母乳革命风口将至：天然母乳寡糖(HMO)通过生物发酵实现人工量产

母乳寡糖（HMO）有多好？这是人类女性只有在泌乳期分泌的乳汁中才能找到的天然益生元，不仅能够增加新生儿的免疫力，还能促进身体肠道健康。

在每个宝妈的育儿宝典里，一定会提到HMO的重要性。如果想要宝宝肠道健康，只益生菌是远远不够的，没有健康的肠胃就像有洞的水杯，补再多水（益生菌）也无济于事。而想要宝宝的肠胃道功能提高，那么必须从补充HMO开始。

HMO本质是一类低度聚合糖类物质，在母乳中含量仅次于乳糖和脂肪。作为益生元，HMO是人体无法消化的膳食纤维，它们只能作为益生菌的食物，对益生菌起到协同作用，支持菌群均衡发展，保持肠道正常的免疫功能。

人乳寡糖的功能作用

有一个很有趣的事实，当宝宝喝母乳的时候，HMO会进入宝宝的胃、小肠，但都不停留而是会直接进入大肠，到达大肠后，HMO却会粘附在大肠壁上，抵制大肠杆菌的进入，抵御肠道病原微生物感染，起到维持肠道生态平衡的双重作用。HMO在大肠壁停留2-3天后，最后会随着排泄物一起自然排出。

也有临床显示，HMO不仅能够阻断致病菌对肠粘膜侵袭、促进肠道内有益细菌的生长繁殖、调节免疫系统，还能促进新生儿大脑发育等。从最新的研究成果看，HMO甚至还能预防和治疗坏死性肠炎（NFC）、预防和治疗婴幼儿腹泻、预防和治疗早产儿肠道感染，起到抗病毒、调节肠道微生态的作用。

高端奶粉的宠儿：HMO定价1克高达数百元，量产成为产业痛点

在人类女性的初乳中HMO含量浓度极高，婴儿在哺乳后进入其消化道，会形成一层保护性覆盖物，铺垫到婴儿尚未成熟的消化道表皮粘膜细胞表皮上。在HMO的保护下，新生儿的消化系统逐渐成熟，随着婴儿对营养需求的不断增加，消化系统暴露于外界微生物的机会不断增多，在此阶段，进入消化道内的大部分病原菌及其毒素依然会受到HMO的封闭和清洗。

与此同时，HMO还帮助新生的消化道逐渐建立一个健康的肠道内部生态环境，最大限度地降低消化道疾病的发生。HMO的这种循序渐进、立体的全方位的保护和培养，为新生儿以消化系统为主的发育和成熟提供了宝贵的时间和良好的环境。

HMO神奇的功效也让奶粉等奶制品研发商看到了HMO的商业价值，如果将HMO成分添加到奶粉中是否可以进一步加强宝宝肠道的免疫能力呢？答案是肯定的。

不过人类女性的泌乳时间有限，天然HMO产量又非常低。聪明的商人就开始尝试用化学合成的方法量产HMO，不过基于化学合成的HMO会夹杂着非常多难以剔除的杂质（同分异构体），也就意味着规模化合成、提纯HMO的成本昂贵！

曾经，中国市面上HMO价格一度超过600元/克，目前也维持高昂的价格区间，而添加HMO成分的奶粉更是成为价格昂贵的高端奶粉品牌，并非所有育孩家庭都能承担得起。此外，HMO需要长期稳定地累积摄入到一定量才能达到长效的肠道保护效果，这无疑更是增加了投入成本。

市面上添加HMO成分的奶粉品牌

例如，在对肿瘤患者进行化疗后，医生往往还会对患者使用抗生素，避免其机体遭受微生物感染。而抗生素的作用会严重破坏患者体内的肠道菌群平衡，这种伤害可能是数年后都难以恢复的，甚至会让机体产生多重耐药菌。这时如果患者想要尝试通过补充HMO，恢复机体菌群平衡，那么至少患者每年需要摄入HMO达2kg以上来预防和控制感染，对应的成本也将高达上百万，远远超过普通肿瘤患者的经济承受范围。

新合成方法的探索：生物合成HMO，有望压缩上百倍上游原料成本

在抗生素和病原微生物毫无止境的对抗中，人体外部生态环境和人体内部生态环境一同面临越来越严重的挑战。而研究HMO有着不可估量的营养学和卫生学意义，HMO的独特性和在婴儿配方奶粉中缺乏的现状，国内已经有企业开始尝试新合成方法，通过活体菌发酵，经过生物修饰，最终生物合成HMO！

一兮生物科技有限公司（简称：一兮生物）便是国内首家尝试用生物合成方法量产HMO的企业。

HMO共有200多种成分，其中2-FL（2-岩藻糖基乳糖）是最主要的成分之一，约占30%；目前使用HMO的产品（包括婴幼儿配方奶粉、膳食补充剂、益生菌等），实际添加均以2-FL为主。针对HMO中的主要成分，一兮生物以合成生物学方法，以大肠杆菌（E.coli）等菌株为底盘微生物，进行多基因、多代谢通路的编辑与调控，实现HMO中主要物质2-FL、LNnT、3-FL、DFL的高效生物合成。

HMO成分

不过，一兮生物创始人刘振云博士也表示，生物合成HMO也并非易事，这项高技术含量的工作不仅要调节超过10步以上的合成代谢过程，并且还要这些过程互相协同配合，多步代谢协同复杂度大。此外，基于合成生物学的基因工程背后涉及的调控基因超过30个，代谢流向调控难度更高，技术壁垒更大。

生物合成HMO主要成分2-FL的技术路线

所以在中国，目前还没有能够量产HMO成分的上游供应商，而全球范围内也仅有5家生产商可以实现大规模量产HMO。中国每年奶粉产量近百万吨，未来HMO的需求量可达10万吨级别，一兮生物作为在中国该领域的先行者，其未来的潜力也是不可限量。创始人刘振云博士也透露，公司目前已经与国内几家大型的乳制品品牌达成了合作，为其提供HMO原料。

而基于合成生物学开发HMO，可以直接将其原料成本降低几十上百倍，进而降低下游HMO应用产品的价格。目前，可以HMO为原料添加剂的下游产品主要有婴幼儿配方奶粉、膳食补充剂、保健品、医学用途、特医食品等等。

一兮生物的合成生物学平台

以HMO为切入点，一兮生物旨在打造成为国内领先的糖类物质合成生物学平台。除了HMO，刘振云博士表示，基于公司自主研发的合成生物学平台，公司未来还将开发脂类等其他原材料。

除了自主生产销售模式，一兮生物“两条腿走路”，也采取受托研发、技术输出的CRO模式，面向食品、化妆品等领域的上游原料客户，围绕其需求进行技术产品开发。

而关于合成生物，这无疑会成为改变世界的新兴技术，早在MGI发布的《生物革命：创新改变经济、社会和我们的生活》报告中就指出，未来60%的工业产品都可以通过生物技术进行制造。而合成生物学已经广泛应用于各大行业，包括但不限于食品材料行业、农业、医疗健康行业、工业化学品制造等。

合成生物技术在各大行业应用的市场规模

可以看到，目前合成生物学技术在食品材料及农业领域的应用规模是最大的，而眼下一兮生物的这次创举，也将进一步推动新一代的母乳及奶制品的发展，市场亦将迎来新风口！