技术 · 农业食品系统 / 食品与替代蛋白
母乳低聚糖（HMO）
由工程化大肠杆菌或酵母生产的精密发酵母乳低聚糖——2'-岩藻糖基乳糖、LNnT及唾液酸化糖——为婴儿配方奶粉中的双歧杆菌提供营养并阻断病原体附着，如今正从婴儿营养领域扩展至成人肠道健康补充剂。
1 · 带来什么
母乳低聚糖（HMO）是复杂碳水化合物，是母乳中含量第三大的固体成分（仅次于乳糖及脂质），在婴儿上消化道内大部分未被消化即通过，转而作为选择性底物，为有益的婴儿双歧杆菌提供营养并阻断病原体附着于肠道上皮。工业合成通过精密发酵实现，使用基因工程改造的非致病性大肠杆菌K-12菌株，以及酿酒酵母及乳酸克鲁维酵母等酵母。DSM-Firmenich旗下Glycom部门持续将其HMO产品组合拓展至亚洲，于2026年3月宣布在中国、马来西亚及泰国获得新的监管批准，涵盖Glycare 3SL 9001（3’-唾液酸乳糖）以及用于婴儿营养的额外2’-FL/DFL、LNT及6’-SL钠盐产品。皇家菲仕兰配料公司（FrieslandCampina Ingredients）为其Aequival 2’-FL成分在泰国获得监管批准，将其应用范围从面向年长儿童的调味乳饮料拓展至婴儿及较大婴儿配方奶粉。Glycosyn于2024年12月宣布其商业化高效价HMO生产菌株及涵盖益生元、抗炎及抗感染用途的知识产权可供许可，相关菌株已在大规模发酵条件下针对2’-FL、LNT、3’-SL及6’-SL完成验证。Novonesis正将HMO从婴儿营养拓展至一般成人健康领域，通过软糖、饮料、粉剂及补充剂形式瞄准免疫、代谢及肠道健康应用，并依托一项涵盖体外、体内、肠道模型及人体临床测试的内部研究项目。
母乳低聚糖的关键方向：
- 岩藻糖基转移酶菌株工程： 将L-岩藻糖基转移酶基因（通常来自幽门螺杆菌或盘基网柄菌）插入生产菌株，以合成2’-FL等岩藻糖基化HMO。
- 唾液酸转移酶菌株工程： 插入唾液酸转移酶基因并优化CMP-Neu5Ac（唾液酸供体）合成途径，以生产3’-SL及6’-SL等唾液酸化HMO。
- 乳糖操纵子敲除： 从生产菌株基因组中移除lacZ、lacY及lacA基因，使细菌无法降解作为受体的乳糖，从而将其专门用作糖基附着的底物。
- 无内毒素下游纯化： 多阶段超滤、离子交换脱盐及活性炭处理，去除细菌内毒素及残留DNA以达到食品级纯度。
行业价值链#
[工程化生产菌株] ──> [精密发酵] ──> [基于膜的下游纯化]
│ │ │
（大肠杆菌K-12/ （乳糖+葡萄糖 （过滤、内毒素
酿酒酵母） 作为底物） 捕获、脱盐、活性炭）
│
[婴儿配方奶粉/膳食补充剂] <── [干燥与结晶] <── [蒸发与浓缩]
价值链层级#
| 层级 | 描述 | 关键输入/输出 |
|---|---|---|
| 菌株工程 | 在生产细胞中构建并优化糖供体合成的代谢途径及外源糖基转移酶的表达。 | 输入： 基因组编辑工具、表达盒。 输出： 稳定的HMO生产工程菌株。 |
| 发酵 | 在好氧发酵罐中，通过持续供给乳糖（受体）及葡萄糖/甘油（能量/碳源）进行受控的HMO生物合成。 | 输入： 乳糖、葡萄糖、盐类、菌株接种物。 输出： 含胞外HMO的发酵液。 |
| 生物量分离 | 对发酵液进行离心及微滤，在下游膜处理前完全去除生产菌株细胞。 | 输入： 发酵液、离心机、微滤装置。 输出： 无细胞的澄清HMO溶液。 |
| 下游纯化 | 超滤去除菌株蛋白质及DNA，离子交换树脂脱矿，活性炭脱色。 | 输入： 澄清HMO溶液。 输出： 脱盐、纯化、不含内毒素的HMO溶液。 |
| 结晶 | 将纯化溶液真空浓缩至过饱和状态，并使目标HMO从残留游离乳糖中选择性结晶。 | 输入： 纯化HMO浓缩液。 输出： 超纯HMO结晶分离物。 |
| 干燥与包装 | 在无菌条件下对结晶分离物进行喷雾干燥或重新溶解/干燥，随后包装用于B2B分销。 | 输入： HMO结晶分离物、喷雾干燥机。 输出： 白色、高纯度（>95%-98%）、可供发运的细晶体粉末。 |
该行业的跨领域技术：
- 核苷酸糖代谢工程： 优化胞内GDP-L-岩藻糖合成途径（从头途径及补救途径），以维持高乳糖岩藻糖基化速率。
- 下游脱盐与离子交换： 多阶段膜电渗析及离子交换色谱系统，从发酵溶液中完全去除盐类、痕量核酸及内毒素。
- 外排转运蛋白工程： 在生产细胞中基因插入特定膜转运蛋白，主动将合成的HMO从细胞质输出至培养基中，从而无需进行细胞裂解。
2 · 替代什么 6 · 按行业匹配
| D1E2 | 以微藻 omega-3 油（DHA/EPA）替代鱼油和磷虾油 替代: 用于 omega-3（食品、补充剂、婴儿配方奶粉）的野生捕捞鱼油和南极磷虾油，以及水产饲料中的部分鱼油；溶剂萃取鱼油浓缩物 | FOOD |
| D1E– | 以发酵和藻类食用色素替代偶氮染料（柠檬黄、日落黄）和二氧化钛 替代: 偶氮食用色素——柠檬黄（E102）、日落黄（E110）、偶氮玉红（E122）、胭脂红（E124）、诱惑红（E129）；需要白色时使用的二氧化钛（E171） | FOOD |
| D3E– | 以发酵法生产维生素（B2、B12、C 路线），替代多步化学合成 替代: 化学合成维生素——维生素 C 的莱氏法（六步化学反应加一步发酵）、化学法 B2（已淘汰）、化学法 B12（实际上不可行，需60多步）；有发酵路线时的合成维生素 D/烟酸 | FOOD |
| D3E2 | 以细菌发酵生产谷氨酸和味精，替代蛋白质水解和化学合成 替代: 盐酸水解小麦面筋或大豆蛋白（1909年至1960年代）；以丙烯腈为原料的化学合成（日本，1960年代至1973年） | FOOD |
| D3E– | 奶酪生产以发酵法凝乳酶替代小牛皱胃酶 替代: 天然小牛皱胃酶（取自肉用犊牛皱胃的提取物）；部分因苦味问题而使用的微生物/霉菌凝乳剂 | FOOD |
| D1E3 | 以发酵和植物源甜味剂替代阿斯巴甜、糖精和三氯蔗糖 替代: 饮料和乳品中的人工高倍甜味剂——阿斯巴甜（2023年起列为 IARC 2B 类）、糖精、三氯蔗糖、安赛蜜；部分糖需求（按 FI 系列的热量逻辑） | FOOD |
3 · 如何实施 6 步
- 1菌株代谢工程菌株与细胞系构建一种大肠杆菌K-12菌株，移除乳糖酶基因（lacZ）并插入α-1,2-岩藻糖基转移酶基因；优化由果糖-6-磷酸合成GDP-L-岩藻糖的酶（从头途径）的表达，以在细胞质中建立充足的岩藻糖供体池。谁能完成这一步 自动匹配✓ FSSC 22000 ✓ ISO 22000“It specializes in synthetic biology, focusing on the research, development, and industrialization of microbial biomass proteins and recombinant milk proteins.”Esco Aster 新加坡✓ FSSC 22000 ✓ ISO 22000 5,000 L 工业规模“Platform and capabilities: end-to-end support from discovery to market approvals, with services spanning cell line creation, GMP/MO handling, CMC/PD/AD, MSAT …”Amano Enzyme 日本“Core technology centers on microbial enzyme discovery and production using strain screening (20,000+ strain library), classical mutagenesis/GMO/protein engineering, and …”
- 2好氧补料分批发酵发酵与培养该过程在高度通气、加压的发酵罐中进行，以最大化供氧；持续供给葡萄糖作为能量来源；达到足够的生物量浓度后，向培养基中引入乳糖（受体）；细菌主动将乳糖转运至细胞内，在此处酶促岩藻糖附着形成2’-FL，随后通过外排转运蛋白输出至细胞外。谁能完成这一步 自动匹配✓ FSSC 22000 ✓ ISO 22000 500 m3“Technology: microbial fermentation with ~500 m3 fermentation capacity; 15+ patents; developed/upscaled probiotic production technologies.”✓ FSSC 22000 ✓ ISO 22000“With expertise in both biomass fermentation and precision fermentation, Changing Bio produces tasteful and versatile non-GMO mycoproteins, as well as a series of dairy proteins, …”TurtleTree 新加坡工业规模“At TurtleTree, we are pioneering the future of health with our breakthrough product, LF+: the world’s first vegan lactoferrin created through cutting-edge precision fermentation …”“Sophie's BioNutrients is a food technology company that produces sustainable, plant-based protein ingredients by fermenting microalgae in bioreactors.”
- 3超滤（生物量分离）纯化与下游发酵液经离心机及微滤系统处理，实现细菌细胞的完全分离；所得澄清溶液进入超滤级联系统（5-10千道尔顿膜），去除溶解的蛋白质、酶及生产菌株的残留核酸片段。谁能完成这一步 自动匹配✓ FSSC 22000 ✓ ISO 22000 500 m3“Development of robust, scalable fermentation and downstream processing (production and recovery/yield optimization).”Esco Aster 新加坡✓ FSSC 22000 ✓ ISO 22000 5,000 L 工业规模“Adherent cell culture and downstream processing: commercialized Tide Motion bioreactor platform (MiniTide to TideXcell) with closed automated cell harvesting and single-use …”
- 4内毒素吸附与树脂脱盐糖溶液通过阳离子及阴离子交换树脂柱进行脱矿，随后通过一层颗粒活性炭，选择性吸附色素、副产代谢物及痕量脂多糖内毒素，实现溶液的完全澄清。
- 52'-FL的选择性结晶纯化与下游纯化后的2’-FL溶液在多效真空蒸发器中浓缩至过饱和状态；加入晶种，经受控冷却使超纯2’-岩藻糖基乳糖结晶析出，从而将目标产物与母液中残留的游离乳糖分离。谁能完成这一步 自动匹配✓ FSSC 22000 ✓ ISO 22000 500 m3“Development of robust, scalable fermentation and downstream processing (production and recovery/yield optimization).”Esco Aster 新加坡✓ FSSC 22000 ✓ ISO 22000 5,000 L 工业规模“Adherent cell culture and downstream processing: commercialized Tide Motion bioreactor platform (MiniTide to TideXcell) with closed automated cell harvesting and single-use …”
- 6喷雾干燥与大袋包装纯化与下游现场应用与服务结晶物质重新溶解于去离子水中，并在无菌ISO D级洁净条件下进行喷雾干燥；干燥后纯度超过98%、水分低于4%的2’-FL细晶体粉末，装入内衬聚乙烯薄膜的密封B2B牛皮纸袋中，发运至婴儿配方奶粉生产商。谁能完成这一步 自动匹配✓ FSSC 22000 ✓ ISO 22000 500 m3“Development of robust, scalable fermentation and downstream processing (production and recovery/yield optimization).”Esco Aster 新加坡✓ FSSC 22000 ✓ ISO 22000 5,000 L 工业规模“Adherent cell culture and downstream processing: commercialized Tide Motion bioreactor platform (MiniTide to TideXcell) with closed automated cell harvesting and single-use …”
4 · 谁来交付
匹配的供应商 (自动匹配)
| Novonesis | 丹麦 | 生产商 | 运营中 |
| dsm-firmenich | 瑞士 | 生产商 | 运营中 |
| TurtleTree | 新加坡 | 生产商 | 运营中 |
| Shandong Bailong Chuangyuan (BLD Bio) | 中国 | 研究机构 | 运营中 |
| Perfect Day | 美国 | 生产商 | 运营中 |
| Zero Cow Factory | 印度 | 生产商 | 运营中 |
服务与供货目录 2 · 付费服务
上游发酵与细胞培养 · 合同生产（CMO/CDMO/委托加工）
领先企业与机构（摘自简报）
| 公司/机构 | 国家 | 核心产品/平台 | 技术特点 | 2026年状态 |
|---|---|---|---|---|
| DSM-Firmenich（Glycom） | 🇨🇭 瑞士 | Glycare 3SL 9001、2’-FL/DFL、LNT、6’-SL | 亚洲新监管批准（2026年3月） | commercial |
| Novonesis | 🇩🇰 丹麦 | 成人健康HMO产品形态 | 拓展至软糖、饮料、粉剂（2026） | commercial |
| 皇家菲仕兰配料公司 | 🇳🇱 荷兰 | Aequival 2’-FL | 泰国婴儿/较大婴儿配方奶粉批准 | commercial |
| Glycosyn | 🇺🇸 美国 | 可授权HMO生产菌株 | 高效价2’-FL/LNT/3’-SL/6’-SL知识产权（2024） | commercial |
5 · 法规与市场准入
进入俄罗斯/欧亚经济联盟: FOOD · 俄罗斯联邦消费者权益保护和公益监督局 / 欧亚经济联盟
符合性声明；新型或特殊配料须办理国家注册证书（SGR），30个日历日内（另需检测）
仅供参考，非法律意见——请针对您的产品确认流程。 (2026-10-06)
符合性声明；新型或特殊配料须办理国家注册证书（SGR），30个日历日内（另需检测）
仅供参考，非法律意见——请针对您的产品确认流程。 (2026-10-06)
美国
美国在HMO消费量以及对其对婴儿健康乃至成人代谢稳定性、认知功能及肠道健康影响的临床研究深度方面均处于领先地位。
FDA GRAS批准、Similac/Enfamil采用HMO、Glycosyn可供许可的生产菌株#
- FDA GRAS批准： 美国是首个批准HMO商业使用的国家，FDA已对来自全球领先生产商的2’-FL、LNnT、3-FL、LNT、3’-SL及6’-SL发布GRAS（公认安全）认定。
- 大规模婴儿配方奶粉采用： 美国主要婴儿配方奶粉品牌（雅培的Similac、利洁时的Enfamil）已将其高端产品线全面转向强制添加2’-FL及HMO混合物的配方，使其保护特性更接近母乳喂养的黄金标准。
- Glycosyn可供许可的菌株： 于2024年12月宣布其商业化高效价HMO生产菌株及涵盖益生元、抗炎及抗感染用途的知识产权可供许可，相关菌株已在大规模发酵条件下针对2’-FL、LNT、3’-SL及6’-SL完成验证。
欧盟
欧盟是全球领先的HMO研究及合成研发中心，在丹麦及荷兰拥有成熟的科研及生产基地。
DSM-Firmenich的亚洲监管拓展、皇家菲仕兰的Aequival批准、EFSA的六种HMO混合物授权#
- DSM-Firmenich的亚洲监管拓展： 其旗下Glycom部门持续将HMO产品组合拓展至亚洲，于2026年3月宣布在中国、马来西亚及泰国获得新的监管批准，涵盖Glycare 3SL 9001（3’-唾液酸乳糖）以及用于婴儿营养的额外2’-FL/DFL、LNT及6’-SL钠盐产品。
- 皇家菲仕兰的Aequival批准： 为其Aequival 2’-FL成分在泰国获得监管批准，将其应用范围从面向年长儿童的调味乳饮料拓展至婴儿及较大婴儿配方奶粉，使其成为泰国同时提供HMO及低聚半乳糖（GOS）益生元的领先供应商。
- EFSA的六种HMO混合物授权： 欧盟所有新型低聚糖均须依据新食品法规接受最严格的安全评估程序；2025-2026年度，EFSA批准了一款涵盖六种关键HMO（2’-FL、3-FL、LNT、LNnT、3’-SL、6’-SL）的扩展混合物，用于婴儿及特殊成人营养。
中国
中国是全球最大且增长最快的HMO目标市场，国家卫生政策直接驱动国内婴儿配方奶粉强化标准。
2023年国家卫健委批准里程碑、2026年2月3’-SL批准、国内发酵代工建设#
- 2023年国家卫健委批准里程碑： 中国国家卫生健康委员会于2023年10月正式批准将2’-FL及LNnT用作婴儿配方奶粉的营养强化剂，引发所有主要中国婴儿配方奶粉品牌立即启动生产。
- 2026年2月3’-SL批准： 国家卫健委于2026年2月迈出进一步监管步伐，正式批准唾液酸化低聚糖3’-唾液酸乳糖用于婴儿营养，鉴于唾液酸在婴儿神经连接形成及大脑发育中的关键作用。
- 国内发酵代工建设： 中国生物技术公司正积极开发用于发酵法HMO生产的高技术国内代工厂，已成功开发并认证用于2’-FL合成的自主大肠杆菌菌株，以降低对西方生产商进口原料的依赖。
6 · 资金：招标与资助
| 资助 | 人类能力持续增强、恢复与维持计划 Air Force -- Research Lab · 美国 | 2044年8月22日 6520 天 |
| 资助 | 从“同一健康”视角研究生态系统和野生物种健康：面对现有和新出现的压力因素，预测其对人类健康的影响 European Commission · 欧盟 | 2027年9月22日 341 天 |
| 资助 | 精神疾病新型试验药物或神经调控器械干预的首次人体和早期临床试验（U01，须开展临床试验） National Institutes of Health · 美国 | 2027年10月15日 364 天 |
| 资助 | 非洲联盟-欧盟粮食与营养安全及可持续农业伙伴关系（FNSSA） European Commission · 欧盟 | 2027年9月23日 342 天 |
公共研发项目 1
名称中包含该技术的公共资助研究项目（美国NSF；欧盟、英国等资助方经OpenAIRE）。按标题匹配，未经人工审核；金额为资助方币种。 全部项目 →
| 2019 | CAREER: Bioorganic Investigation of Human Milk Oligosaccharide Modulation of Group B Streptococcus NSF · 1847804 | 1,140,000 USD |
7 · 技术栈与创新
HMO合成是代谢工程及复杂下游加工的典范：
- 基因通路构建：
- 岩藻糖基化HMO（如2’-FL）需将L-岩藻糖基转移酶基因（通常来自幽门螺杆菌或盘基网柄菌）插入宿主细胞（大肠杆菌）；唾液酸化HMO（3’-SL、6’-SL）需要唾液酸转移酶基因及优化的CMP-Neu5Ac供体合成途径；阻止降解需完全移除乳糖操纵子基因（lacZ、lacY、lacA），使生产菌株将进入的乳糖专门用作受体底物，而非将其降解。
- 先进的下游纯化：
- 大肠杆菌中的细菌合成存在内毒素（细胞壁脂多糖）污染风险；实现食品安全需经过多轮纳米孔膜过滤（孔径小于1千道尔顿，超滤）及在具有受控孔径分布的专用活性炭上进行吸附，确保完全不含内毒素及菌株DNA痕迹。
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- Dsm firmenich 生产商 核实于 2026-03-05 · 未保存链接
- Frieslandcampina ingredients 生产商 核实于 2026-06-23 · 未保存链接
- Glycosyn 生产商 核实于 2026-05-14 · 未保存链接
- Novonesis 生产商 核实于 2026-01-22 · 未保存链接