人體腸道微生態(tài)系統(tǒng)的形成是一個動態(tài)過程。既往認為胎兒在母體內(nèi)是無菌的，腸道菌群的形成是從出生過程開始的，但近期的研究在健康足月兒的羊水及母親胎盤中檢測到某些細菌的DNA片段，說明在宮內(nèi)環(huán)境中腸道菌群已經(jīng)開始定植。嬰兒期是人體腸道菌群形成的重要階段，在這1年里，腸道從幾乎無菌狀態(tài)發(fā)展為與成人模式接近的微生態(tài)系統(tǒng)。影響腸道微生物定植的因素有很多，包括胎齡、出生體重、分娩方式、喂養(yǎng)方式以及飲食等，還包括抗生素應(yīng)用及周圍環(huán)境改變。其中喂養(yǎng)方式及飲食因素起到最為重要的作用。

母乳是嬰兒最好的營養(yǎng)品，HMO具有生物活性作用，在母乳中的含量僅次于乳糖和脂肪，達到5～12 g/L，由不同分子結(jié)構(gòu)和相對分子質(zhì)量大小的低聚糖組成。復雜的HMO成分導致其功能的多樣性，在免疫系統(tǒng)發(fā)育和神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育方面起著重要作用。

出生后母乳喂養(yǎng)的新生兒腸道菌群快速定植，首先定植的多為需氧菌及兼性厭氧菌，如腸桿菌、腸球菌和葡萄球菌；當氧氣耗盡后，厭氧菌開始定植，如擬桿菌、雙歧桿菌和梭狀芽孢桿菌。配方乳喂養(yǎng)的嬰兒沒有這個過程，其菌群定植模式也不同。母乳喂養(yǎng)促進新生兒腸道分歧桿菌定植的事實，提示人乳成分在調(diào)節(jié)生命早期腸道菌群定植的重要性。人乳中小分子多聚糖不會被人體腸道分解，但可被長分歧桿菌、短雙歧桿菌等益生菌水解作為營養(yǎng)物質(zhì)使用，促進其繁殖。這些小分子多聚糖就是益生元，促進腸道益生菌定植。

由于母乳HMO極其復雜，完全模擬其成分和結(jié)構(gòu)還需要更多研究，目前只能選擇某些低聚糖添加于嬰幼兒配方乳中。Moro等2002年觀察了90名足月兒，試驗組分別隨機給予9∶1混合短鏈GOS(scGOS)和長鏈FOS(lcFOS)，分別為每100毫升0.4和0.8 g，對照組給予普通配方乳，共喂養(yǎng)4周；結(jié)果顯示試驗組比對照組糞便中的雙歧桿菌和乳桿菌數(shù)量更多，糞便變得更軟，且與劑量成正相關(guān)。其后的一系列相關(guān)研究提示，添加scGOS∶lcFOS(9∶1)每100毫升0.4或0.8 g的配方乳喂養(yǎng)的嬰幼兒，腸道菌群無論是屬水平還是種水平，組成成分與母乳喂養(yǎng)兒相似。另外一項給予健康足月兒含4 g/L多聚葡萄糖(PDX)和GOS(1∶1)配方乳的研究顯示，喂養(yǎng)60 d后，嬰兒腸道內(nèi)雙歧桿菌含量可顯著增加，其結(jié)果與母乳喂養(yǎng)組相似。

益生元在結(jié)腸通過菌群發(fā)酵，產(chǎn)生短鏈脂肪酸等，這些代謝產(chǎn)物可以影響腸道pH值。母乳喂養(yǎng)的嬰兒糞便中的短鏈脂肪酸以乙酸和乳酸為主，源自雙歧桿菌發(fā)酵，配方乳喂養(yǎng)兒則以丙酸和丁酸為主。廣州益生元的運用可以使配方乳喂養(yǎng)兒表現(xiàn)出與母乳喂養(yǎng)兒相似的短鏈脂肪酸和pH值。