牛乳乳清蛋白的主要組成及其營養(yǎng)特點

龐孝飛，汪 超

（湖北工業(yè)大學(xué)，湖北 武漢 430068）

牛乳乳清蛋白的主要組成及其營養(yǎng)特點

龐孝飛，汪 超

（湖北工業(yè)大學(xué)，湖北 武漢 430068）

乳清蛋白是牛乳中的一類重要蛋白質(zhì)，主要由α-乳白蛋白、乳鐵蛋白、血清白蛋白、β-乳球蛋白、免疫球蛋白及乳過氧化物酶等構(gòu)成，對人體健康有重要作用。介紹了牛乳乳清蛋白的主要組成及其營養(yǎng)特點，分析了影響牛乳乳清蛋白產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵因素，以期為進(jìn)一步研究牛乳乳清蛋白在不同處理條件下的營養(yǎng)變化特征以及牛乳乳清蛋白相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

乳清；蛋白質(zhì)；營養(yǎng)；熱處理

牛乳乳清蛋白含有多種活性成分，其營養(yǎng)價值很高，對于人類機(jī)體的代謝平衡、免疫、疾病防治等均具有重要的作用。隨著人們生活水平的不斷提高以及對健康關(guān)注程度的日益提升，乳清蛋白在醫(yī)療保健、食品加工等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，因此，乳清蛋白產(chǎn)品的開發(fā)利用也日益重要［1-2］。乳清蛋白是來源于牛乳提取物中的一類蛋白質(zhì)，其在牛乳中的含量較低，但易被人體消化吸收并含有多種活性成分，營養(yǎng)價值較高，是一種優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)補(bǔ)充劑，對人體健康十分重要［3-4］。乳清蛋白是為數(shù)不多的優(yōu)質(zhì)動物性完全蛋白質(zhì)，其富含8種必需氨基酸，并且各種必需氨基酸的配比接近于人體的一般需求比例。乳清蛋白中含有較多的蛋氨酸以及半胱氨酸，這2種氨基酸是機(jī)體內(nèi)抗氧化劑發(fā)揮作用的重要物質(zhì)。一般來說，服用該類蛋白質(zhì)濃縮物可提高機(jī)體體液免疫和細(xì)胞免疫水平，這對于預(yù)防某些由生化原因?qū)е碌陌┌Y發(fā)揮著不可替代的作用［5］。乳清蛋白營養(yǎng)成分種類較多，不僅含有大量α-乳白蛋白、免疫球蛋白以及β-乳球蛋白，而且含有較少量的乳糖和脂肪等［6］。隨著人們生活水平的不斷提高、大健康保健思想的快速普及以及乳清蛋白功能研究的逐步細(xì)化和深入，乳清蛋白及其衍生產(chǎn)品愈加受到消費市場的青睞［7-8］。筆者對牛乳乳清蛋白的主要組成及其營養(yǎng)特點進(jìn)行綜述，并對影響牛乳乳清蛋白產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵因素進(jìn)行分析，以期為進(jìn)一步研究牛乳乳清蛋白在不同處理條件下的營養(yǎng)變化特征以及牛乳乳清蛋白相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 牛乳乳清蛋白的組成

乳清蛋白主要為結(jié)構(gòu)較為緊密的球蛋白，其獨特的氨基酸序列及三維結(jié)構(gòu)決定了該類蛋白質(zhì)的基本營養(yǎng)功能。乳清蛋白的主要成分為β-乳球蛋白、α-乳白蛋白、免疫球蛋白、血清白蛋白，另外還包括具有特定生物活性的乳過氧化物酶和乳鐵蛋白等其他組分。

1.1 β-乳球蛋白 β-乳球蛋白（β-LG）是乳清蛋白的主要成分，由乳腺上皮細(xì)胞合成，在牛奶中β-LG的濃度一般為2～3 g/L。β-LG是具有特殊功能的蛋白質(zhì)，通過脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)。在乳清蛋白中以二聚體的形式存在，酸性環(huán)境不能破壞其結(jié)構(gòu)。β-LG與脂溶性維生素的結(jié)合能力很強(qiáng)，一般作為載體有助于VA、視黃酸等維生素及其代謝中間產(chǎn)物的吸收。β-LG的分子內(nèi)部有比較特殊的疏水孔穴，其表面的疏水裂縫區(qū)域在與脂肪酸結(jié)合后，可明顯提高其在機(jī)體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)效率，從而促進(jìn)人體對β-LG的吸收。β-LG與脂溶性維生素和脂肪酸的結(jié)合能力很強(qiáng)，這一特性使其可用于低脂、無脂并富含脂溶性維生素的營養(yǎng)保健類食品的開發(fā)。β-LG具有較強(qiáng)的免疫增強(qiáng)功能和生物活性，其能徹底清除VA代謝物在機(jī)體表面形成的色素沉淀。β-LG也表現(xiàn)出一定的抗氧化功能，其可顯著增強(qiáng)人肝臟中還原型谷胱甘肽的含量，從而提高機(jī)體細(xì)胞膜的抗氧化能力。目前，國內(nèi)外對于β-LG的研究主要集中在營養(yǎng)功能、分子結(jié)構(gòu)、熱效應(yīng)及其在保健食品開發(fā)中的應(yīng)用方面。

1.2 α-乳白蛋白 α-乳白蛋白分子量較小，結(jié)構(gòu)緊密，是乳清蛋白中唯一能夠與Ca2+結(jié)合的營養(yǎng)成分。α-乳白蛋白與Ca2+結(jié)合后，其穩(wěn)定性明顯提高。 此外，其還可以與 Mg2+、Mn2+、Na+等金屬離子結(jié)合，結(jié)合后其自身結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而引起其功能和特性發(fā)生改變。α-乳白蛋白中所含的必需氨基酸比例高達(dá)63.2%，是人體必需氨基酸以及支鏈氨基酸的最重要的來源。α-乳白蛋白富含色氨酸，后者是神經(jīng)發(fā)育的關(guān)鍵因子之一，是人類食欲、情緒以及睡眠調(diào)節(jié)的核心營養(yǎng)成分。此外，色氨酸還具有調(diào)節(jié)泌乳、緩解壓力等功能。牛乳中的α-乳白蛋白的功能特性在大多數(shù)方面和人乳中的α-乳白蛋白相近，這使得其在保健品、藥品和嬰兒配方食品的開發(fā)等領(lǐng)域被大量應(yīng)用。α-乳白蛋白在機(jī)體內(nèi)能夠被轉(zhuǎn)化為誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的蛋白質(zhì)。近年來，市場上出現(xiàn)了具有某些具有特定生物活性的乳清蛋白水解產(chǎn)品，例如具有血壓控制功效的含有ACE抑制肽的乳清蛋白水解產(chǎn)物。

1.3 乳鐵蛋白 乳鐵蛋白是一種多功能蛋白質(zhì)，是乳清蛋白中非常重要的營養(yǎng)物質(zhì)。乳鐵蛋白具有抗病毒和廣譜抗菌作用，其能夠與多種抗真菌制劑及抗生素產(chǎn)生協(xié)同作用。乳鐵蛋白不僅參與調(diào)節(jié)機(jī)體內(nèi)鐵的平衡，而且對于骨髓細(xì)胞的生成具有調(diào)節(jié)作用，可以促進(jìn)該類細(xì)胞生長。此外，該蛋白質(zhì)對人體免疫機(jī)能具有調(diào)節(jié)作用，能夠抑制腫瘤細(xì)胞的形成。乳鐵蛋白的生物活性主要包括抑制自由基形成、抗菌、抗病毒、促進(jìn)消化道有益菌增殖等。乳鐵蛋白能夠通過降低機(jī)體內(nèi)自由基對動脈血管壁彈性的破壞，從而實現(xiàn)預(yù)防和治療冠心病以及動脈粥樣硬化的功效。乳鐵蛋白對于革蘭陽性菌和陰性菌的抑制作用首先表現(xiàn)在其與鐵的高度結(jié)合特性，該特性使得細(xì)菌缺失生長所必需的重要養(yǎng)分鐵。此外，其可通過氨基末端的強(qiáng)陽離子結(jié)合區(qū)域來增加細(xì)菌細(xì)胞膜的通透性，促進(jìn)細(xì)菌脂多糖滲出外膜，從而達(dá)到直接殺菌的作用。乳鐵蛋白可通過抑制病毒進(jìn)入細(xì)胞的方式減輕病毒感染對肝細(xì)胞的損傷。

乳鐵蛋白對人類的肝癌、胰腺癌、結(jié)腸癌和胃癌等均具有化學(xué)預(yù)防功能，并且能夠抑制腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。其對腸道細(xì)胞的生長具有促進(jìn)作用，有助于腸道消化功能的迅速恢復(fù)。乳鐵蛋白可以刺激人類機(jī)體免疫細(xì)胞的生成，可作為老年人以及免疫系統(tǒng)受損人群的免疫補(bǔ)充劑。在抗氧化性方面，乳鐵蛋白具有轉(zhuǎn)移和結(jié)合催化過氧化物自由基生成的游離鐵以及其他二價金屬離子的能力，從而有效抑制由金屬離子催化的氧化過程，是一種比較理想的抗氧化劑。

乳鐵蛋白還能夠通過啟動宿主防御系統(tǒng)的初始活化反應(yīng)、調(diào)控不同類型淋巴細(xì)胞比例等方式對機(jī)體的免疫反應(yīng)產(chǎn)生影響，這使其在提高機(jī)體免疫力、治療慢性肝炎、預(yù)防丙型肝炎病毒感染等方面都起到積極作用。研究表明，乳鐵蛋白能夠提高淋巴細(xì)胞中自然殺傷細(xì)胞的比例，同時對抗體生成T細(xì)胞的成熟具有調(diào)節(jié)作用。

1.4 乳過氧化物酶 乳過氧化物酶是乳清蛋白中的一種具有抗菌作用的酶，其主要通過酶反應(yīng)使細(xì)菌失去活性。乳過氧化物酶系統(tǒng)可促使細(xì)菌鈍化，從而抑制其生長和代謝。乳過氧化物酶系統(tǒng)主要包括乳過氧化物酶、硫氰酸鹽和過氧化氫。過氧化氫和硫氰酸鹽是酶反應(yīng)必需的2個協(xié)同因子，二者與乳過氧化物酶共同構(gòu)成乳過氧化物酶系統(tǒng)。乳過氧化物酶系統(tǒng)具有很強(qiáng)的熱穩(wěn)定性，pH值、溫度對于該系統(tǒng)的穩(wěn)定性及功能特性有著顯著的影響。

2 牛乳乳清蛋白的營養(yǎng)特點

乳清蛋白是一類富含多種營養(yǎng)物質(zhì)的蛋白質(zhì)，其在抗菌、抗病毒、免疫調(diào)節(jié)等方面發(fā)揮積極作用。乳清蛋白所含的蘇氨酸對于維持腸道健康具有重要作用。蘇氨酸參與合成的腸道黏液素，對于保護(hù)腸道細(xì)胞的連貫性和增強(qiáng)腸道屏障具有重要意義。乳清蛋白是機(jī)體內(nèi)含硫氨基酸（蛋氨酸、半胱氨酸）的良好食物來源。含硫氨基酸是GSH及?；撬嵘傻闹匾绑w物質(zhì)。GSH是機(jī)體抗氧化系統(tǒng)的重要組成部分，其在免疫應(yīng)答及自由基清除過程中發(fā)揮重要作用。GSH及?；撬嶙鳛橹匾目寡趸镔|(zhì)，具有抑制脂質(zhì)過氧化反應(yīng)的抗氧化效應(yīng)。乳清蛋白中的半胱氨酸是人體GSH的有效補(bǔ)充，其水解產(chǎn)物可大幅度提高前列腺上皮細(xì)胞內(nèi)的GSH水平。乳清蛋白通過GSH的抗炎活性和抗氧化能力，在前列腺、腸道和乳腺等不同部位疾病的預(yù)防和治療過程中發(fā)揮重要作用。乳清蛋白也是支鏈氨基酸（異亮氨酸、纈氨酸、亮氨酸）的良好食物來源。在人類機(jī)體中，支鏈氨基酸是GSH合成所需的谷氨酸鹽的前體物質(zhì)之一。支鏈氨基酸中的亮氨酸在乳清蛋白中的含量高達(dá)26%。亮氨酸是骨骼肌蛋白合成的重要前體物質(zhì)，也是調(diào)節(jié)骨骼肌蛋白合成的細(xì)胞內(nèi)代謝通路的刺激物。大量研究顯示，乳清蛋白可以促進(jìn)骨骼肌蛋白的合成，從而有效降低老年人發(fā)生骨骼肌減少癥的風(fēng)險。

3 影響牛乳乳清蛋白產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵因素

目前，乳清蛋白中重要活性成分的開發(fā)與利用是食品研究領(lǐng)域的熱點。通過不同處理方法和技術(shù)手段保持牛乳中乳清蛋白活性物質(zhì)的理化特性，是乳清蛋白產(chǎn)品開發(fā)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。熱處理是各種乳制品加工生產(chǎn)中必不可少的重要環(huán)節(jié)。在熱處理的過程中，乳清蛋白各種成分的理化特性會發(fā)生一系列變化，有可能導(dǎo)致其功能特性也產(chǎn)生明顯變化。因此，探究不同熱處理強(qiáng)度下乳清蛋白重要組分理化特性的變化特征，探索高效的乳蛋白熱處理技術(shù)，對于牛乳乳清蛋白在藥品、食品、保健品、化妝品開發(fā)等領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。

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A Review on Major Components and Nutritional Properties of Cow Milk Whey Protein

PANG Xiao-fei，WANG Chao
（Hubei University of Technology，Wuhan 430068，China）

Whey protein,which is mainly composed of α -lactalbumin,lactoferrin,serum albumin, β -lactoglobulin,immunoglobulin and lactoperoxidase,plays an important role in human health.Here,we introduced the major components and nutritional properties of cow milk whey protein and analyzed the key factors associated with the development of commercial cow milk whey protein products,so as to provide theoretical basis for the further study on changing features of nutrition components of cow milk whey protein under different treatment condition and for the development and application of commercial cow milk whey protein products.

whey；protein；nutrition；heat treatment

TS252；S879.1

A文章順序編號1672-5190（2016）03-0052-03

2016-03-05

項目來源：2015年安徽省高等學(xué)校自然科學(xué)研究重點項目《松針天然食品防腐劑提取、純化關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用》（KJ2015A401）中期成果；2016年安徽省高等學(xué)校自然科學(xué)研究重點項目 《豬鏈球菌2型基因缺失疫苗研制》（KJ2016A766）中期成果。

龐孝飛（1983—），男，工程師，碩士研究生，主要從事乳品生產(chǎn)加工銷售工作。

汪超（1978—），男，教授，博士，主要研究方向為食品發(fā)酵技術(shù)、食品加工工藝及天然產(chǎn)物分離與構(gòu)效。

（責(zé)任編輯：趙俊利）