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乳清蛋白在食品工業(yè)中的應(yīng)用
發(fā)布時間：2013-11-25
對乳清蛋白在食品中的應(yīng)用進行了簡要的介紹，其中對乳清蛋白的主要組分(α-乳白蛋白、β-乳球蛋白、乳鐵蛋白等)、功能特性(成膠性，涂層性和成膜性等)、生產(chǎn)技術(shù)(膜分離技術(shù)、吸附分離法、親和色譜提純法等)及改性方法(物理改性及酶改性)做了詳細的介紹，并對我國乳清蛋白的應(yīng)用前景進行了展望。
關(guān)鍵詞：乳清蛋白；功能特性；改性
中圖分類號：TS252文獻標識碼：A文章編號：1002-6630(2010)01-0262-06乳清蛋白的營養(yǎng)價值可與肉蛋白和雞蛋蛋白相媲美。與肉和蛋不同的是，乳清蛋白中的膽固醇含量很低，而鈣和其他礦物質(zhì)卻很高。乳清蛋白作為蛋白質(zhì)替代原料，可以降低成本，提高營養(yǎng)價值，改善產(chǎn)品質(zhì)量。一個好的乳清蛋白產(chǎn)品，是完美的并易于添加于飲食中。低脂低膽固醇的乳清蛋白可全部或部分替代食品中的雞蛋白和脂肪，同時保證產(chǎn)品的色澤和口感。乳清蛋白的生物價值比其他許多高質(zhì)量的膳食蛋白如蛋、牛肉或大豆都要高。乳清富含半胱氨酸和蛋氨酸，這些含硫氨基酸能維持人體內(nèi)抗氧化劑的水平，并在細胞分裂時盡量穩(wěn)定DNA。實驗證明，乳清蛋白也能刺激人體免疫系統(tǒng)，阻止化學(xué)誘發(fā)性癌癥的發(fā)生，同時增加骨骼強度和降低低密度脂蛋白(LDL)膽固醇水平。所以，乳清蛋白在保健品和營養(yǎng)藥品產(chǎn)品的開發(fā)中具有潛在的應(yīng)用價值。
乳清分離蛋白如α-乳白蛋白、乳鐵蛋白、乳過氧化物酶和肽等，則具有生物活性或保健特性，受到全球的廣泛關(guān)注，某些乳清分離蛋白的應(yīng)用延伸到可作為天然抗菌劑、天然防腐劑和免疫增強劑，廣泛應(yīng)用于食品與醫(yī)藥工業(yè)。此外還可作為生物高分子材料用于食品包裝。本文對乳清蛋白在食品中的應(yīng)用進行簡單介紹，并對其功能特性、生產(chǎn)技術(shù)及改性技術(shù)做詳細的介紹。
1·乳清蛋白的組成
乳清蛋白約占牛奶蛋白質(zhì)的20%。乳清蛋白中的主要成分為：β-乳球蛋白48%(含有游離－SH基、為牛奶加熱風(fēng)味來源之一)、α-乳白蛋白約19%、蛋白酶20%、免疫球蛋白8%、牛血清蛋白5%以及少量的其他組分(如乳鐵蛋白和乳過氧化物酶等)[1]。由于乳清蛋白具有高吸收性、完整的氨基酸成分、低脂肪和膽固醇，同時濃縮了牛奶大多數(shù)的營養(yǎng)成分，有利于促進身體健康，可抗衰老、促進心臟健康、抗癌、提高免疫力、提高骨質(zhì)和控制體重，是當今最常見的蛋白質(zhì)補充產(chǎn)品[2-5]。近年來，我國干酪需要強勁，而發(fā)展干酪產(chǎn)業(yè)將產(chǎn)生大量乳清，目前我國尚缺乏乳清蛋白綜合利用相關(guān)技術(shù)。因此，迫切需要開發(fā)乳清蛋白綜合利用技術(shù)，以實現(xiàn)干酪產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
2·乳清蛋白的功能特性
2.1成膠性[6-8]
乳清蛋白加熱可形成熱誘導(dǎo)性凝膠，并保持大量水分。在成膠過程中，乳清蛋白形成一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使水分鑲嵌在微小的空隙中。其成膠的最佳條件為酸性條件(pH值為4.6～6.0)下，蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)10%～12%，溫度70～90℃。但是將乳清蛋白加熱到65℃左右亦可以成膠，或在水溶液中蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)達到7%時，乳清蛋白亦開始成膠。盡管如此，只有蛋白質(zhì)含量高的乳清濃縮蛋白(WPC)和乳清分離蛋白(WPI)才能形成典型的凝膠。
2.2攪打起泡性
乳清蛋白在形成泡沫時具有表面活性作用。乳清蛋白的攪打性能使其成為雞蛋清的有效代用品。特別是低脂肪乳清濃縮蛋白，具有很高的泡沫膨脹性能，使起泡時間延長。
2.3乳化性
乳清蛋白每個分子中既有親水基團又有疏水基團，在水溶液中，親水基團大多數(shù)分布于外側(cè)，而呈現(xiàn)較好的水溶性。這種結(jié)構(gòu)賦予乳清蛋白極佳的表面活性和乳化穩(wěn)定性。
2.4涂層性與成膜性
乳清蛋白可形成一種可食性的膜。用于提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性、優(yōu)化外觀、改善口感、保護其風(fēng)味和香味。乳清蛋白膜有良好的氧氣和水分阻隔性能，良好的香味隔絕和釋放性能。如應(yīng)用在以花生這類堅果為原料的食品中，可降低其哈敗速度，使堅果在食品體系中仍能保持脆性。Mchugh等[9]研究乳清蛋白膜形成的最佳條件時發(fā)現(xiàn)，要形成完整的乳清蛋白可食用膜，加熱處理(如90℃，30min)是必不可少的。Perez-Gago等[10]研究發(fā)現(xiàn)天然的乳清蛋白(未經(jīng)加熱處理的乳清蛋白)也能形成薄膜。因為乳清蛋白球蛋白的天然結(jié)構(gòu)是大多數(shù)的－OH和－SH都埋藏在分子內(nèi)部，所以天然蛋白膜主要是靠氫鍵聚集成的一種物質(zhì)。而由于熱變性形成的蛋白膜的分子間作用包括分子間的二硫鍵，還有氫鍵。天然的乳清蛋白膜和熱變性的乳清蛋白膜都是透明的，但是它們的溶解性和機械特性不同。
2.5微膠束化
乳清蛋白具有良好的成膜性能，特別適用于揮發(fā)性物質(zhì)微膠束化，可以作為微膠囊劑。乳清蛋白單獨使用或與碳水化合物混合使用，都可以成功地將脂類物質(zhì)，如脫水奶油以及芳香和風(fēng)味化合物進行微膠囊化。隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)，具有多種功能的乳清濃縮蛋白和乳清分離蛋白已經(jīng)成為普遍使用的功能性食品配料。乳清蛋白濃縮物能對抗各種免疫挑戰(zhàn)，包括極為激烈的致癌化學(xué)物質(zhì)。Nukuni等[11]研究表明，喂食乳清蛋白濃縮物的老鼠，對致癌化學(xué)物質(zhì)有較強的免疫反應(yīng)。Rutherfurd-Markwick等[12]研究發(fā)現(xiàn)，乳清蛋白濃縮物能促進體液免疫和細胞免疫，此外亦發(fā)現(xiàn)可對抗微生物感染，如沙門氏菌、鏈球菌性肺炎等。
3·乳清分離蛋白的生產(chǎn)技術(shù)
從乳清中分離、制備乳清分離蛋白技術(shù)的研究開始于十多年前，主要采用膜技術(shù)。美國早在1990年就采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(fā)的分離乳清蛋白成分的方法。
3.1膜分離技術(shù)
威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的研究者，使用層析膜完成了蛋白分離，此過程著重于離子交換和親和膜，采用具有吸收性質(zhì)的微過濾器(不同于傳統(tǒng)的過濾和過篩)[13]。層析膜一般是聚合物，由醋酸纖維素或二氟聚乙二烯構(gòu)成。這種多孔的膜材料在內(nèi)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(zhì)分離。離子交換基通過吸附來捕獲目標蛋白質(zhì)分子，當目標蛋白質(zhì)分子流過膜壁時，膜內(nèi)部的離子交換基就會捕獲它。該膜首先要用一種緩沖溶液清洗，然后再用一種可調(diào)節(jié)pH值的鹽溶液來分離蛋白。目前已開發(fā)了相關(guān)工藝設(shè)備和產(chǎn)品，并不斷有膜處理改進技術(shù)的報道。
3.2吸附分離法
直到現(xiàn)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(chǎn)蛋白質(zhì)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(yǎng)素如VA、VD、VK結(jié)合，所以這種蛋白是在液態(tài)奶中強化維生素最理想的物質(zhì)。研究者們正在開發(fā)一種通過生物選擇吸附分離乳清蛋白的技術(shù)，這項技術(shù)可以成功地分離出天然β-乳球蛋白[14]完成這種特定蛋白分離所使用的關(guān)鍵材料是將化合物視黃醛固定在Celite上。β-LG有結(jié)合小疏水分子的能力，這樣就使得材料表面有益于β-LG吸附。β-LG的結(jié)合也取決于pH值和離子強度，因此，僅僅通過調(diào)節(jié)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。
3.3親和色譜提純法
牛乳鐵蛋白和牛轉(zhuǎn)鐵蛋白是在牛乳清中發(fā)現(xiàn)的最主要的鐵運送和調(diào)節(jié)蛋白。為了產(chǎn)生鐵輸送的生物功能以及與炎癥和免疫學(xué)有關(guān)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(jīng)節(jié)苷脂。Moore等[15]首次利用超濾和有機溶劑提取相結(jié)合的方法，從鮮全脂乳中分離出了牛神經(jīng)節(jié)苷脂。分離出的神經(jīng)節(jié)苷脂以共價的形式固定在用于微孔的玻璃珠上，從而為提純?nèi)殍F蛋白和轉(zhuǎn)鐵蛋白提供了新穎、獨特的方法。在分離實驗中，神經(jīng)節(jié)苷脂最初被混合乳清蛋白溶液所加載，用醋酸鈉和磷酸鹽緩沖溶液(在特定pH值條件下)清洗裝置后，完成乳鐵蛋白和轉(zhuǎn)鐵蛋白的回收。神經(jīng)節(jié)苷脂色譜柱可回收高于74%的轉(zhuǎn)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(jīng)節(jié)苷脂親和色譜法與其他類似方法相比有幾個優(yōu)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(jīng)節(jié)苷脂色譜柱可重復(fù)使用12個月，不會降低結(jié)合乳鐵蛋白的能力；裝置很容易用乙醇、尿素或高濃度鹽緩沖劑清洗。
3.4反相膠束萃取法
正在進行的另一個很有前途的乳清蛋白分離技術(shù)，是使用相反的膠束溶劑來完成特定蛋白的分離。使用反膠束微滴相技術(shù)時，由于電荷-電荷間相互作用、疏水作用及與微滴相關(guān)的蛋白大小，可成功地分離出β-乳球蛋白、α-乳白蛋白和免疫球蛋白[16]。當用作食品配料時，β-乳球蛋白和α-乳白蛋白具有理想的功能性質(zhì)，除了形成蛋白凝膠外，還具有穩(wěn)定食品乳濁液和泡沫的能力。由于這3種蛋白的營養(yǎng)特性和在藥品中的可能應(yīng)用，使其具有利用價值。反膠束法可以從含水混合物中不斷地提取特定蛋白，并以有效的方式同時完成特定蛋白的濃縮和提純。反膠束溶劑包含被表面活性劑穩(wěn)定在有機溶劑中的小水滴，因為蛋白質(zhì)分子通常是從原來的水相轉(zhuǎn)移到被包埋的小水滴中，所以反膠束提取法是從水溶液中分離蛋白的有吸引力的方法。反膠束分離技術(shù)的優(yōu)點是經(jīng)過提取后，不但蛋白質(zhì)分子保持了天然狀態(tài)，而且溶液的規(guī)模擴大也不復(fù)雜。這項技術(shù)為乳制品、食品、制藥或保健行業(yè)等提供了低成本的分離過程。分離出的蛋白還可以進行進一步純化，以獲得高純度產(chǎn)品。
國內(nèi)也有采用乙醇沉淀法和鹽析法從牛奶或乳清中分離乳清分離蛋白的報道，但僅限于實驗室初步研究。
4·乳清蛋白改性技術(shù)
乳清蛋白改性就是利用生化因素(如化學(xué)試劑、酶制劑等)或物理因素(如熱、射線、機械振蕩等)使其氨基酸和多肽鏈發(fā)生某種變化，引起蛋白大分子空間結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)的改變，從而獲得較好功能特性和營養(yǎng)特性的改性乳清蛋白。
乳清蛋白改性方法主要有：化學(xué)改性、物理改性、酶改性及混合改性法。非酶法改性存在著反應(yīng)條件苛刻、試劑專一性不強、最終產(chǎn)品中除去未反應(yīng)試劑困難等不足之處。酶促反應(yīng)速度快、條件溫和、專一性強。我國對乳清蛋白的研究起步較晚，國內(nèi)乳清蛋白組分分離及功能性質(zhì)方面的研究報道不多，才剛剛起步。
4.1乳清蛋白物理化學(xué)方法改性
4.1.1乳清蛋白的擠壓
通過蒸煮-擠壓過程來生產(chǎn)一種可以與現(xiàn)存的組織化植物蛋白成分相競爭的組織化的乳清蛋白。典型的雙螺桿擠壓技術(shù)在乳清蛋白通過設(shè)備時，需要高溫和嚴格的操作，會使乳清蛋白變性，導(dǎo)致最終產(chǎn)品缺少質(zhì)地和吸收特性[17-19]。因此，首先面對的是要改變擠壓的過程以適應(yīng)乳清蛋白的敏感性，例如要降低操作溫度和改造螺桿、攪拌擠壓器的結(jié)構(gòu)。在原料離開擠壓器之前要采用特殊的冷卻工藝，以便限制產(chǎn)品的膨脹。
4.1.2乳清蛋白熱聚合
通常通過添加黃原膠和卡拉膠等親水膠體來實現(xiàn)增稠、凝膠化和凍融穩(wěn)定性等，但現(xiàn)在可以通過改性乳清蛋白來完成。
經(jīng)過溫和的熱處理來增加乳清蛋白混合物的分子量和大小，可開發(fā)出一種乳清蛋白聚合物。例如，乳清蛋白分散物(含不同數(shù)量的蛋白，4%～11%)在不同的pH值和離子條件下，經(jīng)一步或兩步熱處理后，就可形成聚合物。通常用所產(chǎn)生的分子量和黏性大小來評價聚合物成功的程度。黏度的顯著增加(超過初始溶液80倍)表明，調(diào)節(jié)蛋白濃度、pH值、鹽濃度、溫度等參數(shù)，可以成功地生產(chǎn)出許多聚合物。和親水膠體功能性相似的是，這些聚合的乳清蛋白可以影響終產(chǎn)品的流動性和凝膠性。乳清蛋白被聚合后可以與普通乳清蛋白結(jié)合使用，以增加持水性、質(zhì)地和凍融保護性。如利用含20%聚合乳清和80%普通乳清的混合物，制成一種能達到理想特性的“超級”蛋白，應(yīng)用于干酪工業(yè)中，可延長產(chǎn)品的貨架期，并改善質(zhì)地和口感。
4.2乳清蛋白酶改性
4.2.1酶法水解
通過酶部分降解乳清蛋白的多肽骨架，增加其分子內(nèi)或分子間交聯(lián)或連接特殊功能基團，可以改變?nèi)榍宓鞍椎墓δ苄再|(zhì)。
用酶處理乳清分離蛋白，可以提高分離后的乳清蛋白組分的起泡性和膠凝性。為配位體表面選擇最合適的酶，對于真正增加乳清蛋白產(chǎn)品的功能特性是非常重要的。Kananen等[20]研究發(fā)現(xiàn)，共價固定的胰蛋白酶能有效地限制分離蛋白的水解，從而生產(chǎn)出一種能在水溶液中穩(wěn)定存在的產(chǎn)品。采用固定酶可以使分離出蛋白后不用進行加熱滅活處理。這種處理對限制蛋白質(zhì)水解是非常重要的，但是熱處理最終可能會導(dǎo)致產(chǎn)品變性。在這些大肽片段分離過程中，與未被分級的乳清分離蛋白比較，酶處理過程會使重要的乳化、起泡和膠凝特性增加。例如，通過最小化此過程中的水解度來控制起泡度。另外，與由未處理過的乳清蛋白制得的線狀凝膠相比，酶處理過的乳清蛋白可以形成具有獨特功能的顆粒狀凝膠。
4.2.2酶法交聯(lián)
在聚合步驟控制蛋白的交聯(lián)作用也正在研究中。通過向配位體表面引入一種不同的固定化酶——轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶，使得β-乳球蛋白、乳清分離蛋白、α-酪蛋白和κ-蛋白的糖巨肽的過度交聯(lián)作用減少了。Lakkis等[21]研究證實了有大的交聯(lián)蛋白聚合物迅速形成，且聚合物可產(chǎn)生獨特的功能性質(zhì)。
4.3β-乳球蛋白改性
天然的β-乳球蛋白是嬰兒產(chǎn)生牛乳過敏癥的主要致敏原。由于新生嬰兒消化道腸道上皮細胞可以吸收一些完整的蛋白質(zhì)進入體內(nèi)，因而易引發(fā)過敏反應(yīng)。人乳中幾乎不含β-乳球蛋白，而牛乳中β-乳球蛋白占總蛋白質(zhì)的8%～10%。如何減少β-乳球蛋白所致嬰兒牛乳過敏癥是嬰兒配方奶粉生產(chǎn)中急待解決的問題，消除牛奶中主要致敏原β-乳球蛋白的致敏性已成為國際乳制品加工技術(shù)研究的熱點之一。對β-乳球蛋白進行分離和改性的比較可行也是值得研究的方法。
目前針對β-乳球蛋白改性的方法有很多。主要有以下幾種方法：熱誘導(dǎo)改性、酶改性、高壓改性、化學(xué)改性等方法。
研究表明：經(jīng)過78%酰胺化后，β-乳球蛋白的等電點從6.1附近上升至9.8～10.0。78%的乙酯化的β-乳球蛋白的等電點分別上升到9.7，而且經(jīng)乙酯化的β-乳球蛋白的乳化穩(wěn)定性非常強[22]。
多聚糖對β-乳球蛋白性質(zhì)也有較大影響。Mouecoucou等[23]研究發(fā)現(xiàn)，多聚糖能β-乳球蛋白形成靜電復(fù)合體，降低β-乳球蛋白的聚集性，有效增大它的可溶性，并引起β-乳球蛋白可消化性的改變。
Karsten等[24]研究了胰凝乳蛋白酶和胰酶對常壓及高壓(600MPa)處理后的β-乳球蛋白的水解效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在常壓狀態(tài)下，胰凝乳蛋白酶或胰酶根本不能接近并水解β-乳球蛋白的內(nèi)部疏水區(qū)域；在高壓狀態(tài)下，這一區(qū)域能得到有效水解。蛋白酶對其降解處理可以使其溶液黏度降低，溶解度、熱穩(wěn)定性、乳化、發(fā)泡力提高，尤其是乳化性及發(fā)泡能力提高最為顯著。Jan-Willem等研究發(fā)現(xiàn)，在鈣離子和甘油存在下，5%的乳清蛋白于pH值為7.5的緩沖溶液中反應(yīng)，通過轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶的交聯(lián)作用形成乳清蛋白聚合物，干燥后制備成可食性膜[25]。
5·乳清蛋白的應(yīng)用技術(shù)
5.1α-乳白蛋白
α-乳白蛋白是一種天然乳清蛋白，其主要生物作用是結(jié)合包括鈣在內(nèi)的金屬離子[26]。最新的臨床研究[27-28]證明，它具有抗癌的作用。關(guān)于乳白蛋白的商業(yè)應(yīng)用，由于從牛奶分離出來的乳白蛋白在氨基酸比例和結(jié)構(gòu)方面，以及在功能特性上與人乳(人乳主要是由α-乳白蛋白組成)都非常相似，使α-乳白蛋白在“母乳化”嬰兒配方食品中得到廣泛應(yīng)用，在嬰兒配制食品中廣泛地添加α-乳白蛋白和乳白蛋白可使其更接近于母乳。
5.2β-乳球蛋白
β-乳球蛋白具有強的視黃醇結(jié)合點及強的脂肪酸結(jié)合點[29]，支鏈氨基酸含量豐富，有很強的凝膠和乳化的功能，而且經(jīng)過適當?shù)母男赃€能得到很多附加的功能和特性，具有很高的市場潛力。
利用其支鏈氨基酸(亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸)含量豐富的特點，可用于運動飲料和運動食品。其原理是它們在活躍的骨骼肌中分解以釋放氮，氮在肌肉中與丙酮酸鹽反應(yīng)生成丙氨酸，丙氨酸經(jīng)肝代謝產(chǎn)生葡萄糖，為運動提供大量能量，可以為運動提供大量能量。
β-乳球蛋白被分離出來，主要是利用它的凝膠功能作為添加劑以及利用它與脂溶性維生素和脂肪酸較強的結(jié)合能力[30]。由美國北卡羅來納州立大學(xué)東南乳品研究中心進行的研究表明β-乳白能作為像VA和VE一樣的預(yù)結(jié)合脂溶性營養(yǎng)物質(zhì)，這些維生素是典型的需要溶劑或載體的幫助，這對于無脂食品來說是一個機會。使用β-乳球蛋白來包含脂溶性維生素可用于乳制品、焙烤食品、運動飲料和營養(yǎng)增補劑等。β-乳球蛋白的凝膠性質(zhì)優(yōu)于卵白蛋白，它優(yōu)越的膠體性質(zhì)和包水性質(zhì)使它成為許多食品體系中的高效添加劑。許多產(chǎn)品使用β-乳球蛋白膠的熱還原性質(zhì)來模擬和代替無脂食品中的動物油，這促進了低脂肉制品等產(chǎn)品(使用乳清代脂品)的開發(fā)。β-乳球蛋白以改性的結(jié)構(gòu)同樣可以進入酸奶中，可使普通酸奶的成膠性提高6～10倍。
5.3糖巨肽
糖巨肽(CGMP)是酪蛋白來源的生物活性成分，當牛乳κ-酪蛋白被凝乳酶水解時，產(chǎn)生了CGMP(106～169片段)。CGMP占整個甜乳清蛋白的15%～20%。它的主要生物活性包括：抑制流感病毒紅細胞凝集素、抑制胃液的分泌、促進雙歧桿菌增殖、調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)應(yīng)答。這充分說明了CGMP在醫(yī)藥和保健品方面有廣闊的應(yīng)用前景。
目前國內(nèi)對糖巨肽的研究和開發(fā)工作相對較少。Azuma等[31]研究表明，人乳來源的CGMP對Lactococcuslactis具有明顯的增殖效果，同時指出不僅CGMP的糖鏈部分具有增殖效果，而且其多肽鏈也可能具有增殖作用。另一方面，Yang等[32]研究發(fā)現(xiàn)，牛乳來源的CGMP明顯地促進L.lactis增殖，與對照群相比，確認增殖約2倍左右。Cherkaoui等[33-34]曾指出CGMP具有抑制口腔內(nèi)細菌如Streptococci和Actinomyces的附著效果。
5.4乳鐵蛋白
乳鐵蛋白在牛奶中的平均濃度為0.01g/100mL，在乳清蛋白產(chǎn)品中，其濃度可高達30～100mg/L甜乳清。其活性包括抗細菌性、抑制游離基形成、調(diào)節(jié)人體鐵質(zhì)轉(zhuǎn)移、促進細胞生長并提高免疫能力、促進雙歧桿菌增殖，并可作為抗氧化劑。
抗細菌性：乳鐵蛋白能夠牢固地與鐵結(jié)合，使之不能被細菌利用，其機理相當復(fù)雜。與人乳相比，從牛奶衍生的乳鐵蛋白在對抗?jié)舛葹?.3～3.0μmol/L的各種革蘭氏陰性和革蘭氏陽性細菌方面更為有效。芝加哥醫(yī)科學(xué)校的動物實驗研究[35]發(fā)現(xiàn)，乳鐵蛋白可能具有預(yù)防膿毒性休克癥狀的作用，亦有報道[36]指出，乳鐵蛋白對幾種人體病毒具有抵抗作用。
抑制游離基形成：乳鐵蛋白通過清除催化游離基形成的過多的鐵，以預(yù)防氧化所帶來的各種危害。
鐵質(zhì)轉(zhuǎn)移：研究[37-39]證實，鐵飽和的乳鐵蛋白是膳食中鐵質(zhì)轉(zhuǎn)移的一種有效形式。一般來說，嬰兒配方食品中中采用乳鐵蛋白來改善體內(nèi)鐵質(zhì)平衡。此外，也可在膳食補充劑、運動飲料以及為婦女而設(shè)的食品中應(yīng)用。目前，日本一些新的研究將重點放于采用這種乳鐵蛋白來強化含鐵脂肪食品和油等。
促進細胞生長，提高免疫能力：乳鐵蛋白對腸道的細胞生長具有有益作用，也能使腸道的消化功能迅速回復(fù)正常。最近的研究[40-41]發(fā)現(xiàn)，乳鐵蛋白能刺激人體免疫系統(tǒng)細胞，可作為老年人或免疫系統(tǒng)受損人群的補充劑。
抗氧化劑：乳鐵蛋白具有結(jié)合和轉(zhuǎn)移能催化過氧化物自由基生成的游離鐵和其他二價金屬離子的能力，因而能有效抑制由金屬離子催化的氧化過程，是理想的抗氧化劑[38,42]。
促進雙歧桿菌增殖：乳鐵蛋白亦能促進雙歧桿菌的生長。
綜合而言，乳鐵蛋白是一種在乳制品和其他含有益生菌菌種的營養(yǎng)藥品中提供保健作用的功能性配料。針對于不同的應(yīng)用情況，乳鐵蛋白的鐵飽和度一般在少于10mg/100g蛋白質(zhì)以至大于100mg/100g蛋白質(zhì)，可以作為鐵補充劑，或為餐膳提供殺菌和抑菌的特性。迄今為止，乳鐵蛋白的應(yīng)用范疇主要是以嬰兒配方食品為主。
5.5乳過氧化物酶
乳過氧化物酶是一種天然的捕殺微生物劑，存在于濃度約1～30mg/L的甜乳清中，也是一種抗細菌劑。與乳鐵蛋白不同，乳過氧化物酶是通過酶反應(yīng)來殺死微生物或使廣譜微生物失活，能抑制某些革蘭氏陰性細菌(包括大腸桿菌和沙門氏菌)和革蘭氏陽性細菌。這個酶反應(yīng)還包含兩個協(xié)同因子——過氧化氫和硫氰酸鹽離子，它們與乳過氧化物酶一起組成乳過氧化物酶系統(tǒng)[43]，其熱穩(wěn)定性相當高。
總的來說，乳過氧化物酶的應(yīng)用有營養(yǎng)產(chǎn)品、保護腸道菌群、作為乳替代品或電解質(zhì)添加劑，以替代用以預(yù)防某些新生兒感染的抗生素。
5.6生長因子
“生長因子”是一組乳清成分的統(tǒng)稱。已經(jīng)證實[44]，這些生長因子能夠在慢性、非治療傷口如糖尿病潰瘍的傷口修復(fù)時促進細胞生長。同時，乳清生長因子提取物也可應(yīng)用于治療腸道疾病和修補傷口。在最近的一項研究中發(fā)現(xiàn)，攝入乳清能減少因化學(xué)藥物療法而誘發(fā)對小腸的損害，表明其可進行治療腸道黏液癥的臨床實驗[45]。
5.7乳清蛋白的創(chuàng)新應(yīng)用領(lǐng)域和特點
1)運動營養(yǎng)食品：富含支鏈氨基酸和色氨酸；2)全天然膳食補充劑：能夠促進人體免疫系統(tǒng)，抑制致病菌生長，促進鐵質(zhì)的吸收，預(yù)防結(jié)腸癌和保護雙歧桿菌；對口和皮膚提供保健作用，預(yù)防牙齦炎和皮膚感染，同時減少齲齒的發(fā)生；3)中老年群體的保健食品：其生物利用價值高,氨基酸與礦物質(zhì)平衡良好；4)嬰兒配方食品：成分接近于人乳，過敏性低；5)抗氧化劑：乳清蛋白的水解物能防止氧化腐敗，提高食品穩(wěn)定性。乳清蛋白的功能與應(yīng)用為營養(yǎng)保健食品的開發(fā)帶來了新的資源和廣闊的發(fā)展前景。
6·展望
目前，我國每年進口大量脫鹽乳清粉、乳清濃縮蛋白、乳清分離蛋白和乳糖等乳清制品用于配方食品、糖果生產(chǎn)和冰淇淋配料。對我國乳清產(chǎn)品的生產(chǎn)和開發(fā)造成一定影響，制約了我國乳清蛋白資源的開發(fā)利用以及乳品工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
隨著膜處理技術(shù)的逐漸成熟，為我國生產(chǎn)及利用乳清分離蛋白，延長乳業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈提供良好契機。綜合利用乳清蛋白開發(fā)新型高附加值乳基料，可以滿足國內(nèi)市場對該類產(chǎn)品的需求，降低對進口產(chǎn)品的依賴性，提高中國乳制品在國際市場上的競爭力。
