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伊利从源头的母乳采集开始，深入的研究了母乳蛋白质中的α-乳清蛋白和β－酪蛋白在母乳中的比例，并将研究成果进行了产品化应用。通过婴儿喂养临床试验验证，使用专利α-乳清蛋白和β－酪蛋白比例的奶粉喂养的婴儿，在多个指标上，与母乳喂养的婴儿无显著性差异。这一研究成果 “含α-乳清蛋白和β-酪蛋白的婴儿配方奶粉及其制备方法”（专利号：ZL 2008 1 0241 156.3）于2012年11月21日荣获国家知识产权局颁发的发明专利证书，并于2014年荣获中国发明专利优秀奖。
1、专利开发背景及目的
母乳是婴儿的最佳首选食品。随着近年来国内外学术机构对母乳成分不断研究分析，越来越多的研究发现，母乳中含有丰富的活性蛋白质成分，如α-乳清蛋白，乳铁蛋白，β-酪蛋白，各种消化酶，分泌型免疫球蛋白A等。这些活性物质在婴幼儿智能、体格、精神神经发育方面有着重要影响。
母乳中乳清蛋白与酪蛋白的比值在哺乳期存在动态变化。乳清蛋白/酪蛋白比例从最初90:10，到过渡乳的70:30，到成熟乳中比例为60:40，再到最后期的50:50.同时，母乳中的α-乳清蛋白水平随着哺乳进程而呈现逐步下降的趋势[1]
目前，一般配方奶粉都是按照国家标准，如GB10765和GB10767的要求仅仅在量上将总蛋白质控制在11%左右，将乳清蛋白和酪蛋白比例调整为60:40，尚不能完全满足婴儿配方奶粉更进一步母乳化的营养需求。为了更好的满足婴儿的营养需求，深入研究母乳中蛋白质的活性蛋白，特别是含量较多的α-乳清蛋白和β-酪蛋白，并将其应用到产品中，使其组成中的α-乳清蛋白及β-酪蛋白的含量及比例达到或者接近母乳的标准，是使配方奶粉进一步母乳化的重要一步[2]。
2、专利科研基础：α-乳清蛋白和β-酪蛋白的组成及生理功能
母乳与牛乳α-乳清蛋白和β-酪蛋白的氨基酸组成
牛乳α-乳清蛋白在氨基酸的组成上、结构上以及功能上和与母乳α-乳清蛋白相似，因而能被添加到婴儿配方奶粉以模仿母乳α-乳清蛋白。目前国外对于α-乳清蛋白的研究较为深入。爱尔兰CORK大学（UCC）的Fox教授编撰的《高级乳品化学—乳蛋白》（2003）一书非常全面详尽地介绍了α-乳清蛋白的氨基酸序列。当中提到，母乳α-乳清蛋白是婴儿必需氨基酸的主要来源[3]。其中必需氨基酸占了母乳α-乳清蛋白的49%（其中亮氨酸13%，异亮氨酸10%，赖氨酸8%）。将牛乳和母乳的α-乳清蛋白的氨基酸序列进行比对发现，牛乳与母乳的α-乳清蛋白氨基酸组成有80％是相同的，有5％是相近的。更有研究表明（Chatterton et al., 2004），牛乳和母乳中的α-乳清蛋白的水解和消化途径是相似的[4]。可见，牛乳α-乳清蛋白的氨基酸组成在某种程度上突显出它在消化性、营养性和生理学上的优势。同样地，牛乳β-酪蛋白与母乳β-酪蛋白在氨基酸组成上也具有一定同源性。两者有47%的氨基酸是相同的，具有差异性的氨基酸主要表现在某些位点的单个碱基变化。其中，两者有60%脯氨酸残基位于相同位置，并且两者的电荷分布和疏水基团分布也基本相同。这些共同点使牛乳β-酪蛋白与人乳β-酪蛋白一样具有舒展的二级结构和较高消化性，能满足婴儿的营养需要（Greenberg et al., 1984）[5]。
图1. 牛乳与母乳α-乳清蛋白氨基酸组成的相似性2
备注：上面为牛乳，下面为母乳；红色为相同，灰色为相近2
母乳与牛乳α-乳清蛋白和β-酪蛋白的易消化性[3]
母乳与牛乳α-乳清蛋白均具有易消化性，这主要归因于其氨基酸组成。Pantako等人 （2001）[6]通过检测胃部、小肠上端和小肠下端的三氯乙酸可溶性蛋白、干物质回收和肽段分子质量分布，来比较α-乳清蛋白和浓缩乳清蛋白在小鼠体内消化性，得出了α-乳清蛋白比浓缩乳清蛋白更容易被消化的结论。
母乳与牛乳β-酪蛋白同样均具有易消化性。牛奶中的α-酪蛋白（约占50%酪蛋白）和β-酪蛋白（约占40%酪蛋白）比例接近，但母乳中几乎不含α-酪蛋白。因此，作为婴儿配方中酪蛋白的主要组成部分，牛乳β-酪蛋白的消化性备受关注，且常被用于跟α-酪蛋白作对比。多项研究显示，β-酪蛋白比α-酪蛋白更容易被消化。Kerry公司针对牛奶蛋白作了体外消化研究。
结果显示，β-酪蛋白比α-酪蛋白更容易被十二指肠液消化。
更有专利表明，添加纯化牛乳β-酪蛋白能够提高婴儿配方奶粉的消化性（Bindels et al., 2005）[7]。他们指出，与α-酪蛋白相比，β-酪蛋白有较低磷含量。除此之外，β-酪蛋白比α-酪蛋白更容易被水解的原因可能是α-酪蛋白的二硫键的交联反应导致的自身共价聚合，从而隐藏了一些酶作用点。中埜拓（Nakano）等人（1995）[8]认为β-酪蛋白的高消化性归因于它趋向于生成细小的凝块。他们研究了酪蛋白组成对凝块形成和消化性的影响，并发现牛乳α-酪蛋白在酸性溶液中溶解时易形成较大凝块，而β-酪蛋白形成的凝块则非常细小，这使牛乳β-酪蛋白在小鼠实验中消化速度和离开胃部的速度都更快。
他们研究了酪蛋白组成对凝块形成和消化性的影响，并发现牛乳α-酪蛋白在酸性溶液中溶解时易形成较大凝块，而β-酪蛋白形成的凝块则非常细小，这使牛乳β-酪蛋白在小鼠实验中消化速度和离开胃部的速度都更快。
高α-乳清蛋白配方奶粉能提高能量效率，降低婴儿肾脏负担[3]
高α-乳清蛋白的配方能够以相对较低的总蛋白含量达到与传统配方奶粉一样促进宝宝成长的功效，从而达到提高能量效率，降低婴儿肾脏负担的目的。
食用高α-乳清蛋白低蛋白总量婴儿配方的宝宝的各项身体测量指标（身长、体重和头围等）与对照组（普通配方组）没有显著差别（徐秀 2006, Fleddermann et al., 2014, Trabulsi et al., 2011, Lien et al., 2004, Rozé et al., 2012, Dupont et al., 2010）[9]-[14]。如Fleddermann等人（2014）[10]就指出，高α-乳清蛋白低蛋白质总量配方（蛋白质13g/L）能像传统标准配方（蛋白质15g/L）一样满足婴儿正常成长的蛋白质需求。另外，Lien等人（2004）[12]还证实了高α-乳清蛋白低蛋白总量配方相较标准配方能显著降低婴儿体内的尿素氮（BUN）水平。这说明在保证宝宝健康成长的前提下，可以通过调高α-乳清蛋白的比例，来适当降低配方中总蛋白含量，从而达到减少婴儿蛋白质摄入，减轻婴儿肾脏负担的目的。
一些试验还表明，在食用一段时间奶粉后，实验组婴儿（食用高α-乳清蛋白配方）的血浆必须氨基酸水平等于或高于对照组婴儿（普通配方组）（Trabulsi et al., 2011, Davis et al., 2008，Lien et al., 2004） [11][12][15]。这一系列的研究表明，高α-乳清蛋白低蛋白总量配方能提高能量效率，降低婴儿肾脏负担。
α-乳清蛋白、β-酪蛋白与过敏反应[3]
由于α-乳清蛋白和β-酪蛋白并不是牛奶中的主要过敏原，因此适当提高α-乳清蛋白和β-酪蛋白在婴儿配方中的比例能一定程度上缓解婴儿对牛奶蛋白的过敏反应。
全球范围内15%的人群面临着过敏的问题，而婴儿早期引发的过敏更为这些人群的后续生活带来不便和困扰。婴儿过敏的症状包括皮肤（过敏性皮炎，荨麻疹，水肿），呼吸（鼻炎，哮喘，咳嗽）和肠胃道（呕吐，腹泻，疝气，胃食管逆流）反应和一些极端系统过敏性反应（过敏性休克）（Monaci et al., 2006）[17]。据统计，小于2岁的婴儿中约1.6-2.8%患有牛奶蛋白过敏症（CMPA）（Natale et al., 2004）[18]。多项研究表明，α-乳清蛋白和β-酪蛋白并不是牛奶中的主要过敏原。
对于牛乳乳清蛋白，Natale等人（2004）[17]通过口服激发试验、CAP-RAST法和皮肤点刺试验来筛选受试者，并用免疫印迹法来识别牛奶主要过敏原。
研究证明，β-乳球蛋白和乳铁蛋白是乳清蛋白中的主要过敏原，而α-乳清蛋白在其中扮演的角色则较为次要。另外Monaci （2006）[16]和Sharma （2001） [18]等同样也指明β-乳球蛋白是乳清蛋白中的主要过敏原。
对于牛乳酪蛋白，Natale（2004）[17]等人证明，α-酪蛋白是酪蛋白中最主要的过敏原，其次是κ-酪蛋白。受试者中，对牛乳蛋白过敏的患病率β-酪蛋白（15%）比α-酪蛋白（55% αs1-酪蛋白，90%αs2-酪蛋白）低。Monaci等（2006）[16]同样指出，α-酪蛋白是酪蛋白中的主要过敏原。其中，一段含有十个氨基酸的肽段（AA69-78）和被隐藏在内部的磷酸化片段被认为是α-酪蛋白中最主要的表位。
可见，α-乳清蛋白和β-酪蛋白并不是牛奶中的主要过敏原。α-乳清蛋白的致敏性比β-乳球蛋白低，β-酪蛋白的致敏性与α-酪蛋白和κ-酪蛋白相比之下也较弱。
图2 Natale的临床试验中牛奶蛋白作为过敏原的普遍性（即个体对某一种蛋白过敏的总数占个体对牛奶过敏的总数的比例）[17]
α-乳清蛋白在婴儿配方中的添加对缓解肠胃不适等其他不良反应有显著作用。Fleddermann等人（2014）指出[10]，实验组（高α-乳清蛋白低蛋白总量配方）（24%）的不良反应发生率比对照组（45%）显著更低，与母乳组（24%）几乎一致。Davis等人（2008）发现[15]，胃肠道不适事件的发生率在标准配方组中最高（31.3％），实验组（高α-乳清蛋白低蛋白总量配方）的发生率（17.2％）显著低于标准配方组，接近母乳组（13.6％）。此外，因胃肠胃不适而退出研究的人数在三组间也有显著差异：标准配方组最高（12.5％），实验组较低（4.7％），而母乳组无人退出（0％）。与此同时，肠胃不耐受症状发生的时间点在各组别中也有差异，实验组和母乳组较为接近。总之，实验组婴儿的肠胃道耐受性优于标准配方组的婴儿，较接近母乳组的情况。Lien（2004）等人的研究也得出了类似的结论，实验组（高α-乳清蛋白低蛋白总量配方）的不良反应比例和退出试验人生较标准配方组少[12]。
α-乳清蛋白和β-酪蛋白的其它生理功能[3]
除了以上优势外，α-乳清蛋白和β-酪蛋白还具有一些独特的生理功能，这在未来或许能促进一些功能性婴儿营养产品的发展。
α-乳清蛋白的其他生理功能包括：
1）α-乳清蛋白对于改善婴儿睡眠有一定作用。α-乳清蛋白中含高比例的色氨酸。色氨酸是血清素的前体，而血清素被认为是对于婴儿的睡眠有一定作用（徐秀，2006）[9]。更有一种说法认为，提高α-乳清蛋白的摄取量能改善受睡眠不佳困扰的成年人的睡眠质量。
2）α-乳清蛋白有特殊的益生元作用。（Masse and Steijins, 2002）与浓缩乳清蛋白和酪蛋白相比，摄取富含α-乳清蛋白的浓缩乳清蛋白可以提高小鼠盲肠和结肠中乳酸菌的数量[19]。
β-酪蛋白的其他生理功能包括：
1）β-酪蛋白能诱导巨噬细胞产生亚硝酸盐，具有抗菌效应。Otani和Futakami （1996）[20]的研究表明，β-酪蛋白能促进巨噬细胞产生亚硝酸盐，从而在新生儿和成人肠道内产生显著的抗菌效应。
2）β-酪蛋白对生物活性分子的传递起扮演分子伴侣的作用。分子伴侣被宽泛地定义为一种蛋白或多肽，能阻止生物活性蛋白(如菊粉，过氧化氢酶，溶菌酶)的热变性、化学变性或失去生物活性。据分析，β-酪蛋白的这种分子伴侣的特性可能是由它开放而具有弹性的二级结构带来的。
3）β-酪蛋白有矿物质传递作用。Kibangou等人（2005）[20]用两个实验模型，灌注小鼠肠的机体实验和体外Caco-2细胞培养模型，验证αs1-酪蛋白磷酸肽对铁的吸收和净吸纳量都比β-酪蛋白磷酸肽显著更低，说明β-酪蛋白和其酪蛋白磷酸肽（CPP）对铁吸收具有增强作用。Bouhallab等人（2002）得到了类似的结论[21]。他们发现当铁与β-酪蛋白络合时表现出了比葡萄糖酸铁更高的生物利用度。含高β-酪蛋白磷酸肽部分的组别表现出比α-酪蛋白组别更高的铁吸收率。
3、α-乳清蛋白+β-酪蛋白专利研究成果
伊利基于对中国母乳中α-乳清蛋白+β-酪蛋白的深入研究，开发了α-乳清蛋白与β-酪蛋白专属比例的婴儿配方奶粉。此研究成果 “含α-乳清蛋白和β－酪蛋白的婴儿配方奶粉及其制备方法” （专利号：ZL 2008 1 0241 156.3）于2012年11月21日荣获国家知识产权局颁发的发明专利证书，并于2014年荣获中国发明专利优秀奖。
在本专利中，婴儿配方奶粉在酪蛋白与乳清蛋白比例为60：40的基础上，强化了α-乳清蛋白和β-酪蛋白，使之达到母乳水平。强化了α-乳清蛋白，使之含量达到1 . 74g/100g，每100mL奶液中α-乳清蛋白的含量达到0.23g，达到了母乳水平，同时该发明在目前全球范围内首家采用了调整β-酪蛋白的技术，使产品中β-酪蛋白含量达到了2.3g/ 100g，每100mL奶中β一酪蛋白的含量达到0.3g，达到了母乳水平。
在与湖南省疾病预防控制中心合作进行的临床实验中，伊利采取随机双盲对照实验的方法，分别选用母乳和含有专利α-乳清蛋白和β-酪蛋白比例的婴儿配方奶粉喂养健康足月新生儿，并在婴儿入组时、喂养30天、60天及喂养试验后4个时间点进行调查研究。通过对生长发育指标（身长、头围、体重等）；行为发育指标；血清铁蛋白、C反应蛋白、维生素A、血红蛋白测定；粪便及尿液：性状、尿钙、粪便总脂、脂肪酸、肠道菌群；免疫球蛋白等5方面的数据和现象的研究，发现90天喂养结束后，按照专利强化了α-乳清蛋白和β-酪蛋白的婴儿配方奶粉在婴儿生长发育、行为发育、消化吸收和免疫力方面与母乳组均无显著差异。
同时，在与中山大学合作进行的临床实验中，伊利采取开放性对照实验的方法，分别选用母乳和含有专利α-乳清蛋白和β-酪蛋白比例的婴儿配方奶粉喂养健康足月新生儿，并在婴儿入组时（<14 天）、第 7 周龄和第 13 周龄进行三次调查。 通过测量身长、体重和头围， 3天父母日志及面对面访问方式调查婴儿喂养情况、睡眠习惯与健康状态等情况的方式，对婴儿的生长发育情况及舒适度进行了研究。发现，按照专利强化了α-乳清蛋白和β-酪蛋白的婴儿配方奶粉在婴儿生长发育（体重、身长、头围）及舒适度（啼哭行为、愉悦情况）方面与母乳喂养儿无差异。
该发明使婴配粉中的蛋白更加贴近母乳组成。
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