【饮奶科学】喝牛奶拉肚子是怎么回事

上海市奶牛研究所 2018-11-07 07:47:34

全球乳糖不耐症发生率

奶制品对我们每个人来说,都是日常生活中必不可少的一部分。奇怪的是,我们常常会听说某人一旦喝过纯牛奶之后就会腹痛、腹泻,而且这种反应绝对不是食物变质导致的。许多人遇到类似的情况,便会把责任一股脑怪罪到牛奶头上。那么,真的是某些人天生就和牛奶五行相克,还是其中另有他因呢?

有这么一种“病”,叫做乳糖不耐症(Lactose intolerance)。得益不久前沸沸扬扬的牛奶“情绪传染”事件,大家对这个名字应该已经不陌生了。乳糖不耐的人不能有效地消化乳糖,而乳糖恰恰是绝大多数奶制品中都包含的重要成分。如果饮用牛奶后的不良症状表现为喝了一定量安全卫生的牛奶之后却腹胀、绞痛和腹泻,那么所谓的过敏就有可能是这里讨论的乳糖不耐症。对于大多数成年人而言,我们日常接触到的食品中,食用频率高、含乳糖量大的乳制品之一就是牛奶了,所以许多乳糖不耐者都会一定程度上表现出上述的症状。

[著名乳糖不耐人士——TBBT里的Lenard]

探讨乳糖不耐症的成因,得先从乳糖的正常消化谈起。乳糖是一种二糖,不能被细胞直接用于产生能量,故需先被分解为单糖。在消化道内存在着许多双糖水解酶,如麦芽糖酶、蔗糖酶等,而乳糖的分解是由附着在小肠上皮的外表面上的乳糖酶(lactase)所催化的。乳糖分解D-半乳糖和D-葡萄糖为两种单糖后才能被小肠上皮细胞吸收而进入血液,并运送到各个组织细胞中参与糖酵解,为机体提供能量。

乳糖不耐症者面临的问题就是他们体内的乳糖酶的活性显著下降甚至完全消失。由此导致的能量缺口倒是小事,因为人体还会摄入很多其他的营养成分弥补不能分解乳糖带来的缺憾;严重的问题在于,这样一来,乳糖无法在小肠中消化或消化不完全,那么也无法被吸收。于是,乳糖在小肠内不断积累,造成异常的渗透浓度差。同时,在大肠中,没有消化的乳糖会被大肠中的细菌利用,产生的代谢产物对人体有毒,因而出现了临床上的乳糖不耐症症状,如腹胀、绞痛、恶心和腹泻等。

大家会疑惑,如果这些乳糖不耐者没有乳糖酶,那么他们在婴幼儿时期是如何消化母乳的呢?事实上,很多情况下乳糖酶的活性是后来才消失的。几乎所有的婴幼儿都可以消化乳糖,然而乳糖不耐者的乳糖酶的活性在到了青年或成年之后便下降或者消失了。现在认为,活性的丧失可能与遗传及后天感染和生活习惯有关。如果是遗传导致的,那么可能是一种常染色体隐形遗传,乳糖不耐者的基因发生了序列改变或表达的障碍,导致不能合成出正常的乳糖酶。后天的原因则多种多样,可能是由于小肠的病毒或细菌感染,破坏了小肠上皮细胞。还有些情况下,这种后天的感染导致的症状只是暂时的,因为一旦治愈之后细胞正常活动时,又可以重新产生乳糖酶了。

人类中发现的乳糖不耐症主要有四种

第一种称为原发性乳糖酶缺乏症(Primarylactoseintolerance),占全部病例的约70%,病因与乳糖酶表达时信使RNA的缺失有关。这种情况在不同地区所占比例和乳糖不耐发生年龄差异很大,工业和商品乳制品不普遍的亚洲和非洲很多地区比较常见,在亚洲和美洲印第安人中约占100%。2002年,芬兰的研究人员还曾发现了基因多样性与成人乳糖不耐症之间的紧密联系。在接受调查的236个芬兰人中,编码乳糖水解酶的基因上游不远处的一个碱基的突变与乳糖不耐症有100%的正相关——也就是说,我们几乎可以肯定这个基因突变是造成这些受试者乳糖不耐症的原因。同时,在这些受试者中,还发现另一处突变与229人的乳糖不耐症形成有关。

第二种是继发性乳糖酶缺乏症(SecondaryLactaseDeficiency),也多为环境因素导致,例如胃肠道的各种疾病。小肠中的寄生虫感染可以导致乳糖酶的合成被永久破坏。肠胃炎也是导致暂时性的乳糖不耐症的一个常见原因,尤其是轮状病毒(rotavirus)感染导致的肠胃炎(也有感染后不发病的报道)。婴幼儿严重营养不良也可能会导致继发性乳糖不耐症。

第三种即发育(新生儿)乳糖酶缺乏症(Developmental(Neonatal)Lactase Deficiency)。妊娠34周后胃肠道才能产生乳糖酶和其他的二糖酶。多见于婴儿,调整饮食对患儿有帮助。

第四种即先天性乳糖酶缺乏症(Congenital LactaseDeficiency),即某种基因缺陷导致乳糖不耐者不能合成乳糖酶。在婴儿中比较罕见,但对于母乳喂养的患儿来说却是致命的,因为对他们而言母乳或牛奶是主要的能量来源;而这时他们却不能获得维持生存的足够能量。患有这种乳糖不耐症的婴儿只能依靠食用经过处理脱去了乳糖的商品奶制品。

乳糖不耐症在不同地区的发生率差异显著。亚洲人(包括北美印第安人)患乳糖酶缺失症的比例高于欧美人。在泰国,大约97%的人不能耐受乳糖;而在丹麦只有3%;非洲某些地区的原住民也很少发生该病。

据我国调查,汉族成人LD发生率为75%~95%,少数民族亦有76%~95.5%。杨月欣等在北京、上海、广州和哈尔滨四大城市从3~13岁儿童中随机抽样调查了中国儿童LD和LI的发生率。结果表明,3~5岁、7~8岁和11~13岁组儿童中,LD的发生率分别为38.5%、87.6%和87.8%,LI的发生率分别为各12.2%、32.2%和29.0%。该研究证明我国87%的儿童乳糖酶活性下降的年龄在7~8岁,且其它地区乳糖酶缺乏的发生率也较高

乳糖不耐症的发生年龄并不是一定的。据统计大部分的乳糖不耐者都会在5岁后发生症状,但是临床上也观察到2岁发生症状的例子,甚至在婴幼儿中也偶有出现。在中国和日本,约有20%到30%的人在断奶后4到5年内就发生乳糖不耐。儿童乳糖不耐症患者可能会导致发育迟缓,但对于成年人而言,不能消化乳糖并不是什么巨大的遗憾,对他们的身体也不会造成太大的损害。因为成年人的食谱多样,一旦发现患病,避免摄入乳糖即可。现在许多国家都出售用乳糖酶处理过的乳制品,甚至有单独的酶制剂出售。同时,饮用酸奶也可以在一定程度上避免该症状,因为酸奶中的乳糖大部分都已被细菌分解。如果一定要喝牛奶,每次只饮用少量(2-4盎司)也不会导致明显的症状。比如在九成以上有乳糖不耐的日本,大多数人仍然可以每天喝200毫升的牛奶而没有任何不适。

尽管很多人都有喝过牛奶后胀气和腹泻的症状,但是并非所有饮用牛奶后导致的身体不适或其他不良反应都是乳糖不耐症在作怪。那么,如何知道自己是否患有乳糖不耐症呢?

临床上主要有以下几种方法:

一、氢呼吸测试(Hydrogen breath test)

禁食一夜后服用水溶的乳糖50克。乳糖不耐者不能分解乳糖,所以肠道细菌代谢乳糖后会产生氢气,连同甲烷一道可以在受测者的呼吸中被检测到。测试大约持续2到3小时,每10到15分钟检测一次呼吸中的气体含量。正常人将得到一条水平的曲线,而乳糖不耐者将会呈现出峰值,即在摄入乳糖1至2小时后气体含量有50%到 100%的显著上升。

二、粪便酸性检测(Stool acidity test)

多用于婴幼儿。

三、肠道组织切片检查(Intestinal biopsy)

用于确认氢呼吸测试的结果,观察小肠内是否存在乳糖酶。

虽然遗传的乳糖不耐症我们无法避免,但是还是可以努力留心避免症状。同时,平常饮食有度,注意食品卫生,也可以避免后天感染导致的乳糖不耐症。毕竟,对任何一个喜欢喝牛奶的人来说,被宣判乳糖不耐都是一件十分不幸的事情。同时,如果有出现类似乳糖不耐症的症状,也千万不要简单地认为避免接触牛奶就行。因为乳糖也存在于许多其他食物之中,一旦出现症状,应及早确诊,以明确自己是否患有乳糖不耐症,然后注意避免接触各种富含乳糖的食物。

最后, 值得一提的是,这里所说的乳糖不耐症并不等同于牛奶过敏。“过敏”指的是免疫系统对过敏原作出了过于激烈、甚至完全不必要的反应;而这里探讨的乳糖不耐症则是消化系统因为不能有效分解乳糖而导致的不良后果。如果牛奶过敏的患者过敏原是乳糖,那么可以用和对付乳糖不耐症相同的方法来避免过敏症状;如果过敏另有元凶,那么还应找出真凶,对症下药。

乳糖酶缺乏可对各年龄人口构成危害关系到世界人口的营养和健康问题。如何解决这个问题已越来越多地受到国内外众多学者的重视。

目前,已有多种措施用以改善乳糖不耐症。

3.1 改进饮食习惯

经研究,乳糖不耐受症状的强弱与摄入的乳糖量、胃排空时间、肠的转运时间及结肠菌群等因素有关。Hertzlers.R等研究结果表明,每天摄入一定量的乳糖,能减轻腹胀、腹泻,并能使乳糖吸收不良者耐受大剂量、有规律的乳糖。他认为其原因有三,其一是不同个体产生乳糖不耐受症状的敏感性有所不同;其二,试验中的大剂量乳糖被均分为三次小剂量,并和其它食物一起摄入,对乳糖的吸收有很大的影响;其三,结果中试验组氢气的产量比对照组明显降低,说明结肠菌群的乳糖适应性可以逐渐增强。乳糖不耐症者耐受随其他食物摄入乳糖的能力,强于空腹摄入的乳糖,他们通常能耐受一次摄入的乳糖量为6g。因此,乳糖不耐症者可通过每天摄入一定量的乳糖,并逐步增加摄入的乳糖量及在食用高乳糖食品的同时摄入其他食物(尤其是肉类或固态食物)。还可以以酸奶及发酵后的乳酪来代替乳糖含量高的乳制品。通过改善这些饮食习惯, 乳糖不耐受症状将逐步减弱。

3.2 生产低乳糖乳制品

为了消除乳糖对乳糖不耐症患者产生的影响,提高乳制品的摄入量,多年来国内外的研究者针对牛乳中的乳糖做了大量的工作,包括对牛乳进行处理,除去或破坏其中的乳糖。主要有:超滤浓缩乳,酶法分解乳糖乳(伊利营养舒化奶),发酵乳,利用生物反应器生产低乳糖奶等

3.2.1 超滤浓缩乳

超滤是20世纪70年代兴起的一种新的分离技术,操作简单,成本低,用能透过分子量一万左右的半透性超滤膜浓缩的乳汁,乳糖及其他小分子有机物被滤去,而蛋白质得以浓缩。浓缩乳汁保全了牛乳中其他营养成分而乳糖甚少,适合乳糖不耐受的成人饮用,但不适合以乳汁为主食的婴儿饮用。这种方法同时也除去了多种矿物质和维生素。

3.2.2 酶法分解乳糖乳

通常将乳糖酶固相化后,装填成反应柱,鲜奶从柱的一端注入,与乳糖酶接触,乳糖被水解后从柱的另一端流出,乳糖不耐受者饮用此产品后,可充分利用其中的营养而不致发生不适。此产品还可供先天性乳糖酶缺乏或肠炎后继发生乳糖酶不耐受患儿饮用。不过成本受固化柱造价和使用寿命的限制,而且经乳糖酶处理过的牛乳用于生产奶粉存在易发生结块的问题。我国目前乳品生产规模尚小且较分散,加之生产去乳糖乳因投资高、需一定技术,难以实现,从而影响了去乳糖乳的推广饮用。最近,T. vasiljevic等人研究了从嗜酸性乳杆菌11842品种中提取β-半乳糖苷酶作为水解酶,认为β-半乳糖苷酶是一种经济上可取且适用的低成本原料,具有潜在的发展价值。

3.2.3 乳酸菌和发酵乳

该法是解决社会性乳糖酶缺乏的一项有效措施。酸奶就是牛乳经乳酸菌发酵生产的。酸奶中含有的活菌具有β-半乳糖苷糖,能分解乳糖,使之利于机体吸收。有研究表明, 口服经乳酸菌发酵的乳制品能够有效缓解乳糖不耐受症的症状,并对人体健康发挥有益作用。乳酸菌( Lacticacidbacteria , LAB)是指一群可发酵碳水化合物并产生大量乳酸的细菌总称。它主要为具有兼性厌氧、过氧化物酶阴性、无芽胞和不运动等特性的革兰阳性菌, 并以乳杆菌 属、双歧杆菌属为代表,是公认的主要益生菌。它们担负人体多种重要生理机能, 具有维持人体微生态平衡的作用, 与机体健康息息相关。但酸奶不能从根上解决机体的乳糖酶缺乏,只能作为牛奶等乳制品的替代物。而酸奶不是人人都喜欢,也不便于婴儿喂养。 在Steven.R 等人的研究中发现酸牛乳酒(克菲尔——由一种酵母和乳酸菌发酵制成的含乙醇酸奶饮料)可以有效的促进乳糖消化,它可作为另一种潜在的有效的策略来克服乳糖不耐症。

3.2.4 利用生物反应器制备低乳糖乳

Jost 提出了一种全新的生产低乳糖乳的方法:将编码肠乳糖酶前体的大鼠cDNA连接在鼠乳腺特异性-lac启动子下游, 再将这段杂合基因显微注射入小鼠卵细胞,乳糖酶 在由此获得的转基因小鼠乳腺上皮细胞以前体形式表达,但酶活性及与乳糖的亲和力与成熟的肠乳糖酶相似。雌性小鼠乳中乳糖含量下降50%以上,大部分单糖含量不变,而且转基因的表达也不影响乳中蛋白质水平。用转基因小鼠乳汁喂养的仔鼠生长曲线与对照组一致。目前,需要继续的是将这一转基因技术由小鼠扩展到大型家畜。人们试图利用转基因奶牛改变牛奶成分,去除牛奶中的乳糖。

小结

总之对乳糖不耐受的基础研究目前已取得了一定进展其与人类健康的关系也越来越受人们的重视一些相关的创新性措施也已经投入时间和资金。但如何对它进行合理地改善和控制,尚需从发生机制方面进一步研究以为找出其有效防治措施提供可靠的依据。并且随着对乳酸菌等措施的深入研究有望从根本上解决乳糖不耐受症。