乳清蛋白研究进展及在运动营养的应用

　　乳清蛋白是一类利用现代生产工艺由牛奶中提取出来的蛋白质，它们不仅容易消化，而且有很高代谢效率，从而使蛋白质具有很高的生物利用效价。同时乳清蛋白还含有多种生物活性物质，因此有很高的功能特性。在过去的十年里，乳清蛋白越来越多地被应用于体育界。对于肌肉和体型的热衷促使很多消费者迫切需要这类产品，以使其充分表现运动才能。科学的证据日益表明乳清蛋白可为那些追求卓越的成绩和迅速的体力恢复的运动员带来重要的生理上的益处。
　　目前全世界乳清蛋白(包括乳清粉末、乳清蛋白浓缩物WPC, 及乳清蛋白分离物 WPI)产量达70万吨.，相关产品琳琅满目，
　　相关的研究、利用也日益地增多。但由于生产商的技术、工艺水平不同，产品的质量和功效也相差很远。本文从生产工艺、功效成分、生物功能、运动营养应用等几个方面详细介绍乳清蛋白的研究进展。

　　乳清蛋白是什么？

　　牛奶的组成中87%是水分，13%是乳固体，其中乳固体中37%是乳糖，30%是脂肪，27%是乳蛋白质，6%是灰份/矿物质。而乳蛋白质中只有20%是乳清蛋白，80%都是酪蛋白。乳清就是乳制品企业利用牛奶生产干酪时所得的一种天然副产品，它经过澄清、超滤、二次过滤、干燥等过程后就得到了浓缩乳清蛋白（WPC）。过滤程度的不同可以到蛋白浓度从34%~80%不等的产品。而分离乳清蛋白的蛋白含量则高达90%以上。

　　乳清蛋白成分功能性分析

　　乳清蛋白主要由β-乳球蛋白、α-乳白蛋白、牛血清白蛋白、免疫球蛋白等组成，另外还含有一些具有生物活性的微量成分，包括乳铁蛋白、乳过氧化物酶、溶菌酶、酪蛋白巨肽、脂肪球膜蛋白、生长因子等。正是这些成分提供了乳清蛋白卓越的价值。

　　β-乳球蛋白

　　乳球蛋白具有很强的与松香油和脂肪酸结合的结合段，一般被用作功能性配料使用。据最近在北卡罗来纳州大学的东南乳品研究中心进行的研究显示β-乳球蛋白能够对脂溶性营养素如维生素A和维生素E进行预结合。从而促进了他们的吸收。它还是必需氨基酸和支链氨基酸的极好来源。

　　α-乳白蛋白

　　除了它也是必需氨基酸和支链氨基酸的极好来源之外，还是一种唯一能结合钙的乳清蛋白成分，其主要生理作用是与金属离子包括钙质的结合作用。最近的研究更发现，它可能具有抗癌功能。此外，由于从牛奶分离出来的乳白蛋白在氨基酸比例和结构方面，以及在功能特性上与人乳（人乳主要是由a-乳白蛋白组成）都非常相似。

　　乳铁蛋白

　　乳铁蛋白在牛奶中的平均浓度为0.01g/100ml;在乳清蛋白产品中，其浓度可高达30~100mg/l甜乳清。其活性包括：抗细菌性，抑制游离基形成，调节人体铁质转移，促进细胞生长并提高免疫能力，促进双歧杆菌增殖，并可作为抗氧化剂。

　　1、抗细菌性：乳铁蛋白能够牢固地与铁结合，使之不能被细菌所利用，其机理相当复杂。与人乳相比，从牛奶衍生的乳铁蛋白在对抗浓度为0.3~3.0μm的各种革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌方面更为有效。芝加哥医科学校进行的一项动物试验研究发现，乳铁蛋白可能具有预防脓毒性休克症状的作用；亦有报道指出，乳铁蛋白对几种人体病毒具有抵抗作用。
　　2、铁质转移：一些研究证实，铁饱和的乳铁蛋白是膳食中铁质转移的一种有效形式。一般来说，婴儿配方中采用乳铁蛋白来改善体内铁质的平衡，此外，也可在膳食补充剂、运动饮料，以及为妇女而设的食品中应用。目前，日本一些新的生产研究将重点放于采用这种乳铁蛋白来强化含铁脂肪食品和油等。
　　3、促进细胞生长，提高免疫能力：乳清蛋白对肠道的细胞生长具有有益作用，也能使肠道的消化功能迅速回复正常。最近的一些研究更发现，乳铁蛋白能刺激人体免疫系统细胞，可作为老年人或免疫系统受损人群的补充剂。
　　4、抗氧化剂：乳铁蛋白具有结合和转移能催化过氧化物自由基生成的游离铁和其它二价金属离子的能力，因而能有效抑制由金属离子催化的氧化过程，是理想的抗氧化剂。
　　5、促进双歧杆菌增殖：据报道，乳铁蛋白亦能促进双歧杆菌的生长。

　　乳过氧化物酶

　　乳过氧化物酶是一种天然杀微生物剂，也是一种抗细菌剂。与乳铁蛋白不同，乳过氧化物酶是通过酶反应来杀死或使广谱微生物失活，能抑制某些革兰氏阴性细菌（包括大肠杆菌和某些沙门氏菌菌种）和革兰氏阳性细菌。这个酶反应还包含两个协同因子过氧化氢和硫氰酸盐离子；它们与乳过氧化物酶一起组成乳过氧化物酶系统，其热稳定性相当高。

　　乳过氧化酶系统的功效取决于pH值、温度和细胞密度等因素。在过氧化氢和硫氰酸盐的存在下，乳过氧化物酶系统对革兰氏阴性细菌显示出抗细菌作用；在乳过氧化物酶单独存在时，主要在牛奶中提供抗细菌活性。

　　生长因子

　　"生长因子"是一组乳清成分的统称。已经证实，这些生长因子能够在慢性、非治疗伤口如糖尿病溃疡的伤口修复时促进细胞生长；同时，乳清生长因子提取物也可应用于治疗肠道疾病和修补伤口。在最近的一项研究中发现，摄入乳清蛋白能减少因化学药物疗法而诱发对小肠的损害，表明其可进行治疗肠道粘液症的临床试验。

　　乳清蛋白在运动营养方面的应用

　　运动员对蛋白质的需求是不言而喻的，但需求量与训练水平、运动类型、持续时间及强度有关。美国膳食委员会（ADA）已经报道，一般运动员每天1.5克/公斤体重的蛋白质补充已经足够了，但对于健美、举重、摔跤等力量型运动员来说，则至少要2.0克/公斤体重。由于没有一种蛋白质可被100%利用的，人们就只好加大摄入量，但过多的蛋白摄入会增加器官的代谢压力，所以使用最有生物利用价值的乳清蛋白是非常有益的。

　　1.乳清蛋白的运动营养价值

　　理想的运动蛋白质应满足这些标准：

　　·必需氨基酸和非必需氨基酸之间平衡良好；

　　·支链氨基酸含量丰富；

　　·脂肪胆固醇含量低。

　　乳清蛋白完全具备了上述优点。蛋白质消化校对氨基酸评分（PDCAAS）法测定蛋白质质量的原理是基于人体对氨基酸的需求的，其原则是近似的氮组成、必需氨基酸组成与含量及实际消化吸收率。根据这一方法，乳清蛋白的生物利用价值比许多其他高质量的膳食蛋白如蛋、牛肉或大豆都要高。

　　表1 主要蛋白质的PDCAAS值

　　蛋白质来源 PDCAAS值
　　乳清蛋白    1.14
　　酪蛋白    1.00
　　牛乳分离蛋白    1.00
　　大豆分离蛋白    1.00
　　蛋清粉    1.00
　　牛肉粉    1.00
　　罐装小扁豆   0.52
　　花生粉   0.52
　　小麦麸质   0.52

　　表2 主要蛋白质的必需氨基酸组成与含量（mg/g蛋白质）

　　氨基酸   WPC80    大豆    鸡蛋    小麦
　　亮氨酸   105    85    86    63
　　赖氨酸   93    63    70    27
　　苯丙氨酸+酪氨酸   32    97    93    78
　　蛋氨酸+半胱氨酸    21   24    57    39
　　异亮氨酸    63    47    54    33
　　缬氨酸    58   49    66   43
　　苏氨酸    69    38    47    29
　　色氨酸    18    11    17   11
　　组氨酸    17    -   22   -

　　利用其它几个评价指标，乳清蛋白的营养价值也都高于别的优质蛋白。
　　表3 主要蛋白质的营养价值
　　蛋白质来源    BV    PER    NPU
　　WPC   104 3.2   92
　　大豆蛋白   74   2.1    61
　　全蛋    100   3.8    94
　　牛乳    91   3.1    82
　　酪蛋白    77   2.9    76
　　牛肉   80   2.9    73

　　2.乳清蛋白在运动营养中的功能特性

　　·易消化的优质蛋白——提供额外能量，节约体内蛋白质；

　　·亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸等支链氨基酸含量丰富——这对运动员骨骼肌的能量供应，肌肉合成以及延缓中枢疲劳均有极大的帮助；

　　·富含半胱氨酸和蛋氨酸——这些含硫氨基酸能维持人体内抗氧化剂的水平，并在细胞分裂时尽量稳定DNA。

　　·赖氨酸和精氨酸含量高——会刺激合成代谢激素或肌肉生长刺激因子的分泌与释放，因而刺激肌肉生长和机体脂肪降低。

　　·含谷氨酸——有助于肌糖元更新并防止因过度训练导致的免疫功能下降；

　　·生物可利用钙的良好来源——减少运动期间发生骨折并克防止雌性激素不足的女运动员发生骨质散失。

　　目前，国外市场上有很多采用乳清蛋白作为蛋白质来源的运动营养食品，而国内才开始起步，相信在不久的将来，乳清蛋白就会有更广阔的发展前景。