高度组织化的生物系统，其中的宏量营养素组装成复杂的超分子结构，如乳脂球和酪蛋白胶束。这种精细的结构组织影响着母乳成分的功能行为、稳定性和生物利用度。目前，尽管已有研究探讨了母体超重、肥胖或妊娠期糖尿病与母乳宏量营养素组成的关系，但多数研究主要集中在定量成分分析上，对于母体代谢状况如何影响母乳大分子的物理组织结构、结构稳定性和热力学行为，仍缺乏深入的了解。这种认知上的局限，阻碍了我们全面评估不同代谢状况母亲所分泌母乳的质量及其对婴儿健康的潜在影响。为了解决这一问题，来自墨西哥蒙特雷理工学院的研究团队开展了一项创新性研究。
研究人员采用了多模态表征方法，对来自墨西哥东北部蒙特雷大都市区的18对母婴（分为NW、OWO、OWO+D三组）在产后第1个月和第3个月采集的母乳样本进行了综合分析。研究不仅量化了蛋白质、脂质、乳糖和人乳寡糖（HMOs）的浓度，还运用动态光散射（DLS）和荧光显微镜分析了酪蛋白胶束和乳脂球的平均直径，通过纳米差示扫描量热法（nanoDSC）评估了蛋白质和脂质浓缩物的热行为，并利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和SDS-PAGE（十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳）探究了蛋白质的构象变化。
3.1. 母婴特征
参与研究的18对母婴中，仅母体体重指数（BMI）和婴儿出生身长在组间存在统计学显著差异，其他基本特征具有可比性。
3.2. 近似分析：蛋白质、脂质和乳糖浓度
蛋白质和脂肪浓度在各组间及不同时间点均未呈现显著差异，但组内变异较大。值得注意的是，在产后第1个月，OWO+D组的乳糖浓度显著高于NW组。在人乳寡糖（HMOs）方面，产后第1个月，总HMOs浓度（包括LNT、LNnT等7种主要寡糖之和）表现出组间差异，NW组最高，OWO组次之，OWO+D组最低；至第3个月时，此差异消失。这表明母体代谢失调可能与早期泌乳阶段总寡糖水平呈负相关。
3.3. 形态学分析：酪蛋白胶束和乳脂球尺寸
形态学分析揭示了有趣的现象。在产后第1个月，OWO+D组的酪蛋白胶束直径显著大于NW组。至第3个月，OWO+D组的乳脂球直径则显著小于NW组。这些结构上的改变可能影响营养素的消化率和生物可利用度。
3.4. HMPC的热量分析
纳米差示扫描量热法（nanoDSC）分析显示，不同代谢状况母亲的母乳蛋白浓缩物（HMPC）在40°C至120°C的变性范围内表现出独特的变性模式。在产后第1个月，OWO组的变性焓变趋势与其他两组不同；而至第3个月，OWO+D组则显示出独特的焓变模式。这表明母体代谢状况影响了母乳蛋白质的结构组织和热稳定性。
3.5. HMLC的热量分析
对母乳脂质浓缩物（HMLC）的分析表明，其凝胶-流体相变范围在-10°C至约30°C之间。在产后第1个月，各组相变谱相似；但到第3个月，各组间出现差异化的相变特征，提示脂质组成可能随泌乳进程和母体代谢状况而变化。
3.6. SDS-PAGE和FTIR分析蛋白质构象变化
SDS-PAGE分析提示，OWO和OWO+D组样本中可能存在免疫球蛋白G（IgG）条带，反映了母体代谢状况可能影响母乳的免疫蛋白谱。FTIR光谱分析进一步发现，在产后第3个月，OWO+D组蛋白质的二级结构中无规卷曲含量减少，α-螺旋比例增加，表明蛋白质折叠动力学可能发生了改变，趋向于更有序的结构。这一发现与nanoDSC观察到的OWO+D组蛋白质热稳定性增加相关联。
该研究得出结论，母体的营养和代谢状况（特别是超重、肥胖和妊娠期糖尿病）不仅与母乳的组成变化相关，更与其成分的形态、分子组织和热力学行为的变化相关联。这些超越宏观营养素浓度的结构性和功能性改变，可能对母乳的营养质量和生物学功能产生重要影响。研究强调，整合成分、结构和热力学分析的多模式方法，对于全面理解母体代谢状况如何影响母乳具有重要意义，为未来更大规模的研究以及探索这些差异对婴儿健康结局的实际影响奠定了基础。这项发表在《Food Chemistry》上的工作，为母乳研究领域提供了新的视角和方法学借鉴。
