牛乳乳清蛋白的主要组成及其营养特点

庞孝飞，汪 超

（湖北工业大学，湖北 武汉 430068）

牛乳乳清蛋白的主要组成及其营养特点

庞孝飞，汪 超

（湖北工业大学，湖北 武汉 430068）

乳清蛋白是牛乳中的一类重要蛋白质，主要由α-乳白蛋白、乳铁蛋白、血清白蛋白、β-乳球蛋白、免疫球蛋白及乳过氧化物酶等构成，对人体健康有重要作用。介绍了牛乳乳清蛋白的主要组成及其营养特点，分析了影响牛乳乳清蛋白产品开发的关键因素，以期为进一步研究牛乳乳清蛋白在不同处理条件下的营养变化特征以及牛乳乳清蛋白相关产品的开发利用提供理论依据。

乳清；蛋白质；营养；热处理

牛乳乳清蛋白含有多种活性成分，其营养价值很高，对于人类机体的代谢平衡、免疫、疾病防治等均具有重要的作用。随着人们生活水平的不断提高以及对健康关注程度的日益提升，乳清蛋白在医疗保健、食品加工等领域被广泛应用，因此，乳清蛋白产品的开发利用也日益重要［1-2］。乳清蛋白是来源于牛乳提取物中的一类蛋白质，其在牛乳中的含量较低，但易被人体消化吸收并含有多种活性成分，营养价值较高，是一种优质蛋白质补充剂，对人体健康十分重要［3-4］。乳清蛋白是为数不多的优质动物性完全蛋白质，其富含8种必需氨基酸，并且各种必需氨基酸的配比接近于人体的一般需求比例。乳清蛋白中含有较多的蛋氨酸以及半胱氨酸，这2种氨基酸是机体内抗氧化剂发挥作用的重要物质。一般来说，服用该类蛋白质浓缩物可提高机体体液免疫和细胞免疫水平，这对于预防某些由生化原因导致的癌症发挥着不可替代的作用［5］。乳清蛋白营养成分种类较多，不仅含有大量α-乳白蛋白、免疫球蛋白以及β-乳球蛋白，而且含有较少量的乳糖和脂肪等［6］。随着人们生活水平的不断提高、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细化和深入，乳清蛋白及其衍生产品愈加受到消费市场的青睐［7-8］。笔者对牛乳乳清蛋白的主要组成及其营养特点进行综述，并对影响牛乳乳清蛋白产品开发的关键因素进行分析，以期为进一步研究牛乳乳清蛋白在不同处理条件下的营养变化特征以及牛乳乳清蛋白相关产品的开发利用提供理论依据。

1 牛乳乳清蛋白的组成

乳清蛋白主要为结构较为紧密的球蛋白，其独特的氨基酸序列及三维结构决定了该类蛋白质的基本营养功能。乳清蛋白的主要成分为β-乳球蛋白、α-乳白蛋白、免疫球蛋白、血清白蛋白，另外还包括具有特定生物活性的乳过氧化物酶和乳铁蛋白等其他组分。

1.1 β-乳球蛋白 β-乳球蛋白（β-LG）是乳清蛋白的主要成分，由乳腺上皮细胞合成，在牛奶中β-LG的浓度一般为2～3 g/L。β-LG是具有特殊功能的蛋白质，通过脂质转运。在乳清蛋白中以二聚体的形式存在，酸性环境不能破坏其结构。β-LG与脂溶性维生素的结合能力很强，一般作为载体有助于VA、视黄酸等维生素及其代谢中间产物的吸收。β-LG的分子内部有比较特殊的疏水孔穴，其表面的疏水裂缝区域在与脂肪酸结合后，可明显提高其在机体内的转运效率，从而促进人体对β-LG的吸收。β-LG与脂溶性维生素和脂肪酸的结合能力很强，这一特性使其可用于低脂、无脂并富含脂溶性维生素的营养保健类食品的开发。β-LG具有较强的免疫增强功能和生物活性，其能彻底清除VA代谢物在机体表面形成的色素沉淀。β-LG也表现出一定的抗氧化功能，其可显著增强人肝脏中还原型谷胱甘肽的含量，从而提高机体细胞膜的抗氧化能力。目前，国内外对于β-LG的研究主要集中在营养功能、分子结构、热效应及其在保健食品开发中的应用方面。

1.2 α-乳白蛋白 α-乳白蛋白分子量较小，结构紧密，是乳清蛋白中唯一能够与Ca2+结合的营养成分。α-乳白蛋白与Ca2+结合后，其稳定性明显提高。 此外，其还可以与 Mg2+、Mn2+、Na+等金属离子结合，结合后其自身结构发生改变，从而引起其功能和特性发生改变。α-乳白蛋白中所含的必需氨基酸比例高达63.2%，是人体必需氨基酸以及支链氨基酸的最重要的来源。α-乳白蛋白富含色氨酸，后者是神经发育的关键因子之一，是人类食欲、情绪以及睡眠调节的核心营养成分。此外，色氨酸还具有调节泌乳、缓解压力等功能。牛乳中的α-乳白蛋白的功能特性在大多数方面和人乳中的α-乳白蛋白相近，这使得其在保健品、药品和婴儿配方食品的开发等领域被大量应用。α-乳白蛋白在机体内能够被转化为诱导肿瘤细胞凋亡的蛋白质。近年来，市场上出现了具有某些具有特定生物活性的乳清蛋白水解产品，例如具有血压控制功效的含有ACE抑制肽的乳清蛋白水解产物。

1.3 乳铁蛋白 乳铁蛋白是一种多功能蛋白质，是乳清蛋白中非常重要的营养物质。乳铁蛋白具有抗病毒和广谱抗菌作用，其能够与多种抗真菌制剂及抗生素产生协同作用。乳铁蛋白不仅参与调节机体内铁的平衡，而且对于骨髓细胞的生成具有调节作用，可以促进该类细胞生长。此外，该蛋白质对人体免疫机能具有调节作用，能够抑制肿瘤细胞的形成。乳铁蛋白的生物活性主要包括抑制自由基形成、抗菌、抗病毒、促进消化道有益菌增殖等。乳铁蛋白能够通过降低机体内自由基对动脉血管壁弹性的破坏，从而实现预防和治疗冠心病以及动脉粥样硬化的功效。乳铁蛋白对于革兰阳性菌和阴性菌的抑制作用首先表现在其与铁的高度结合特性，该特性使得细菌缺失生长所必需的重要养分铁。此外，其可通过氨基末端的强阳离子结合区域来增加细菌细胞膜的通透性，促进细菌脂多糖渗出外膜，从而达到直接杀菌的作用。乳铁蛋白可通过抑制病毒进入细胞的方式减轻病毒感染对肝细胞的损伤。

乳铁蛋白对人类的肝癌、胰腺癌、结肠癌和胃癌等均具有化学预防功能，并且能够抑制肿瘤细胞的转移。其对肠道细胞的生长具有促进作用，有助于肠道消化功能的迅速恢复。乳铁蛋白可以刺激人类机体免疫细胞的生成，可作为老年人以及免疫系统受损人群的免疫补充剂。在抗氧化性方面，乳铁蛋白具有转移和结合催化过氧化物自由基生成的游离铁以及其他二价金属离子的能力，从而有效抑制由金属离子催化的氧化过程，是一种比较理想的抗氧化剂。

乳铁蛋白还能够通过启动宿主防御系统的初始活化反应、调控不同类型淋巴细胞比例等方式对机体的免疫反应产生影响，这使其在提高机体免疫力、治疗慢性肝炎、预防丙型肝炎病毒感染等方面都起到积极作用。研究表明，乳铁蛋白能够提高淋巴细胞中自然杀伤细胞的比例，同时对抗体生成T细胞的成熟具有调节作用。

1.4 乳过氧化物酶 乳过氧化物酶是乳清蛋白中的一种具有抗菌作用的酶，其主要通过酶反应使细菌失去活性。乳过氧化物酶系统可促使细菌钝化，从而抑制其生长和代谢。乳过氧化物酶系统主要包括乳过氧化物酶、硫氰酸盐和过氧化氢。过氧化氢和硫氰酸盐是酶反应必需的2个协同因子，二者与乳过氧化物酶共同构成乳过氧化物酶系统。乳过氧化物酶系统具有很强的热稳定性，pH值、温度对于该系统的稳定性及功能特性有着显著的影响。

2 牛乳乳清蛋白的营养特点

乳清蛋白是一类富含多种营养物质的蛋白质，其在抗菌、抗病毒、免疫调节等方面发挥积极作用。乳清蛋白所含的苏氨酸对于维持肠道健康具有重要作用。苏氨酸参与合成的肠道黏液素，对于保护肠道细胞的连贯性和增强肠道屏障具有重要意义。乳清蛋白是机体内含硫氨基酸（蛋氨酸、半胱氨酸）的良好食物来源。含硫氨基酸是GSH及牛磺酸生成的重要前体物质。GSH是机体抗氧化系统的重要组成部分，其在免疫应答及自由基清除过程中发挥重要作用。GSH及牛磺酸作为重要的抗氧化物质，具有抑制脂质过氧化反应的抗氧化效应。乳清蛋白中的半胱氨酸是人体GSH的有效补充，其水解产物可大幅度提高前列腺上皮细胞内的GSH水平。乳清蛋白通过GSH的抗炎活性和抗氧化能力，在前列腺、肠道和乳腺等不同部位疾病的预防和治疗过程中发挥重要作用。乳清蛋白也是支链氨基酸（异亮氨酸、缬氨酸、亮氨酸）的良好食物来源。在人类机体中，支链氨基酸是GSH合成所需的谷氨酸盐的前体物质之一。支链氨基酸中的亮氨酸在乳清蛋白中的含量高达26%。亮氨酸是骨骼肌蛋白合成的重要前体物质，也是调节骨骼肌蛋白合成的细胞内代谢通路的刺激物。大量研究显示，乳清蛋白可以促进骨骼肌蛋白的合成，从而有效降低老年人发生骨骼肌减少症的风险。

3 影响牛乳乳清蛋白产品开发的关键因素

目前，乳清蛋白中重要活性成分的开发与利用是食品研究领域的热点。通过不同处理方法和技术手段保持牛乳中乳清蛋白活性物质的理化特性，是乳清蛋白产品开发过程中的关键环节。热处理是各种乳制品加工生产中必不可少的重要环节。在热处理的过程中，乳清蛋白各种成分的理化特性会发生一系列变化，有可能导致其功能特性也产生明显变化。因此，探究不同热处理强度下乳清蛋白重要组分理化特性的变化特征，探索高效的乳蛋白热处理技术，对于牛乳乳清蛋白在药品、食品、保健品、化妆品开发等领域的应用具有重要意义。

［1］兰欣怡，王加启，卜登攀，等.牛奶中β-乳球蛋白研究进展［J］.中国畜牧兽医，2009，36（6）：109-112.

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［3］裴晓言，顾名夏，黄鹤，等.牛乳中的免疫球蛋白与健康的研究［J］.现代生物医学进展，2007（7）：418-421.

［4］李莹，林晓明.乳清蛋白营养特点与功能作用［J］.中国食物与营养，2008（6）：62-64.

［5］FULLER M F，MILNE A，HARRIS C I，et al.Amino acid losses in ileostomy fluid on a protein-free diet ［J］.Am J Clin Nutr，1994，59（1）：70-73.

［6］韩雪，孙冰.乳清蛋白的功能特性及应用［J］.中国乳品工业，2003，31（3）：28-30.

［7］余江，李立.乳清蛋白的功能特性及其在肉类制品中的应用［J］.肉类研究，2010（12）：83-85.

［8］王芳，张兰威.乳清蛋白可食用膜的研究进展［J］.乳业科学与技术，2007（3）：109-112.

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文章顺序编号1672-5190（2016）03-0052-03

2016-03-05

项目来源：2015年安徽省高等学校自然科学研究重点项目《松针天然食品防腐剂提取、纯化关键技术的研究与应用》（KJ2015A401）中期成果；2016年安徽省高等学校自然科学研究重点项目 《猪链球菌2型基因缺失疫苗研制》（KJ2016A766）中期成果。

庞孝飞（1983—），男，工程师，硕士研究生，主要从事乳品生产加工销售工作。

汪超（1978—），男，教授，博士，主要研究方向为食品发酵技术、食品加工工艺及天然产物分离与构效。

（责任编辑：赵俊利）