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浅议乳清蛋白
摘要：本文介绍了乳清蛋白含有的多种生物活性物质及其功能特性；论述了乳清蛋白作为一种理想的营养保健食品在运动营养、医疗保健和食品加工等方面将发挥越来越重要的作用，发展前景极其广阔。
关键词：乳清蛋白 主要成分 功能特性 应用
一、乳清蛋白的概况
乳清蛋白是一类利用现代先进工艺从牛奶中提取出来的蛋白质，它易消化吸收、具有很高的代谢效率和生物学价值。牛奶的组织中87%是水分，13%是固体，其中的37%是乳糖，30%是脂肪，27%是乳蛋白，6%是灰分矿物质。乳蛋白中只有20%是乳清蛋白，80%都是酪蛋白。生产工艺可影响乳清蛋白的功效，低温、膜超滤技术提取的未变性乳清蛋白的活性和功效最佳。随着新技术不断开发其多功能的乳清浓缩蛋白（WPC）和乳清分离蛋白（WPI）已经成为普及使用的功能性食品配料。利用牛奶生产干酪时所得的一种天然副产品——乳清经过澄清、超滤、二次过滤、干燥等过程后就得到WPC。[1] WPI是在WPC的基础上经过进一步的工艺处理得到的高纯度乳清蛋白，纯度可达90%以上，但其价格昂贵，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] wwwwsport120com
乳清蛋白的基本成分同牛奶，但各成分比例不同。依过滤程度不同，蛋白浓度从30%-80%不等。乳清蛋白主要的蛋白质成分有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%)，此外还含有一些具有生物活性或保健特性的微量成分，如乳铁蛋白、乳过氧化物酶、溶菌酶、酪蛋白巨肽、脂肪球膜蛋白、生长因子等也能从乳清蛋白中分离出来。正是这些成分提供了乳清蛋白卓越的应用价值。
（一）、β-乳球蛋白
β-乳球蛋白是乳清蛋白的主要成分，它具备最佳的氨基酸比例，支链氨基酸含量极高。支链氨酸是必需氨基酸，包括亮氨酸、缬氨酸、异亮氨酸，其中生物效应强的是亮氨酸，可作为谷氨酰胺的基质物，也可直接做细胞燃料。研究证实支链氨基酸对促进蛋白质合成和减少蛋白质分解起着重要的作用。亮氨酸及其氧化产物也能抑制蛋白质水解酶活性，有利肌肉蛋白质合成，使瘦体重增加。在耐力运动过程中支链氨基酸能阻断色氨酸进入大脑屏障转换为5-羟色胺,从而增强中枢抗疲劳能力。据最近在北卡罗纳州大学的东南食品研究显示，β-乳球蛋白能够对脂溶性营养素如维生素A和维生素E进行预结合，这些脂溶性维生素必须使用溶剂或载体才能添加到食品中，其用于强化脱脂食品方面对生产商来说是一项挑战，这项研究有助于进一步拓展乳制品、焙烤食品、运动营养饮料的发展前景。
（二）、α-乳白蛋白
α-乳白蛋白也是必需氨基酸和支链氨基酸的极好来源，它是一种天然的乳清蛋白，也是唯一能与金属包括钙结合的乳清蛋白成分。最近的研究更发现，它可能具有抗癌功能。此外，从牛奶分离出来的乳白蛋白在氨基酸比例结构方面，以及在功能特性上与人乳都非常相似的，使α-乳白蛋白在婴儿配方食品中得到广泛应用。临床研究显示，富含α-乳白蛋白的婴儿配方奶粉是安全的。
（三）、免疫球蛋白
牛奶中的免疫球蛋白与人乳免疫球蛋白有相同的特性，也具有抗人类疾病的活性。而且，这些活性有对抗蛋白酶的水解作用，能够完整地进入近端小肠，起到保护小肠粘膜的防御功能。
（四）、乳铁蛋白
乳铁蛋白含量虽低，但生物活性高。体现在以下几个方面：
1、抗细菌性：乳铁蛋白能够牢固地与铁结合，使之不能被细菌利用，有报道指出，乳铁蛋白对几种人体病毒有抵抗作用；2、铁质转移：铁饱和的乳铁蛋白是膳食中铁质转移的一种有效形式。许多营养食品配方如婴儿食品、运动饮料、妇女食品等，常采用乳铁蛋白来改善体内铁质的平衡；3、促进细胞生长，提高免疫力：乳铁蛋白能促进肠道的细胞生长，也能使肠道的消化功能恢复正常。最近有研究发现，乳铁蛋白能刺激人体免疫系统细胞，可作为老年人或免疫功能低下人群的补充剂；4、抗氧化性：乳铁蛋白具有结合和转移能催化过氧化物自由基生成的游离铁和其它二价金属离子的能力，因而能有效地抑制由金属离子催化的氧化过程。5、抑制游离基形成：用来清除催化为游离形成过多的铁，以预防氧化所带来的各种危害。
综全而言，乳铁蛋白是一种在乳制品和其他含有有益生菌菌种的药品中提供保健作用的功能性配料。
（五）、非蛋白成分
除蛋白质外，乳清蛋白中还含有一些非蛋白成分如乳过氧化物酶和生长因子。
1、乳过氧化物酶
乳过氧化物酶是一种天然杀微生物和抗菌剂。它通过酶反应来杀死或是广谱微生物失活，能抑制某些革兰氏阴性细菌（包括大肠杆菌和某些沙门氏菌）和革兰氏阳性细菌。这个酶反应还包括两个协同因子过氧化氢和硫氰酸盐离子，它们与乳过氧化物酶一起组成乳过氧化物酶系统，其热稳定性相当高。近来，乳过氧化物酶已被应用到酸奶中，以防止其在贮存时所产生的酸化作用，产品的组织也显得更软、更滑。
2、生长因子
生长因子是一组乳清成分的总称。已证实这些因子能够在慢性非治疗伤口如糖尿病溃疡伤口修复中促进细胞生长。在最来的一项研究中发现，摄入乳清蛋白能减少因化学药物疗法而造成的小肠损害，表明乳清蛋白能修复肠道粘膜炎症的临床实验。
三、乳清蛋白的营养价值[3]
乳清蛋白的胆固醇、脂肪、和乳糖含量低，易消化，易吸收，与其它所有蛋白质之比，具有最高的生物利用价值。由于乳清蛋白的高营养值，它可以作为蛋白强化剂，与低功能的植物蛋白复合使用，可改善植物蛋白（P.E.R）低的缺点,提高蛋白质的利用率。乳清蛋白的功效值（P.E.R）＞3.0，超过酪蛋白,仅次于鸡蛋蛋白。营养学上通常将功效＞2.5的蛋白质称为优质蛋白质。乳清蛋白含有人体必需的全部九种必需氨基酸，并且含量已大于FAO/WHO提出的幼儿和成人建议值。必需氨基酸之间的配比也较为适宜，作用也很突出，如：
（一）、普通营养价值
1、易消化的优质蛋白——提供额外能量，节约体内蛋白质；
2、富含半胱氨酸和蛋氨酸——这些含硫氨基酸能维持人体内抗氧化剂的水平，并在细胞分裂时尽量稳定DNA；
3、赖氨酸和精氨酸含量高——会刺激合成代谢激素或肌肉生长刺激因子的分泌与释放，因而刺激肌肉生长和机体脂肪降低；
（二）、运动营养价值
1、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸等支链氨基酸含量丰富——这对运动员骨骼肌的能量供应，肌肉合成以及延缓中枢疲劳均有极大的帮助；
2、含谷氨酸——有助于肌糖元更新并防止因过度训练导致的免疫功能下降；
3、生物可利用钙的良好来源——减少运动期间发生骨折并防止雌性激素不足的女运动员发生骨质散失；
（三）、乳清蛋白与其它蛋白营养价值相比较
据测定,乳清蛋白的生物利用价值比许多其他高质量的膳食蛋白（如蛋、牛奶或大豆）都要高。见如下表一、表二。
表一、乳清蛋白与其它蛋白营养价值的比较
蛋白质来源
生物效价（B.V）
功效比（P.E.R）
净利用率（N.P.U）
乳清蛋白
104
3.6
92
大豆蛋白
74
2.1
61
鸡蛋
100
3.8
94
牛乳
91
3.1
82
酪蛋白
77
2.9
76
牛肉
80
2.9
73
表二、乳清蛋白与其它蛋白质的必需氨基酸组成及含量的比较
氨基酸（g/kg）
乳清蛋白
大豆
鸡蛋
小麦
亮氨酸
105
85
86
63
赖氨酸
93
63
70
27
苯丙氨酸+酪氨酸
32
97
93
78
蛋氨酸+半胱氨酸
21
24
57
39
异亮氨酸
63
47
54
33
缬氨酸
58
49
66
43
苏氨酸
69
38
47
29
色氨酸
18
11
17
11
组氨酸
17
-
22
-
四、乳清蛋白的主要应用
（一）、在运动营养方面的应用
运动员对蛋白质的需求是不言而喻的，但需求量与训练水平、运动类型、持续时间及强度有关。美国膳食委员会（ADA）已经报道，一般运动员每天（每千克体重）1.5克的蛋白质补充已经足够了，但对于健美、举重、摔跤等力量型运动员来说，则至少要（每千克体重2.0g）,由于没有一种蛋白质可被完全利用的，人们就只好加大摄入量，但过多的蛋白摄入会增加器官的代谢压力，因此只有优质蛋白才符合需要。
理想的运动蛋白质应满足的标准为：必需氨基酸和非必需氨基酸之间平衡良好；支链氨基酸含量丰富；脂肪胆固醇含量低。根据上述乳清蛋白的营养价值可知乳清蛋白完全具备了上述优点。
（二）、在医疗保健方面的应用
由于乳清蛋白的生理功能得到进一步研究和开发，纳米破碎后的乳清蛋白或多肽，使人体更易吸收，更能提高其现有的功能和作用，增强对人体的保健功效。现在越来越多的研究成果应用到改善和提高人体健康方面。
1、抗菌和抗病毒
以前认为，乳清蛋白中乳铁蛋白的抗菌作用主要在体内清除部分致病菌生长所需要的铁离子（清除肠道内的铁离子），而牛乳铁蛋白及其在体内被消化产生的乳铁运转蛋白可直接破坏革兰氏阴性菌的外层细胞壁，导致细胞的完整性破坏，最终死亡。乳铁运转蛋白的抗菌作用比乳铁蛋白更强烈，它可以抑制多种致病菌的生长繁殖，如大肠杆菌、肠炎沙门氏菌、肺炎克雷伯氏菌和空肠弯曲杆菌等。乳铁蛋白还用于预防多种病毒的感染，包括细胞巨化病毒、流感病毒、轮状病毒和C型肝炎病毒等。
2、调节免疫功能和抗氧化作用
经体外细胞培养试验和动物体内试验发现，乳清蛋白可提高机体非特异性和特异性免疫反应，可阻止化学诱发性癌症的发生，而且还能有效地减慢机体组织发生氧化的压力。乳清蛋白对免疫功能有促进作用的原理及抗氧化作用机理都与其富含半胱氨酸和谷氨酸有关，这两种氨基酸都是体内合成谷胱甘肽的前提。当摄入富含上述两种氨基酸的乳清蛋白后，能提高机体组织内谷胱甘肽的浓度，而谷胱甘肽是体内游离基的 “清道夫。”
3、降低血脂
经动物实验，摄入乳清蛋白多的大鼠血浆和肝脏内胆固醇水平明显降低，同时血浆内甘油三脂的水平也有相似的改变。另外，研究表明，乳铁蛋白可阻止结合有胆固醇的脂类在巨噬细胞内沉积，从而防止粥样硬化的发生，该研究成果在医药领域得到了充分应用。
4、在特殊人群中的应用
（1）、婴儿
以乳清蛋白为基础生产的食品对那些不耐受乳蛋白主要是酪蛋白的婴儿大有帮助。中国营养学专家一致认为，提高婴儿配方奶粉中ａ-乳清蛋白酶含量对婴儿成长大有裨益。因为这样能供给婴儿更接近母乳的氨基酸组合，提高蛋白质的生物利用度，从而降低了蛋白质的总量，有效降低了肾脏负担。而且ａ-乳清蛋白酶含有调节睡眠的神经递质，有助于婴儿的睡眠，进而促进婴儿的大脑发育。[4]
（2）、老年人
乳清蛋白尤其适合于生产老年人食品。乳清蛋白可通过支持生长的物质，帮助因意外伤害或手术创伤的组织迅速恢复，增强免疫功能以及调节平滑肌的功能从而有利于消化道健康等作用机理，来提高老年人晚年的生存质量。因为乳清蛋白中含有免疫球蛋白、乳球蛋白和牛血清白蛋白，故能提高老年人机体的免疫力，延长其的寿命。
（3）、其它
此外，乳清蛋白还有许多其他的促进人体健康的用途，包括维持骨骼发育与健康，抗肿瘤，促使脂肪分解，从而抑制饥饿感的产生，达到控制体重的目的。
（三）、在食品加工中的应用[5]
在食品工业中,由于乳清蛋白具有很多独特的功能特性（如溶解性、持水性 - 吸水性、成胶性、粘合性、弹性、搅打起泡性和乳化性等）合理利用这些功能特性能够使食品的品质大大改善,因此也得到了广泛的应用。
1、冷冻食品
如在冷饮冰淇淋生产中，它作为廉价的蛋白质来源，也可用于替代脱脂乳粉降低产品的成本。它良好的乳化性，对冰淇淋混合料体系的粘度、凝冻性非常有益，尤其在低脂产品中更可大幅度改良口感、质地，在高级冰淇淋中不仅是奶粉的优良替代品，而且赋予冰淇淋非常清新的乳香味。
2、焙烤食品
如面包、甜饼、曲奇等生产中可利用乳清蛋白，增大面包的体积，提高水分含量，使面包更加柔软，特别是添加含钙量低的乳清浓缩蛋白，这一效果尤为突出。在蛋糕体系中，利用WPC代替鸡蛋，可以提高蛋白糊的硬度和粘度，因此就可以防止膨松剂产生的CO2逸出。在曲奇和软质曲奇加工中，WPC除可作为鸡蛋的替代物外，它还用于改善全脂和低脂曲奇的颜色和咀嚼性，是一种非常经济的乳固体来源。
3、发酵乳制品
乳清蛋白还应用于酸奶等发酵乳制品的生产中，常用的低盐乳清蛋白不但不会影响发酵和风味，而且起到一个很好的作用，即在保质期内可以减缓酸奶的分层和乳清的析出。经过适当的热处理，强化WPC的酸奶具有更高的粘度和更好的持水性，还可以减少胃酸对益生菌和乳糖酶的破坏，增强肠道酶的活性。
4、肉类制品
添加乳清蛋白能促进肉中蛋白质与水结合，还能帮助肉类制品形成胶态和再成形。在火腿肠中加入含蛋白质10%以上的乳清溶液，能控制水分和脂肪的损失，防止在烹调时增加烹调后肉制品的重量和风味。在香肠中加入乳清蛋白可帮助其中脂肪乳化，防止脂肪分离和聚集。
五、乳清蛋白的发展现状
随着人们对营养、保健和卫生的愈加重视，对功能性食品的需求呈激增的趋势，生产商家纷纷开发具有营养和功能性特点的新产品，乳清蛋白就是其中最优秀代表。功能食品市场正处于迅速增长的阶段，特别是亚洲和北美，在拉丁美洲也已开始崭露头角。
近期的科学研究中，乳清蛋白对人类在不同年龄阶段及特殊人群的保健作用成为研究的重点并取得了突破。数年前，仅有少数几种乳清衍生制品上市，如甜乳或酸乳清，变性及浓缩乳清产品。到目前为止，估计有35种以上不同种类的乳清衍生产品应用于食品、饲料、医药和化妆品工业中。最近，乳清蛋白的生理功能特性的应用概念被提出来，乳品便成了开发功能性食品的来源，市场上也已出现了一系列从乳清获取的功能性和生物活性配料来丰富了食品工业。
乳清蛋白是很好的具有功能性的食品添加剂，但国内目前暂时还不能生产。在崇尚自然的今天，这种提取天然原料的产品，越来越被重视及应用。
六、展望
乳清蛋白以其卓越的生物利用价值和突出的生理功能特性，在运动、食品、保健、医药等诸多领域享有较高的声誉并得到了广泛使用。实验证明，乳清蛋白能刺激人体免疫系统，阻止化学诱发性癌症的发生，同时增加骨骼强度和降低LDL胆固醇的水平。 [6]可见，乳清蛋白在保健制品和营养药产品具有潜在的应用价值。如新产品开发的重点正从减量（减少脂、糖、热量）向增加产品中保健成分转移，愈来愈多的生产商也纷纷利用具有营养和功能性特点的乳清制品成功开发多种新产品。据报道，功能性食品将是增长最强劲的一个食品门类。随着科学技术和科研手段日新月异地发展，乳清蛋白的功能特性必将得到更充分的开发和利用，从而使乳清蛋白及其衍生产品最大限度地造福于人类的生产和生活。
参考文献
1.关露,李跃敏,乳清蛋白与运动营养,四川体育科学:2003.12(4)
2.寒冰,孙雪,乳清蛋白的功能特性及应用,中国乳品业:2003.31(3)
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4.江雪南报道,健康时报,α-乳白蛋白-------α-婴儿奶粉变成母乳.2003.5.15
5.解纯刚,乳清蛋白在食品工业中的应用,广东食品工业科技:16 NO.161.15
6.中国保健食品网,乳清蛋白,2003.12.29
7.美国乳清蛋白及其功能分析,乳品专题报导,中外食品:22-23
8.美国乳制出口协会,功能性乳制品和新型保健品配料的乳清产品及其新组分,中国乳品工业:4(27);1999.8
9．燕红，张兰威，朱永军，牛乳清蛋白的性质及其在食品工业中的应用，中国食品工业
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