众所周知,母乳对新生儿生长发育至关重要,尤其是乳寡糖,结构复杂多样,是乳中除乳糖和脂肪外的第三大固体成分具有重要的生物功能。相比人乳和牛乳寡糖,关于羊乳寡糖结构及功能的报道较少,尤其是同时进行人乳、牛乳及羊乳寡糖组结构及生物功能的相关研究更少。此外,乳寡糖是一种非消化性寡糖,能够到达肠道通过发酵产生有机酸,抑制致病菌的生长,促进有益菌的增殖,具有维持肠道菌群稳定的功能。研究表明乳游离寡糖可以促进异常小鼠肠道菌群恢复到正常水平,但关于乳寡糖对正常小鼠肠道菌群结构的影响的研究几乎没有,因此,展开乳游离寡糖对正常菌群结构的影响是必需的。此外,临床研究表明配方奶粉喂养的婴儿感染疾病的概率远高于母乳喂养的婴儿,但一直以来对配方奶粉的改进主要集中在蛋白质、维生素以及微量元素的添加和平衡上,对于乳游离寡糖的研究相对较少。因此,通过对不同物种来源乳游离寡糖进行全面解析有助于更好地理解乳寡糖的生物功能,也为找出母乳和婴儿配方奶粉的差异所在、进而改进配方奶粉的功效提供了重要的科学依据。本文以人、牛和羊乳游离寡糖组为研究对象,首先对三种乳寡糖组结构进行解析,并对其进行定量。在此基础上比较了人乳、牛乳和羊乳游离寡糖组对五种常见食源性致病菌的抑制作用,同时以实验小鼠为模型研究了三种不同的乳游离寡糖对小鼠肠道菌群结构的影响。具体研究内容及结果如下所示:1.游离寡糖组的结构解析及定量1)乳寡糖组结构解析本章利用UHPLC和MAIDI-TOF MS对乳游离寡糖组进行了结构解析。本研究中采用氯仿甲醇法提取乳游离寡糖,经UHPLC检测后收集单峰进行MALDI-TOF MS分析。将一级质谱得到的质荷比经Glyco Workbench查询得到可能结构,将液相色谱洗脱时间转换为GU值后,结合GU值进一步推测结构。在此基础上,利用二级质谱进一步确定所得结构的准确性。结构解析结果表明:人乳中检测到34种寡糖结构,唾液酸修饰寡糖5种,岩藻糖修饰寡糖10种,其中11种结构为人乳中独有寡糖结构,未在牛乳和羊乳中检测到;牛乳中检测到28种寡糖结构,唾液酸修饰寡糖12种,岩藻糖修饰结构有4种;羊乳中检测到29种游离寡糖结构,唾液酸修饰寡糖8种,岩藻糖修饰结构有6种,且羊乳中未检测到独有结构。其中羊乳和人乳检测到共有结构有23种,牛乳中有18种结构与人乳相同,表明相比较牛乳,羊乳与人乳相似度更高。2)乳寡糖的相对定量本章通过标准曲线对乳寡糖组进行相对定量。以麦芽五糖为标准品,经UHPLC检测后得到一系列浓度梯度的峰面积,绘制麦芽五糖浓度与液相峰面积的标曲。乳游离寡糖经UHPLC检测后得到峰面积,将峰面积代入线性回归方程就可得到乳寡糖的相对含量。结果表明在不考虑提取过程中的损失的情况下,等量的乳中得到的人乳寡糖量是牛乳和羊乳寡糖量的10-15倍,羊乳寡糖量略多于牛乳寡糖。2.乳游离寡糖的抑菌活性本章以大肠杆菌O157、沙门氏菌、单增李斯特氏菌、志贺氏菌和金黄色葡萄球菌5种常见的食源性致病菌为目标菌,研究了人乳、牛乳和羊乳游离寡糖对致病菌生长以及致病菌黏附到结肠癌细胞的抑制作用。通过生长曲线和抑菌圈考察乳寡糖抑制生长活性,结果表明人乳、牛乳和羊乳游离寡糖均没有抑制生长作用。抗黏附试验结果表明:与对照组相比,三种乳游离寡糖对五种致病菌黏附到Caco-2细胞上均有抑制作用,且抑制程度不同,人乳寡糖抗黏附活性优于羊乳寡糖优于牛乳寡糖。3.乳寡糖对小鼠肠道微生物的影响本章以实验小鼠为模型,考察了人乳、牛乳和羊乳游离寡糖对正常肠道微生物组成和丰度的影响。对5周龄的C57/6J野生型小鼠灌胃乳游离寡糖,21天后收集小鼠粪便进行高通量测序,比较不同处理组小鼠肠道微生物与对照组之间的差异。测序结果表明摄入人乳、牛乳和羊乳游离寡糖的小鼠肠道微生物的菌群组成和丰度发生了显著变化。人乳和羊乳寡糖处理组中优势菌群为拟杆菌门（Bacteroidetes）和厚壁菌门（Firmicutes）,与对照组保持一致,而牛乳寡糖处理组中变形菌门（Proteobacteria）丰度显著增加,与拟杆菌门成为优势菌。此外,虽然人乳和羊乳寡糖处理组的优势菌群不变,但菌群丰度发生了显著改变,Firmicutes丰度显著增加,羊乳寡糖处理组Proteobacteria丰度显著下降。综上表明人乳和羊乳寡糖对促进机体健康具有重要作用,而牛乳寡糖则会对肠道健康产生负面影响。结论:本文在组学层面上对人乳、牛乳和羊乳游离寡糖结构、抑菌活性和对肠道微生物的影响进行了全面的研究,结果表明HMOs、GMOs和BMOs在结构和含量以及对肠道菌群结构的调节作用方面均存在显著差异,具有抗黏附活性但不能抑制致病菌的生长,且人乳游离寡糖抗黏附活性优于牛乳和羊乳游离寡糖。本研究结果表明乳寡糖结构差异很可能是造成配方奶粉和母乳喂养的婴儿健康状况存在差异的主要原因,同时也为改进奶粉配方或寻找替代品提供了重要依据。