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乳清蛋白(whey protein)被稱為蛋白之王,是從牛奶中提取的一種蛋白質,具有營養價值高、易消化吸收、含有多種活性成分等特點,是公認的人體優質蛋白質補充劑之一。

1工業來源

乳清蛋白是採用先進工藝從牛奶分離提取出來的珍貴蛋白質,以其純度高、吸收率高、氨基酸組成最合理等諸多優勢被推為「蛋白之王」。 乳清蛋白不但容易消化,而且還具有高生物價、高效化率、高蛋白質功效比和高利用率,是蛋白質中的精品等特點,是公認的人體優質蛋白質補充劑之一。牛奶的組成中87%是水,13%是乳固體。而在乳固體中27%是乳蛋白質,乳蛋白質中只有20%是乳清蛋白,其餘80%都是酪蛋白,因此乳清蛋白在牛奶中的含量僅為0.7%。

2營養特點

首先,在各種蛋白質中,乳清蛋白的營養價值是最高的。一般而言,必需氨基酸種類和含量齊全並能
提供人體需要的蛋白質可以稱為優質蛋白質,也叫完全蛋白質。這裡提到了必需氨基酸的概念,必需氨基酸是指人體必需但自身不能合成,必須從食物中攝取的氨基酸。在植物蛋白質中只有大豆蛋白屬於完全蛋白質,但是大豆蛋白在吸收上不及優質的動物蛋白。乳清蛋白屬於優質的完全蛋白質,也是動物性蛋白。它含有人體必需的8種氨基酸,且配比合理,接近人體的需求比例,是人體生長、發育、抗衰老等生命活動不可缺少的精華物質。
第二,乳清蛋白較易被消化吸收,母乳中乳清蛋白含60%,酪蛋白含40%,故喝母乳的嬰兒糞便較軟,量也較少。另外,乳清中富含半胱氨酸和蛋氨酸,它們能維持人體內抗氧化劑的水平。還有許多實驗研究都證明,服用乳清蛋白濃縮物能促進體液免疫和細胞免疫,刺激人體免疫系統,阻止化學誘發性癌症的發生。所以乳清蛋白又是一種非常好的增強免疫力的蛋白。
第三,乳清蛋白中脂肪、乳糖含量低,但它含有β-乳球蛋白、α-乳白蛋白、免疫球蛋白,還有其他多種活性成分。正是這些活性成分使乳清蛋白具備了有益於人體的諸多保健功能,因此它被認為是人體所需的優質蛋白質來源之一。
從營養學的角度來看,經動物性蛋白質來源的食物中含有對人體有害的過量飽和脂肪、膽固醇等有害物質,過量食用易導致人體脂肪和膽固醇升高,從而導致心血管疾病的發生。通過服用蛋白粉可以在補充蛋白的同時避免這些問題。再加上它服用方便,吸引利用率高,能減少腸胃負擔,所以服用蛋白粉是我們補充蛋白質的最佳選擇,而乳清蛋白則是我們選擇蛋白粉的首要考慮。

3發展前景

前景
中國人民的平均生活水平較低,蛋白質的攝入量尤其是動物蛋白的攝入量還在亞洲地區的平均水平以下。如何調整中國人民的膳食結構,增加蛋白質尤其是優質動物性蛋白質的攝入量已迫切地擺在中國食品科技工作者面前。將乳清蛋白引入中國人民的日常飲食,不失為一個較好的解決方法。到了21世紀,從小保持飲奶習慣的新一代人,每日的食品類消費性支出中乳清蛋白等奶製品比例將加大。如果按每人年均消費2kg乳清蛋白來計算,則2030年16億人口所需乳清蛋白量將為320萬t。
中國乳清蛋白市場以每年兩位數的增長速度迅速發展。中國乳清蛋白市場規模接近50億元。儘管醫療機構大力提倡母乳餵養,乳清蛋白食用量還是呈現上升趨勢。主要是職業母親數量增加,斷奶時間提前等因素。特別隨著生活水平提高,幼兒持續飲用奶粉時間延長到學齡前的情況在增加。因此未來嬰幼兒用乳清蛋白數量和比例還將呈現剛性增長,預計年增長幅度在5%左右。

4技術成果

國外乳品工業中已經研製運用超濾技術來製作「預乾酪」和乳清濃縮物。與傳統的蒸發濃縮相比,膜技術不僅能減少加熱引起的蛋白質變性,而且在產品提純方面具有明顯優勢。在美國大約三分之二的乳清直接噴霧乾燥成粉或製成濃縮物,其餘三分之一乳清做進一步處理,加工成其他乳清產品,如脫鹽乳清粉,低乳糖乳清粉、高乳糖乳清粉、乳糖、乳清濃縮蛋白和乳清分離蛋白等。
美國乳清工業是乳清蛋白技術開發和應用的先驅。先進的技術和巨大的研發投資使美國乳清工業將產品生產線從基本的乳清粉擴展到多種高價值產品,包括乳清濃縮蛋白(蛋白質含量在34%到80%之間),乳清分離蛋白(蛋白質含量超過90%),和脫鹽乳清等。
從乳清中分離、製備乳清分離蛋白技術的研究開始於十多年前,主要採用膜技術。國外早在1990年就採用離子交換法從乳清中分離乳清蛋白。此外,生物選擇吸附、親和色譜提純法及反相膠束萃取法等都是近年來新開發的分離乳清蛋白成分的方法。
膜分離技術。研究者使用層析膜完成了蛋白分離,此過程著重於離子交換和親和膜,採用具有吸收性質的微過濾器(不同於傳統的過濾和過篩)。層析膜一般是聚合物,由醋酸纖維素或二氟聚乙二烯構成。這種多孔的膜材料在內表面有離子交換基,可形成微孔直徑為0.1μm的一個平板或中空纖維,這樣大小的孔可以使雜質分離。離子交換基通過吸附來捕獲目標蛋白質分子,當目標蛋白質分子流過膜壁時,膜內部的離子交換基就會捕獲它。該膜首先要用一種緩衝溶液清洗,然後再用一種可調節pH值的鹽溶液來分離蛋白。目前已開發了相關工藝設備和產品,並不斷有膜處理改進技術的報道。
吸附分離法。直到現在,分離乳清蛋白最常用的方法是非專一性超濾和離子交換,這種方法可以生產蛋白質混合物,即乳清濃縮蛋白或乳清分離蛋白。但這個過程也有一定的局限性,例如它不能分離出特定的天然乳清蛋白成分,如β-乳球蛋白(β-LG)。因為天然的β-乳球蛋白易與脂溶性營養素如VA、VD、VK結合,所以這種蛋白是在液態奶中強化維生素最理想的物質。研究者們正在開發一種通過生物選擇吸附分離乳清蛋白的技術,這項技術可以成功地分離出天然β-乳球蛋白完成這種特定蛋白分離所使用的關鍵材料是將化合物視黃醛固定在Celite上。β-LG有結合小疏水分子的能力,這樣就使得材料表面有益於β-LG吸附。β-LG的結合也取決於pH值和離子強度,因此,僅僅通過調節pH值就可以完成吸附和解吸過程,但這種方法相對來說成本過高。
親和色譜提純法。牛乳鐵蛋白和牛轉鐵蛋白是在牛乳清中發現的最主要的鐵運送和調節蛋白。為了產生鐵輸送的生物功能以及與炎症和免疫學有關的人類細胞功能,這些蛋白必須與真核細胞表面相作用,真核細胞表面的一種常見組成部分就是神經節苷脂。在分離實驗中,神經節苷脂最初被混合乳清蛋白溶液所載入,用醋酸鈉和磷酸鹽緩衝溶液(在特定pH值條件下)清洗裝置后,完成乳鐵蛋白和轉鐵蛋白的回收。神經節苷脂色譜柱可回收高於74%的轉鐵蛋白,同時可從最初的乳清濃縮蛋白或乳清分離蛋白中提取至少40%的乳鐵蛋白。神經節苷脂親和色譜法與其他類似方法相比有幾個優點:它可以用未處理過的乳清濃縮蛋白或分離蛋白進行分離;固定的神經節苷脂色譜柱可重複使用12個月,不會降低結合乳鐵蛋白的能力;裝置很容易用乙醇、尿素或高濃度鹽緩衝劑清洗。

5產品分類

隨著產品技術的不斷開發和蛋白產品競爭的日趨激烈,乳清蛋白產品也逐步走向了多樣化,市場上已出現了濃縮乳清蛋白、分離乳清蛋白以及添加了蛋白肽類的乳清蛋白產品等。
1、濃縮乳清蛋白(WPC)
將乳清直接烘乾后,可得到乳清粉末,其中的乳清蛋白極低,一般為百分之十幾,不超過百分之三十。乳清經過澄清、超濾、乾燥等過程后得到的產物就是濃縮乳清蛋白。過濾程度的不同可以得到蛋白濃度從34-80%不等的產品。
2、分離乳清蛋白(WPI)
分離乳清蛋白是在濃縮乳清蛋白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。其價格昂貴,是濃縮乳清蛋白的2-3倍,但是它也更容易消化吸收。分離乳清蛋白的真正妙處在於它的營養價值,它擁有高含量的優質蛋白,能為某些特定需要的人群比如嬰兒和住院病人提供所需優質蛋白。此外,分離乳清蛋白所含有的生物活性化合物如α-乳白蛋白和β-乳球蛋白、乳鐵蛋白以及免疫球蛋白,都為市場注入了新鮮的活力。
3、乳清蛋白肽
乳清蛋白肽是乳清蛋白的水解產物,是乳清蛋白的精華,它在機體中能更快地參與肌肉合成的過程。
從以上各種乳清蛋白產品的種類和作用我們可以看出,補充乳清蛋白不光是對於普通人群意義重大,對於活動量大的人們及從事各種不同類型的運動員或者是健美愛好者也有重要意義。因為運動人群對於蛋白質的需要量比常人需要量更高,而且運動后體內合成蛋白質的速率提高,因此他們更需要補充容易吸收的優質蛋白。乳清蛋白因為具有容易消化吸收的特性,能作為機體快速合成蛋白質的原料;同時,乳清蛋白濃縮物比研究過的任何一種蛋白質具有更高的生物價,所以乳清蛋白理所當然地成為運動員訓練必備的營養食品。

6辨別選購

因乳清蛋白的作用已被廣泛認可,使用者越來越多,市場上便一下子冒出了很多乳清蛋白產品,但其中相當一部分是「掛羊頭賣狗肉」——用低價蛋白或貌似乳清蛋白的物質冒充乳清蛋白,來賣高價。比如,用大豆蛋白、雞蛋蛋白等低價蛋白冒充乳清蛋白、用麵粉、普通奶粉或者動物飼料乳清粉等外觀近似的物質冒充乳清蛋白、也有用蛋白含量為34%的乳清蛋白冒充蛋白含量為80%的乳清蛋白……。假乳清蛋白一般會添加很多香料——既掩蓋假原料本身特有的味道,又可用來解釋為什麼呈現不出乳清蛋白特有的風味,還可以取悅單純追求口感的消費者。
其實,要做一個聰明的消費者也很簡單,你只要掌握以下幾個小竅門,就可大大減少上當受騙的機會:
(1) 根據以上權威機構的描述做性狀方面的比較;
(2) 選擇正確的參照物做比較。比如用「美國雅培乳清蛋白粉」作為參照物,做性狀方面的比較(美國雅培是世界500強企業,其乳清蛋白質產品已進入中國某些城市的商場);
(3) 送去衛生防疫站、科研機構、技術監督局等有條件做蛋白質含量測定的單位做營養指標的測定;
(4) 民間土法:用開水沖。大豆蛋白根據蛋白的用途不同溶解速度不同,但是都不可能用開水沖之後迅速溶解,都會有許多顆粒,顆粒呈中心有乾粉,顆粒顏色為淡黃色,接近乳白色,沒有乳清蛋白顏色白,而且沒有乳清蛋白溶解的快;乳清蛋白用開水沖后,會出現許多絮狀和粒狀的白色物體;
(5) 諮詢該產品的廠家或正規代理商,確認購買處的身份,甚至將有疑問的產品寄到原廠進行鑒定;
(6) 選擇上市時間長的品牌及實力強的公司,最好在國內有工廠或正規註冊的分支機構,這樣他們才會受到更有效的約束,處理投訴、索賠等糾紛也才能找到真正的主體。
總之,分辨真假乳清蛋白,要用科學客觀的方法,不能僅根據「好不好喝」等簡單表象來判斷,有人覺得乳清蛋白淡而無味,不習慣,但真正的乳清蛋白就是如此。啤酒剛進中國時,沒幾個人愛喝,當時便冒出來很多果啤、甜啤,啤酒還是那個味道,但估計沒幾個人會懷疑或否定啤酒的這種特殊口味了,果啤、甜啤也基本銷聲匿跡。所以,每一個消費者都應該想清楚:用數倍於普通奶粉和美味奶昔的價格購買乳清蛋白,是為了什麼?當然,既保證營養,又美味可口是最完美的,但是,要追求口感,就必須使用添加劑,令乳清蛋白不能保持其天然的本色。世界的潮流趨勢是追求天然、倡導環保,無論是化妝品、日用護理品還是食品,各大品牌都在紛紛推出「無添加」產品,這一陣子廣為關注的「蘇丹紅」事件無疑又起到了推波助瀾的作用。最近國內乳清蛋白粉市場也出現了「無添加」產品,一上市便供不應求,這些都反映了消費者環保意識的增強和對天然產品的信賴。

7主要成分

β-乳球蛋白
具備最佳的氨基酸比例,支鏈氨基酸含量極高,對促進蛋白質合成和減少蛋白質分解起著重要的作用,有助於健身愛好者塑造優美體型。
α-乳白蛋白
是必需氨基酸和支鏈氨基酸的極好來源,也是唯一能與金屬元素和鈣元素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。臨床研究顯示,富含α-乳白蛋白的嬰兒配方奶粉是安全的。
免疫球蛋白
具有免疫活性,能夠完整地進入近端小腸,起到保護小腸粘膜的功能。
乳鐵蛋白
抗氧化,消滅或抑制細菌,促進正常細胞生長,提高免疫力。
作為乳清蛋白特有的一種蛋白質組分,乳鐵蛋白可以為運動員帶來幾種重要的益處。牛奶乳鐵蛋白在成年人體內是以完整蛋白質的形式被吸收的,其健康益處包括潛在抗菌活性和抗病毒特性,防止致病微生物在腸道內生長,刺激免疫系統和調節組織損傷造成的炎症。乳鐵蛋白在鐵和骨骼代謝方面的重要作用是運動員尤為關心的。
在乳清中發現的乳鐵蛋白被證實對骨骼代謝也具有直接的益處。在細胞培養研究中,乳鐵蛋白具有促進造骨細胞和軟骨細胞增殖的功能,並能增加其生理含量,這一效果超過其他骨骼生長因子,如IGF-1和TGFb。乳鐵蛋白在骨骼代謝中具有合成的作用對於骨骼健康和預防骨質疏鬆症具有重要意義。
並且,肌體內的氧氣輸送離不開鐵。乳鐵蛋白(鐵傳遞蛋白的一種)的一個重要功能是使血液中的細胞結合鐵。乳鐵蛋白阻隔並溶解鐵,從而控制腸道代謝中的可利用鐵。因此,乳鐵蛋白在維持血紅細胞、血色素和氧氣運輸的健康調節方面也擔當重要作用。

8適用人群

中國營養協會榮譽理事、上海市營養學會名譽理事長趙法伋教授在接受記者採訪時指出,乳清蛋白作為優質蛋白,尤其適合嬰幼兒、老年人、運動人群和術前術后病人。
老年人
老年人由於蛋白質分解代謝大於合成代謝,容易出現蛋白質的負平衡,加上老年人的日常飲食中,蛋白質攝取量通常偏低,而且消化吸收和利用率降低,更易加重這種負平衡,這對維持老年人的肌力、免疫力等都十分不利,所以提倡補充易於消化吸收和利用的優質蛋白質。而乳清蛋白恰是一類營養價值高、易於消化吸收的優質蛋白質。另外,乳清蛋白中富含免疫球蛋白、乳球蛋白等成分,能提高老年人的免疫力,增強體質。乳清蛋白還是良好的鈣質來源,有的乳清蛋白製品中,每100克可提供500~800毫克的鈣質,有助於維護老年人的骨骼健康,降低骨骼礦物質流失和骨折的風險。
術前術后病人
外科手術對機體創傷后,病人的蛋白質分解代謝增加,加上食慾減退,消化吸收功能下降,很容易出現蛋白質代謝的負平衡,因此術前術後補充優質蛋白質有助防止術后併發症,促進傷口癒合。而使用吸收率和營養價值高的乳清蛋白質粉是不錯的選擇。

9作用

1、運動營養價值
理想的運動蛋白質應滿足這些標準:
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。
乳清蛋白完全具備了上述優點。蛋白質消化校對氨基酸評分(PDCAAS)法測定蛋白質質量的原理是基於人體對氨基酸的需求的,其原則是近似的氮組成,必需氨基酸組成與含量及實際消化吸收率。根據這一方法,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、牛肉和大豆都要高。
2、乳清蛋白與自由基
乳清蛋白中的α-乳白蛋白、牛血清蛋白、乳鐵蛋白富含胱氯酸殘基,能安全通過消化道和血流,進入細胞膜,還原成兩個半胱氨酸,合成GSH,維持細胞和組織GSH水平,從而增強機體抗氧化能力,提高肌肉耐力和作功能力及延緩疲勞的發生。
3、乳清蛋白與免疫
谷氨醯胺是淋巴細胞和巨噬細胞在免疫反應過程的重要底物,高速利用用谷氨醯胺生成嘌呤和嘧啶核苷酸有利合成更多的DNA,使免疫細胞增殖加速。長時間大強度運動後期血糖降低,此時谷氨醯胺主要參與糖異生以維持血糖濃度,谷氨醯胺不能滿足免疫細胞的需要,這是運動造成機體免疫力下降的士要原因。乳清蛋白富含谷氨酸等谷氨醯胺前體物質,為糖原異生提供原料,維持谷氨醯胺水平,保護免疫細胞功能。此外,乳清蛋白中的乳鐵蛋白和球蛋白都具有抗菌和抗病毒作用。
4、與中樞疲勞
中樞疲勞理論認為:在耐力運動過程中,當肌糖原、肝糖原大量消耗時,血中的支鏈氨基酸也降低,遊離色氨酸水平升高,大量色氨酸進入腦屏障轉變為5一羥色氨,後者可抑制中樞興奮性,產生嗜睡和疲勞的感覺。乳清蛋白含有豐富的支鏈氨基酸,可以阻斷色氨酸的轉運,延緩疲勞的產生。
5、與肌肉做功能力
乳清蛋白增加運動肌肉做工能力主要表現在幾個方面:
(1)易消化的優質蛋白——為提供額外能量,節約體內蛋白質,減少肌蛋白分解。
(2)賴氨酸、精氨酸含量高——刺激合成代謝激素或肌肉生長刺激因子的分泌和釋放,刺激肌肉生長和脂肪降低。
(3)提供GSH等抗氧化劑,保護肌細胞膜、肌漿網、線粒體等結構,廷緩肌肉疲勞產生。
(4)富含支鏈氨基酸,其中亮氨酸及其氧化代謝物可抑制蛋白質水解酶的活性,減少肌蛋白分解。
6、肌肉生長
運動中的我們需要消耗更多的蛋白質來延緩或者構築肌肉。乳清蛋白中特別含有豐富的支鏈氨基酸,而支鏈氨基酸具有阻止肌肉分解,促進肌肉合成的功效,對於修復運動損傷也大有禆益。

10應用

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。
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。
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。
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。
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后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。

11相關知識

要衡量一種食物蛋白質的營養價值,可以從以下4個方面來進行比較:
①蛋白質含量
食物中蛋白質含量的多少,是衡量和評定一種食物蛋白質營養價值的基礎。
②蛋白質的生物效價
指食物蛋白質經人體消化吸收后,在機體內被利用的程度。雞蛋是眾所周知蛋白質價值極高的食品.其蛋白質的氨基酸組成最接近人體需要,因此通常我們用雞蛋中蛋白質的各項指標來作為評判食物中蛋白質優劣的標準:例如表1中雞蛋的生物效價定為100 ,而乳清蛋白的生物效價高達104,高於雞蛋的營養價值。
③蛋白質的功效比
通俗的來說,就是用來衡量你吃進去的蛋白質里有多少可以轉化為你身體組織的一部分。功效比越大,轉化率越高,營養價值越高。
④蛋白質的氨基酸模式
人體蛋白質及食物蛋白質必需氨基酸種類和含量有差異,營養學用氨基酸模式來表示這種差異。所謂氨基酸模式是指某種蛋白質中各種必需氨基酸的構成比例。食物蛋白質氨基酸模式與人體蛋白質越接近時,必需氨基酸利用程度越高,食物蛋白質營養價值也相對越高。
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