HMOs是人类母乳中的第三大固体组分，仅次于乳糖和脂肪，具有维持肠道微生态平衡、抑制肠道病原微生物感染、调节免疫反应、促进婴幼儿大脑发育等多种重要的生理作用。

HMOs由5种基本的单糖组成，分别是D-葡萄糖（D-glucose，Glc）、D-半乳糖（D-galactose，Gal）、N-乙酰氨基葡萄糖（N-acetylglucosamine，GlcNAc）、L-岩藻糖（L-fucose，Fuc）和唾液酸（sialic acid，Sia），所有的这些单糖通过不同的糖苷键与乳糖进行连接，从而形成HMOs的不同结构。其中N-乙酰神经氨酸（Neu5Ac）是唾液酸最主要的存在形式。每一种HMOs都含有一个乳糖在还原末端，并在这基础上以β-1,3或β-1,6键连接半乳糖β-1,3-N-乙酰氨基葡萄糖或者连接N-乙酰氨基乳糖延伸糖链，形成乳糖-N-四糖（lacto-N-tetrose，LNT）、乳糖-N-新四糖（lacto-N-neotetraose，LNnT）等核心结构。母乳低聚糖是众多低聚糖的复杂混合物，目前已分离和鉴定出200多个HMO结构。

HMOs具有以下功能：

（1）免疫调节作用。HMOs可以调节淋巴细胞细胞因子的产生，还可以减少免疫系统中选择素介导的细胞间相互作用，从而发挥免疫作用。

（2）调节婴儿肠道菌群组成。HMOs不易被上消化道消化吸收，能完整到达结肠，可为结肠细胞提供营养和能量。此外，较低pH值的肠道微环境也不利于有害菌群的生长，从而发挥益生元作用，调节婴儿肠道菌群。

（3）促进大脑发育。婴儿大脑的快速发育对营养物质的供应提出了极高的要求，含唾液酸基的神经节苷脂和含多聚唾液酸基的糖蛋白是大脑组织的重要成分，因而唾液酸基化的HMOs与神经发育及认知功能有关，有助于促进婴儿大脑发育。

（4）预防病原体粘附肠道。HMOs和黏膜细胞表面的糖链结构相似，可作为可溶性配体类似物，能够占据宿主细胞表面的结合位点，阻断病原体与上皮细胞的结合。未结合的病原体不能附着在细胞表面，会被排出体外，降低感染率。

（5）抗病毒活性。细菌和病毒感染的第1步是识别和结合肠黏膜上特定细胞的表面聚糖，唾液酸化和岩藻糖基化低聚糖含有与这些聚糖类似的结构单元。因此HMOs可以作为受体类似物，抑制病原体的黏附，从而防止感染。

在中国，2017年原国家卫生和计划生育委员会将N-乙酰神经氨酸批准为新食品原料。国家食品安全风险评估中心分别在2016年、2021年和2022年4月对2'-岩藻糖基乳糖食品营养强化剂发布过征求意见。2022年10月，对2'-岩藻糖基乳糖和乳糖-N-新四糖两种营养强化剂公开征求意见。2023年2月10日，再次对2’-岩藻糖基乳糖生产菌信息公开征求意见。

目前，HMOs已在多个国家/地区被批准使用，下表列举了部分国家/地区HMOs的批准情况。