乳清蛋白的功能特性及在可食性膜中的應用

文/夏 超 許慧卿

（揚州大學旅游烹飪學院）

近年來，我國對乳及其制品的需求量不斷增大，牛乳的生產(chǎn)及加工也在不斷發(fā)展。在以牛乳為原料生產(chǎn)干酪或干酪素的過程中，加入酸或凝乳酶后，將酪蛋白沉淀去除，所得到的液體部分即為乳清。乳清蛋白大量存在于牛乳乳清中，具有易消化、低膽固醇、高蛋白質(zhì)功效比和高利用率等特性，是人體優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)補充劑之一，被稱為蛋白之王[1～3]。乳清蛋白除了含有亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸等人體必需氨基酸，還含有嬰幼兒所需的精氨酸和能維持谷胱甘肽水平的半胱氨酸。總得來說，無論是對于人體的生長發(fā)育，還是身體代謝或?qū)膊〉牡挚沽?，乳清蛋白都發(fā)揮至關重要的作用。乳清蛋白中主要功能性成分為48.0%的β-乳球蛋白、19.0%的α-乳白蛋白、20.0%的蛋白酶-胨、8.0%的免疫球蛋白和5.0%的牛血清白蛋白，還有少量的其他組分，如乳鐵蛋白和乳過氧化物酶等[4]。

1 乳清蛋白的臨床功能

乳清蛋白具有降血糖、膽固醇和胰島素的作用，可用于治療和預防動脈粥樣硬化、肥胖和II型糖尿病[5]。乳清蛋白經(jīng)消化道進入人體后，經(jīng)酶解生成肽類，其生物學活性具有保護心腦血管和降低膽固醇的作用。同時，乳清蛋白能改善胰島素抵抗力，可能是由于機體的抗氧化能力，從而使過氧化物對機體的傷害減小[6]。Pal等[7]研究了在飲食中添加乳清蛋白對人體的影響，發(fā)現(xiàn)補充乳清蛋白可在12 周時使血漿胰島素水平降低11.0%，并改善胰島素敏感性。張宇等[8]研究表明，乳清蛋白進行蛋白酶水解后得到的活性肽，可顯著降低小鼠血清總膽固醇水平，降低率達36.3%。

乳清蛋白可抑制癌細胞的生長繁殖，已經(jīng)在乳腺癌、結(jié)腸癌、前列腺癌等高發(fā)生率的癌癥治療領域上得到了廣泛應用。Hakkak等[9]研究表明，飼喂乳清的大鼠結(jié)腸癌發(fā)生率和結(jié)腸腫瘤發(fā)生率要明顯低于飼喂酪蛋白的大鼠，結(jié)果顯示，食用含乳清蛋白的飲食可以降低患結(jié)腸癌的風險。曾珍等[10]探究了活性乳清蛋白對化療期間荷瘤小鼠的影響，發(fā)現(xiàn)活性乳清蛋白可以促進生成谷胱甘肽，提高化療的耐受性，延長荷瘤小鼠的生存期。

2 乳清蛋白的抗菌、抗病毒和免疫調(diào)節(jié)作用

乳清蛋白具有較好的抗菌和抗病毒作用。梁英紅等[11]利用胰蛋白酶水解乳清蛋白，結(jié)果顯示，在該條件下得到的乳清蛋白水解肽可以有效抑制金黃色葡萄球菌的生長。

乳清蛋白中的乳鐵蛋白主要通過2 種方式殺滅細菌，分別是“鐵結(jié)合”和“膜滲透”。韓菲菲[12]通過掃描電鏡和投射電鏡，觀察豬乳鐵蛋白肽及其改良肽對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的影響，發(fā)現(xiàn)其對細菌細胞膜的結(jié)構(gòu)有破壞作用，能夠?qū)е录毎ぎa(chǎn)生不同程度的突起或破損，菌體細胞壁及細胞膜斷裂，導致細胞內(nèi)容物泄露。此外，鐵元素是維持細菌生長所必需的營養(yǎng)元素，而乳鐵蛋白是具有鐵結(jié)合性質(zhì)的糖蛋白，不飽和的乳鐵蛋白通過螯合鐵離子來降低細菌周圍的鐵離子濃度，達到抑菌的目的。

乳清蛋白的攝入與人體谷胱甘肽含量成正比，其主要原因是半胱氨酸可以促進谷胱甘肽（GSH）的合成，從而使機體感染HIV的風險率大大降低。Micke等[13]進行了一場雙盲臨床試驗，為30 名HIV患者每天補充45 g的乳清蛋白，2 周后發(fā)現(xiàn)血漿中GSH水平顯著提升，繼續(xù)進行試驗6 個月后，總GSH血漿水平仍顯著高于基線水平，這主要是由于乳清蛋白中的含硫氨基酸和支鏈氨基酸是GSH合成的前體物質(zhì)，同時也能對機體的免疫調(diào)節(jié)發(fā)揮作用。

乳清蛋白含有亮氨酸等支鏈氨基酸，在小腸中可以被快速、高效地吸收，能幫助圍手術(shù)期病人的恢復；還可使傷口愈合速度加快，修復和更新各項機體組織；另外對于慢性消耗性疾病具有良好的抵抗作用，降低患者的死亡率，提高其抵抗力和運動損傷的恢復能力，并保護皮膚免受有害輻射的侵害[14～16]。

3 乳清蛋白的代謝

乳清蛋白在人體代謝和身體各項指標平衡中發(fā)揮著重要的作用，可通過增強氮素保留能力維持氮平衡，提高必需氨基酸的利用率，降低發(fā)病風險和死亡率。姜紅等[17]研究了高乳清蛋白和母乳喂養(yǎng)新生兒的差異性，結(jié)果表明，乳清蛋白雖不能完全代替母乳喂養(yǎng)，但其對嬰兒的體重增長、血清氨基酸水平具有很好的促進作用，并能降低嬰兒的患病風險。童星[18]的試驗表明，乳清蛋白能通過影響脂質(zhì)代謝來調(diào)節(jié)我國超重和肥胖人群的腰圍和體脂成分，改善了高脂飲食（HFD）誘導的脂肪組織中甘油三酯分解的紊亂，對肥胖的防治具有積極作用。

4 乳清蛋白在可食性膜中的應用

乳清蛋白因其具有良好的成膠性、攪打起泡性、新型乳化性、涂層性和微膠束化特性，在食品加工、營養(yǎng)保健、生物醫(yī)藥等方面有廣泛的應用，且因其能適應現(xiàn)代化加工工藝的需要并符合環(huán)保的理念，而得到了廣泛的開發(fā)與研究。

乳清蛋白膜不僅具有水蒸氣通透性和氣體阻隔性，而且對細菌和脂類物質(zhì)也具有一定的阻隔性。Seydim等[19]研究了含有牛至、迷迭香和大蒜精油的乳清蛋白食品薄膜抗菌性能，結(jié)果表明，添加牛至和大蒜精油的薄膜對金黃色葡萄球菌、腸炎沙門氏菌、單核細胞增生李斯特菌、大腸桿菌和植物乳桿菌的抑制區(qū)更大。Hong等[20]通過比較乳清蛋白薄膜在不同因素影響下的阻氧性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，乳清蛋白涂層在低水分條件下可以成功用于氧氣屏障。乳清蛋白膜還可作為食品的涂層，可延長保質(zhì)期，同時易于被生物降解，保護生態(tài)環(huán)境免受污染。

5 展望

乳清蛋白憑借其優(yōu)異的抑菌性能和廣泛的應用范圍，在食品領域發(fā)揮了防腐保鮮和改良感官性狀的雙重作用。乳清蛋白安全性高，其分離物被歐洲食品安全局認定為在擬議的使用限量下可作為新型食品。近年來，隨著我國科研水平的不斷提升，乳清蛋白越來越受到人們的青睞，消費量也隨之激增。但目前我國的乳清蛋白主要依賴進口，因此，如何在我國形成乳清蛋白產(chǎn)業(yè)鏈是亟待解決的問題，涉及乳清蛋白的分離、提取、純化和濃縮等，均可能會成為研究的熱點。