乳清蛋白的功能特性及在可食性膜中的应用

文/夏 超 许慧卿

（扬州大学旅游烹饪学院）

近年来，我国对乳及其制品的需求量不断增大，牛乳的生产及加工也在不断发展。在以牛乳为原料生产干酪或干酪素的过程中，加入酸或凝乳酶后，将酪蛋白沉淀去除，所得到的液体部分即为乳清。乳清蛋白大量存在于牛乳乳清中，具有易消化、低胆固醇、高蛋白质功效比和高利用率等特性，是人体优质蛋白质补充剂之一，被称为蛋白之王[1～3]。乳清蛋白除了含有亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸等人体必需氨基酸，还含有婴幼儿所需的精氨酸和能维持谷胱甘肽水平的半胱氨酸。总得来说，无论是对于人体的生长发育，还是身体代谢或对疾病的抵抗力，乳清蛋白都发挥至关重要的作用。乳清蛋白中主要功能性成分为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，还有少量的其他组分，如乳铁蛋白和乳过氧化物酶等[4]。

1 乳清蛋白的临床功能

乳清蛋白具有降血糖、胆固醇和胰岛素的作用，可用于治疗和预防动脉粥样硬化、肥胖和II型糖尿病[5]。乳清蛋白经消化道进入人体后，经酶解生成肽类，其生物学活性具有保护心脑血管和降低胆固醇的作用。同时，乳清蛋白能改善胰岛素抵抗力，可能是由于机体的抗氧化能力，从而使过氧化物对机体的伤害减小[6]。Pal等[7]研究了在饮食中添加乳清蛋白对人体的影响，发现补充乳清蛋白可在12 周时使血浆胰岛素水平降低11.0%，并改善胰岛素敏感性。张宇等[8]研究表明，乳清蛋白进行蛋白酶水解后得到的活性肽，可显著降低小鼠血清总胆固醇水平，降低率达36.3%。

乳清蛋白可抑制癌细胞的生长繁殖，已经在乳腺癌、结肠癌、前列腺癌等高发生率的癌症治疗领域上得到了广泛应用。Hakkak等[9]研究表明，饲喂乳清的大鼠结肠癌发生率和结肠肿瘤发生率要明显低于饲喂酪蛋白的大鼠，结果显示，食用含乳清蛋白的饮食可以降低患结肠癌的风险。曾珍等[10]探究了活性乳清蛋白对化疗期间荷瘤小鼠的影响，发现活性乳清蛋白可以促进生成谷胱甘肽，提高化疗的耐受性，延长荷瘤小鼠的生存期。

2 乳清蛋白的抗菌、抗病毒和免疫调节作用

乳清蛋白具有较好的抗菌和抗病毒作用。梁英红等[11]利用胰蛋白酶水解乳清蛋白，结果显示，在该条件下得到的乳清蛋白水解肽可以有效抑制金黄色葡萄球菌的生长。

乳清蛋白中的乳铁蛋白主要通过2 种方式杀灭细菌，分别是“铁结合”和“膜渗透”。韩菲菲[12]通过扫描电镜和投射电镜，观察猪乳铁蛋白肽及其改良肽对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的影响，发现其对细菌细胞膜的结构有破坏作用，能够导致细胞膜产生不同程度的突起或破损，菌体细胞壁及细胞膜断裂，导致细胞内容物泄露。此外，铁元素是维持细菌生长所必需的营养元素，而乳铁蛋白是具有铁结合性质的糖蛋白，不饱和的乳铁蛋白通过螯合铁离子来降低细菌周围的铁离子浓度，达到抑菌的目的。

乳清蛋白的摄入与人体谷胱甘肽含量成正比，其主要原因是半胱氨酸可以促进谷胱甘肽（GSH）的合成，从而使机体感染HIV的风险率大大降低。Micke等[13]进行了一场双盲临床试验，为30 名HIV患者每天补充45 g的乳清蛋白，2 周后发现血浆中GSH水平显著提升，继续进行试验6 个月后，总GSH血浆水平仍显著高于基线水平，这主要是由于乳清蛋白中的含硫氨基酸和支链氨基酸是GSH合成的前体物质，同时也能对机体的免疫调节发挥作用。

乳清蛋白含有亮氨酸等支链氨基酸，在小肠中可以被快速、高效地吸收，能帮助围手术期病人的恢复；还可使伤口愈合速度加快，修复和更新各项机体组织；另外对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，提高其抵抗力和运动损伤的恢复能力，并保护皮肤免受有害辐射的侵害[14～16]。

3 乳清蛋白的代谢

乳清蛋白在人体代谢和身体各项指标平衡中发挥着重要的作用，可通过增强氮素保留能力维持氮平衡，提高必需氨基酸的利用率，降低发病风险和死亡率。姜红等[17]研究了高乳清蛋白和母乳喂养新生儿的差异性，结果表明，乳清蛋白虽不能完全代替母乳喂养，但其对婴儿的体重增长、血清氨基酸水平具有很好的促进作用，并能降低婴儿的患病风险。童星[18]的试验表明，乳清蛋白能通过影响脂质代谢来调节我国超重和肥胖人群的腰围和体脂成分，改善了高脂饮食（HFD）诱导的脂肪组织中甘油三酯分解的紊乱，对肥胖的防治具有积极作用。

4 乳清蛋白在可食性膜中的应用

乳清蛋白因其具有良好的成胶性、搅打起泡性、新型乳化性、涂层性和微胶束化特性，在食品加工、营养保健、生物医药等方面有广泛的应用，且因其能适应现代化加工工艺的需要并符合环保的理念，而得到了广泛的开发与研究。

乳清蛋白膜不仅具有水蒸气通透性和气体阻隔性，而且对细菌和脂类物质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，结果表明，添加牛至和大蒜精油的薄膜对金黄色葡萄球菌、肠炎沙门氏菌、单核细胞增生李斯特菌、大肠杆菌和植物乳杆菌的抑制区更大。Hong等[20]通过比较乳清蛋白薄膜在不同因素影响下的阻氧性能，结果发现，乳清蛋白涂层在低水分条件下可以成功用于氧气屏障。乳清蛋白膜还可作为食品的涂层，可延长保质期，同时易于被生物降解，保护生态环境免受污染。

5 展望

乳清蛋白凭借其优异的抑菌性能和广泛的应用范围，在食品领域发挥了防腐保鲜和改良感官性状的双重作用。乳清蛋白安全性高，其分离物被欧洲食品安全局认定为在拟议的使用限量下可作为新型食品。近年来，随着我国科研水平的不断提升，乳清蛋白越来越受到人们的青睐，消费量也随之激增。但目前我国的乳清蛋白主要依赖进口，因此，如何在我国形成乳清蛋白产业链是亟待解决的问题，涉及乳清蛋白的分离、提取、纯化和浓缩等，均可能会成为研究的热点。