淺議乳清蛋白

淺議乳清蛋白
作者：中國/李新情

摘要：本文介紹了乳清蛋白含有的多種生物活性物質及其功能特性；論述了乳清蛋白作為一種理想的營養保健食品在運動營養、醫療保健和食品加工等方面將發揮越來越重要的作用，發展前景極其廣闊。

關鍵詞：乳清蛋白 主要成分 功能特性 應用


一、乳清蛋白的概況

乳清蛋白是一類利用現代先進工藝從牛奶中提取出來的蛋白質，它易消化吸收、具有很高的代謝效率和生物學價值。牛奶的組織中87%是水分，13%是固體，其中的37%是乳糖，30%是脂肪，27%是乳蛋白，6%是灰分礦物質。乳蛋白中只有20%是乳清蛋白，80%都是酪蛋白。生產工藝可影響乳清蛋白的功效，低溫、膜超濾技術提取的未變性乳清蛋白的活性和功效最佳。隨著新技術不斷開發其多功能的乳清濃縮蛋白（WPC）和乳清分離蛋白（WPI）已經成為普及使用的功能性食品配料。利用牛奶生產乾酪時所得的一種天然副產品——乳清經過澄清、超濾、二次過濾、乾燥等過程後就得到WPC。[1] WPI是在WPC的基礎上經過進一步的工藝處理得到的高純度乳清蛋白，純度可達90%以上，但其價格昂貴，是WPC的2-3倍。但是它更容易消化吸收。

二、乳清蛋白的主要成分及其功能特性[2]

乳清蛋白的基本成分同牛奶，但各成分比例不同。依過濾程度不同，蛋白濃度從30%-80%不等。乳清蛋白主要的蛋白質成分有β-乳球蛋白（48%）、α-乳白蛋白（19%）、蛋白酶-胨（20%）、免疫球蛋白(8%)、牛血清白蛋白(5%)，此外還含有一些具有生物活性或保健特性的微量成分，如乳鐵蛋白、乳過氧化物酶、溶菌酶、酪蛋白巨肽、脂肪球膜蛋白、生長因子等也能從乳清蛋白中分離出來。正是這些成分提供了乳清蛋白卓越的應用價值。

（一）、β-乳球蛋白

β-乳球蛋白是乳清蛋白的主要成分，它具備最佳的氨基酸比例，支鏈氨基酸含量極高。支鏈氨酸是必需氨基酸，包括亮氨酸、纈氨酸、異亮氨酸，其中生物效應強的是亮氨酸，可作為谷氨酰胺的基質物，也可直接做細胞燃料。研究證實支鏈氨基酸對促進蛋白質合成和減少蛋白質分解起著重要的作用。亮氨酸及其氧化產物也能抑制蛋白質水解酶活性，有利肌肉蛋白質合成，使瘦體重增加。在耐力運動過程中支鏈氨基酸能阻斷色氨酸進入大腦屏障轉換為5-羥色胺,從而增強中樞抗疲勞能力。據最近在北卡羅納州大學的東南食品研究顯示，β-乳球蛋白能夠對脂溶性營養素如維生素A和維生素E進行預結合，這些脂溶性維生素必須使用溶劑或載體才能添加到食品中，其用於強化脫脂食品方面對生產商來說是一項挑戰，這項研究有助於進一步拓展乳製品、焙烤食品、運動營養飲料的發展前景。

（二）、α-乳白蛋白

α-乳白蛋白也是必需氨基酸和支鏈氨基酸的極好來源，它是一種天然的乳清蛋白，也是唯一能與金屬包括鈣結合的乳清蛋白成分。最近的研究更發現，它可能具有抗癌功能。此外，從牛奶分離出來的乳白蛋白在氨基酸比例結構方面，以及在功能特性上與人乳都非常相似的，使α-乳白蛋白在嬰兒配方食品中得到廣泛應用。臨床研究顯示，富含α-乳白蛋白的嬰兒配方奶粉是安全的。

（三）、免疫球蛋白

牛奶中的免疫球蛋白與人乳免疫球蛋白有相同的特性，也具有抗人類疾病的活性。而且，這些活性有對抗蛋白酶的水解作用，能夠完整地進入近端小腸，起到保護小腸粘膜的防禦功能。

（四）、乳鐵蛋白

乳鐵蛋白含量雖低，但生物活性高。體現在以下幾個方面：

1、抗細菌性：乳鐵蛋白能夠牢固地與鐵結合，使之不能被細菌利用，有報道指出，乳鐵蛋白對幾種人體病毒有抵抗作用；2、鐵質轉移：鐵飽和的乳鐵蛋白是膳食中鐵質轉移的一種有效形式。許多營養食品配方如嬰兒食品、運動飲料、婦女食品等，常採用乳鐵蛋白來改善體內鐵質的平衡；3、促進細胞生長，提高免疫力：乳鐵蛋白能促進腸道的細胞生長，也能使腸道的消化功能恢復正常。最近有研究發現，乳鐵蛋白能刺激人體免疫系統細胞，可作為老年人或免疫功能低下人群的補充劑；4、抗氧化性：乳鐵蛋白具有結合和轉移能催化過氧化物自由基生成的游離鐵和其它二價金屬離子的能力，因而能有效地抑制由金屬離子催化的氧化過程。5、抑制游離基形成：用來清除催化為游離形成過多的鐵，以預防氧化所帶來的各種危害。

綜全而言，乳鐵蛋白是一種在乳製品和其他含有有益生菌菌種的藥品中提供保健作用的功能性配料。

（五）、非蛋白成分

除蛋白質外，乳清蛋白中還含有一些非蛋白成分如乳過氧化物酶和生長因子。

1、乳過氧化物酶

乳過氧化物酶是一種天然殺微生物和抗菌劑。它通過酶反應來殺死或是廣譜微生物失活，能抑制某些革蘭氏陰性細菌（包括大腸桿菌和某些沙門氏菌）和革蘭氏陽性細菌。這個酶反應還包括兩個協同因子過氧化氫和硫氰酸鹽離子，它們與乳過氧化物酶一起組成乳過氧化物酶系統，其熱穩定性相當高。近來，乳過氧化物酶已被應用到酸奶中，以防止其在貯存時所產生的酸化作用，產品的組織也顯得更軟、更滑。

2、生長因子

生長因子是一組乳清成分的總稱。已證實這些因子能夠在慢性非治療傷口如糖尿病潰瘍傷口修復中促進細胞生長。在最來的一項研究中發現，攝入乳清蛋白能減少因化學藥物療法而造成的小腸損害，表明乳清蛋白能修復腸道粘膜炎症的臨床實驗。

三、乳清蛋白的營養價值[3]

乳清蛋白的膽固醇、脂肪、和乳糖含量低，易消化，易吸收，與其它所有蛋白質之比，具有最高的生物利用價值。由於乳清蛋白的高營養值，它可以作為蛋白強化劑，與低功能的植物蛋白復合使用，可改善植物蛋白（P.E.R）低的缺點,提高蛋白質的利用率。乳清蛋白的功效值（P.E.R）＞3.0，超過酪蛋白,僅次於雞蛋蛋白。營養學上通常將功效＞2.5的蛋白質稱為優質蛋白質。乳清蛋白含有人體必需的全部九種必需氨基酸，並且含量已大於FAO/WHO提出的幼兒和成人建議值。必需氨基酸之間的配比也較為適宜，作用也很突出，如：

（一）、普通營養價值

1、易消化的優質蛋白——提供額外能量，節約體內蛋白質；

2、富含半胱氨酸和蛋氨酸——這些含硫氨基酸能維持人體內抗氧化劑的水平，並在細胞分裂時盡量穩定DNA；

3、賴氨酸和精氨酸含量高——會刺激合成代謝激素或肌肉生長刺激因子的分泌與釋放，因而刺激肌肉生長和機體脂肪降低；

（二）、運動營養價值

1、亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸等支鏈氨基酸含量豐富——這對運動員骨骼肌的能量供應，肌肉合成以及延緩中樞疲勞均有極大的幫助；

2、含谷氨酸——有助於肌糖元更新並防止因過度訓練導致的免疫功能下降；

3、生物可利用鈣的良好來源——減少運動期間發生骨折並防止雌性激素不足的女運動員發生骨質散失；

（三）、乳清蛋白與其它蛋白營養價值相比較

據測定,乳清蛋白的生物利用價值比許多其他高質量的膳食蛋白（如蛋、牛奶或大豆）都要高。見如下表一、表二。

表一、乳清蛋白與其它蛋白營養價值的比較

（一）、在運動營養方面的應用

運動員對蛋白質的需求是不言而喻的，但需求量與訓練水平、運動類型、持續時間及強度有關。美國膳食委員會（ADA）已經報道，一般運動員每天（每千克體重）1.5克的蛋白質補充已經足夠了，但對於健美、舉重、摔跤等力量型運動員來說，則至少要（每千克體重2.0g）,由於沒有一種蛋白質可被完全利用的，人們就只好加大攝入量，但過多的蛋白攝入會增加器官的代謝壓力，因此只有優質蛋白才符合需要。

理想的運動蛋白質應滿足的標準為：必需氨基酸和非必需氨基酸之間平衡良好；支鏈氨基酸含量豐富；脂肪膽固醇含量低。根據上述乳清蛋白的營養價值可知乳清蛋白完全具備了上述優點。

（二）、在醫療保健方面的應用

由於乳清蛋白的生理功能得到進一步研究和開發，納米破碎後的乳清蛋白或多肽，使人體更易吸收，更能提高其現有的功能和作用，增強對人體的保健功效。現在越來越多的研究成果應用到改善和提高人體健康方面。

1、抗菌和抗病毒

以前認為，乳清蛋白中乳鐵蛋白的抗菌作用主要在體內清除部分致病菌生長所需要的鐵離子（清除腸道內的鐵離子），而牛乳鐵蛋白及其在體內被消化產生的乳鐵運轉蛋白可直接破壞革蘭氏陰性菌的外層細胞壁，導致細胞的完整性破壞，最終死亡。乳鐵運轉蛋白的抗菌作用比乳鐵蛋白更強烈，它可以抑制多種致病菌的生長繁殖，如大腸桿菌、腸炎沙門氏菌、肺炎克雷伯氏菌和空腸彎曲桿菌等。乳鐵蛋白還用於預防多種病毒的感染，包括細胞巨化病毒、流感病毒、輪狀病毒和C型肝炎病毒等。

2、調節免疫功能和抗氧化作用

經體外細胞培養試驗和動物體內試驗發現，乳清蛋白可提高機體非特異性和特異性免疫反應，可阻止化學誘發性癌症的發生，而且還能有效地減慢機體組織發生氧化的壓力。乳清蛋白對免疫功能有促進作用的原理及抗氧化作用機理都與其富含半胱氨酸和谷氨酸有關，這兩種氨基酸都是體內合成谷胱甘肽的前提。當攝入富含上述兩種氨基酸的乳清蛋白後，能提高機體組織內谷胱甘肽的濃度，而谷胱甘肽是體內游離基的 「清道夫。」

3、降低血脂

經動物實驗，攝入乳清蛋白多的大鼠血漿和肝臟內膽固醇水平明顯降低，同時血漿內甘油三脂的水平也有相似的改變。另外，研究表明，乳鐵蛋白可阻止結合有膽固醇的脂類在巨噬細胞內沉積，從而防止粥樣硬化的發生，該研究成果在醫藥領域得到了充分應用。

4、在特殊人群中的應用
（1）、嬰兒
以乳清蛋白為基礎生產的食品對那些不耐受乳蛋白主要是酪蛋白的嬰兒大有幫助。中國營養學專家一致認為，提高嬰兒配方奶粉中ａ-乳清蛋白酶含量對嬰兒成長大有裨益。因為這樣能供給嬰兒更接近母乳的氨基酸組合，提高蛋白質的生物利用度，從而降低了蛋白質的總量，有效降低了腎臟負擔。而且ａ-乳清蛋白酶含有調節睡眠的神經遞質，有助於嬰兒的睡眠，進而促進嬰兒的大腦發育。[4]
（2）、老年人
乳清蛋白尤其適合於生產老年人食品。乳清蛋白可通過支持生長的物質，幫助因意外傷害或手術創傷的組織迅速恢復，增強免疫功能以及調節平滑肌的功能從而有利於消化道健康等作用機理，來提高老年人晚年的生存質量。因為乳清蛋白中含有免疫球蛋白、乳球蛋白和牛血清白蛋白，故能提高老年人機體的免疫力，延長其的壽命。
（3）、其它
此外，乳清蛋白還有許多其他的促進人體健康的用途，包括維持骨骼發育與健康，抗腫瘤，促使脂肪分解，從而抑制飢餓感的產生，達到控制體重的目的。
（三）、在食品加工中的應用[5]
在食品工業中,由於乳清蛋白具有很多獨特的功能特性（如溶解性、持水性 - 吸水性、成膠性、粘合性、彈性、攪打起泡性和乳化性等）合理利用這些功能特性能夠使食品的品質大大改善,因此也得到了廣泛的應用。
1、冷凍食品
如在冷飲冰淇淋生產中，它作為廉價的蛋白質來源，也可用於替代脫脂乳粉降低產品的成本。它良好的乳化性，對冰淇淋混合料體系的粘度、凝凍性非常有益，尤其在低脂產品中更可大幅度改良口感、質地，在高級冰淇淋中不僅是奶粉的優良替代品，而且賦予冰淇淋非常清新的乳香味。
2、焙烤食品
如麵包、甜餅、曲奇等生產中可利用乳清蛋白，增大麵包的體積，提高水分含量，使麵包更加柔軟，特別是添加含鈣量低的乳清濃縮蛋白，這一效果尤為突出。在蛋糕體系中，利用WPC代替雞蛋，可以提高蛋白糊的硬度和粘度，因此就可以防止膨鬆劑產生的CO2逸出。在曲奇和軟質曲奇加工中，WPC除可作為雞蛋的替代物外，它還用於改善全脂和低脂曲奇的顏色和咀嚼性，是一種非常經濟的乳固體來源。
3、發酵乳製品
乳清蛋白還應用於酸奶等發酵乳製品的生產中，常用的低鹽乳清蛋白不但不會影響發酵和風味，而且起到一個很好的作用，即在保質期內可以減緩酸奶的分層和乳清的析出。經過適當的熱處理，強化WPC的酸奶具有更高的粘度和更好的持水性，還可以減少胃酸對益生菌和乳糖酶的破壞，增強腸道酶的活性。
4、肉類製品
添加乳清蛋白能促進肉中蛋白質與水結合，還能幫助肉類製品形成膠態和再成形。在火腿腸中加入含蛋白質10%以上的乳清溶液，能控制水分和脂肪的損失，防止在烹調時增加烹調後肉製品的重量和風味。在香腸中加入乳清蛋白可幫助其中脂肪乳化，防止脂肪分離和聚集。

五、乳清蛋白的發展現狀

隨著人們對營養、保健和衛生的愈加重視，對功能性食品的需求呈激增的趨勢，生產商家紛紛開發具有營養和功能性特點的新產品，乳清蛋白就是其中最優秀代表。功能食品市場正處於迅速增長的階段，特別是亞洲和北美，在拉丁美洲也已開始嶄露頭角。
近期的科學研究中，乳清蛋白對人類在不同年齡階段及特殊人群的保健作用成為研究的重點並取得了突破。數年前，僅有少數幾種乳清衍生製品上市，如甜乳或酸乳清，變性及濃縮乳清產品。到目前為止，估計有35種以上不同種類的乳清衍生產品應用於食品、飼料、醫藥和化妝品工業中。最近，乳清蛋白的生理功能特性的應用概念被提出來，乳品便成了開發功能性食品的來源，市場上也已出現了一系列從乳清獲取的功能性和生物活性配料來豐富了食品工業。

乳清蛋白是很好的具有功能性的食品添加劑，但國內目前暫時還不能生產。在崇尚自然的今天，這種提取天然原料的產品，越來越被重視及應用。

六、展望

乳清蛋白以其卓越的生物利用價值和突出的生理功能特性，在運動、食品、保健、醫藥等諸多領域享有較高的聲譽並得到了廣泛使用。實驗證明，乳清蛋白能刺激人體免疫系統，阻止化學誘發性癌症的發生，同時增加骨骼強度和降低LDL膽固醇的水平。 [6]可見，乳清蛋白在保健製品和營養藥產品具有潛在的應用價值。如新產品開發的重點正從減量（減少脂、糖、熱量）向增加產品中保健成分轉移，愈來愈多的生產商也紛紛利用具有營養和功能性特點的乳清製品成功開發多種新產品。據報道，功能性食品將是增長最強勁的一個食品門類。隨著科學技術和科研手段日新月異地發展，乳清蛋白的功能特性必將得到更充分的開發和利用，從而使乳清蛋白及其衍生產品最大限度地造福於人類的生產和生活。


參考文獻


1.關露,李躍敏,乳清蛋白與運動營養,四川體育科學:2003.12(4)

2.寒冰,孫雪,乳清蛋白的功能特性及應用,中國乳品業:2003.31(3)

3.劉正冬,古橋,清蛋白的營養價值,健與美,中華人民共和國新聞出版:2003.8

4.江雪南報道,健康時報,α-乳白蛋白-------α-嬰兒奶粉變成母乳.2003.5.15

5.解純剛,乳清蛋白在食品工業中的應用,廣東食品工業科技:16 NO.161.15

6.中國保健食品網,乳清蛋白,2003.12.29

7.美國乳清蛋白及其功能分析,乳品專題報導,中外食品:22-23

8.美國乳製出口協會,功能性乳製品和新型保健品配料的乳清產品及其新組分,中國乳品工業:4(27);1999.8

9．燕紅，張蘭威，朱永軍，牛乳清蛋白的性質及其在食品工業中的應用，中國食品工業