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1 乳清蛋白的來源與分類
1.1 乳清蛋白的來源
乳清蛋白是利用現(xiàn)代生產(chǎn)工藝從牛奶中提取出來的蛋白質(zhì)。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(zhì)，乳蛋白質(zhì)中只有20%是乳清蛋白，其余80%都是酪蛋白。因此，乳清蛋白在牛奶中的含量僅為0.7%，可見彌足珍貴，被稱為蛋白之王，具有營養(yǎng)價(jià)值高、易消化吸收、含有多種活性成分、具有很高的代謝效率和生物學(xué)價(jià)值等特點(diǎn)，是公認(rèn)的人體優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)補(bǔ)充劑之一。
1.2 乳清蛋白的分類
隨著產(chǎn)品技術(shù)的不斷開發(fā)和蛋白產(chǎn)品競(jìng)爭的日趨激烈，乳清蛋白產(chǎn)品逐步走向多樣化，市場(chǎng)上已出現(xiàn)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(chǎn)品。
1.2.1 濃縮乳清蛋白（WPC）。將牛奶生產(chǎn)干酪時(shí)所得的一種天然副產(chǎn)品———乳清直接烘干后，可得到乳清粉末，其中的乳清蛋白含量極低，一般為百分之十幾，不超過30%。將乳清經(jīng)過澄清、超濾、二次過濾、干燥等過程后得到的產(chǎn)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(chǎn)品。
1.2.2 分離乳清蛋白（WPI）。分離乳清蛋白是在濃縮乳清蛋白的基礎(chǔ)上經(jīng)過進(jìn)一步的工藝處理得到的高純度乳清蛋白，純度可達(dá)90%以上。其價(jià)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于它的營養(yǎng)價(jià)值，它擁有高含量的優(yōu)質(zhì)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(yōu)質(zhì)蛋白。此外，分離乳清蛋白所含有的生物活性化合物如α-乳清蛋白和
β-乳球蛋白、乳鐵蛋白以及免疫球蛋白，都為市場(chǎng)注入了新鮮的活力。
1.2.3 乳清蛋白肽。乳清蛋白肽是乳清蛋白的水解產(chǎn)物，是乳清蛋白的精華，它在機(jī)體中能更快地參與肌肉合成的過程。
2 乳清蛋白的營養(yǎng)保健功能
乳清蛋白是一些小的、緊密的球狀蛋白，其獨(dú)特的氨基酸序列和三維結(jié)構(gòu)賦予它廣泛的功能特性，其必需氨基酸組成完全符合或超出FAO/WHO 的要求。它的膽固醇、脂肪和乳糖含量低，易消化，易吸收。乳清蛋白的功能性成分為β-乳球蛋白占48%，α-乳白蛋白占19%左右，牛血清白蛋白占5%，免疫球蛋白占8%（均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)），還含有乳鐵蛋白、乳過氧化酶、生長因子和許多生物活性因子及酶。這些物質(zhì)均具有一定的生物活性。
2.1 抗癌
流行病學(xué)和試驗(yàn)研究提示，膳食牛奶制品對(duì)幾種腫瘤類型的發(fā)生具有抑制作用。近來對(duì)嚙齒類動(dòng)物的研究指出，牛奶制品的抗腫瘤作用在于其蛋白的成分，特別是其乳清蛋白成分。乳清蛋白膳食可引起許多組織內(nèi)谷胱甘肽水平的升高。乳清蛋白攝入引起腫瘤細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽合成的負(fù)反饋抑制，而產(chǎn)生抗腫瘤的有利影響，乳清蛋白富含谷胱甘肽合成的底物，乳清蛋白通過升高谷胱甘肽水平而產(chǎn)生抗腫瘤的效果。
2.2 抗氧化
乳清蛋白中的乳白蛋白、牛血清蛋白、乳鐵蛋白富含胱氨酸殘基，能安全通過消化道和血流，進(jìn)入細(xì)胞膜，還原成2個(gè)半胱氨酸，合成GSH，維持細(xì)胞和組織GSH 水平，從而增強(qiáng)機(jī)體抗氧化能力，并具有在細(xì)胞分裂時(shí)能穩(wěn)定DNA 的功能。β-乳球蛋白（β-Lg）與一些糖類物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物具有較強(qiáng)的清除自由基、抗氧化的活性。HattoriM 等研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)β-Lg 與羧甲基環(huán)式糊精發(fā)生結(jié)合時(shí)，可以產(chǎn)生較強(qiáng)的抗氧化性。ChevalierF 等研究了β-Lg 與6 種不同的糖類反應(yīng)后產(chǎn)物清除自由基活性的能力，結(jié)果表明：在60℃水溫中核糖、樹膠醛醣與β-Lg 反應(yīng)所得到的產(chǎn)物具有很大的清除自由基的活性，使DPPH 在515nm 處的光吸收減少60%～80%。
2.3 抗菌和抗病毒
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，乳過氧化物酶也是一種天然抗菌劑，能殺滅微生物。以前認(rèn)為，乳清蛋白中乳鐵蛋白的抗菌作用主要體現(xiàn)在體內(nèi)清除部分致病菌生長所需要的鐵離子（清除腸道內(nèi)的鐵離子），而牛乳鐵蛋白及其在體內(nèi)被消化產(chǎn)生的乳鐵運(yùn)轉(zhuǎn)蛋白可直接破壞革蘭氏陰性菌的外層細(xì)胞壁，導(dǎo)致細(xì)胞的完整性，最終死亡。乳鐵運(yùn)轉(zhuǎn)蛋白的抗菌作用比乳鐵蛋白更強(qiáng)烈，它可以抑制多種致病菌的生長繁殖，如大腸桿菌、腸炎沙門氏菌、肺炎克雷伯氏菌和空腸彎曲桿菌等。乳鐵蛋白還用于預(yù)防多種病毒的感染，包括細(xì)胞巨化病毒、流感病毒、__輪狀病毒和C 型肝炎病毒等。
2.4 調(diào)節(jié)免疫功能
乳清蛋白富含谷氨酸等谷氨酰胺前體物質(zhì)，為糖原異生提供原料，維持谷氨酰胺水平，保護(hù)免疫細(xì)胞功能。乳清蛋白對(duì)免疫功能有促進(jìn)作用的原理及抗氧化作用機(jī)理都與其富含半胱氨酸和谷氨酸有關(guān)，這2 種氨基酸都是體內(nèi)合成谷胱甘肽的前提。當(dāng)攝入富含上述2 種氨基酸的乳清蛋白后，能提高機(jī)體組織內(nèi)谷胱甘肽的濃度，而谷胱甘肽是體內(nèi)游離基的“清道夫”。
3 乳清蛋白的應(yīng)用
乳清蛋白具有成膠性、攪打起泡性、新型乳化性、涂層性、微膠束化、持水性、替代脂肪等多項(xiàng)功能，使得乳清蛋白廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、工業(yè)、化妝品、飼料等行業(yè)。
3.1 乳制品中的應(yīng)用
3.1.1 酸奶中的應(yīng)用。當(dāng)使用WPC-80 或WPI 生產(chǎn)酸奶時(shí)，培養(yǎng)時(shí)間可以縮短，產(chǎn)品風(fēng)味純正、口感醇厚、滯水性增強(qiáng)，不會(huì)出現(xiàn)乳清析出和脫水收縮現(xiàn)象。據(jù)報(bào)道，采用超濾技術(shù)制得的乳清濃縮蛋白對(duì)發(fā)酵速度和嗜酸乳桿菌的生長具有促進(jìn)作用。在酸奶中添加WPC，能最大限度地防止益生菌在胃中被破壞，另外在腸道中能提高酶的活力。在低脂和脫脂的飲用型酸奶中，往往會(huì)遇到風(fēng)味方面的問題，特別是當(dāng)產(chǎn)品還含有水果時(shí)。越來越多的低脂和脫脂的飲用型酸奶生產(chǎn)商在他們的配方中加入更多的WPC。美國的酸奶公司在他們的低脂和脫脂酸奶生產(chǎn)線上正在使用WPC 以獲取更好的質(zhì)地、更好的口感并解決風(fēng)味問題。
3.1.2 干酪中的應(yīng)用。乳清蛋白的膠凝性質(zhì)在干酪生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用性。WPC 可強(qiáng)化乳蛋白質(zhì)，縮短干酪的成熟期，改善感官性能，增加干酪的出品率以及加快乳的凝結(jié)，如WPC-60 用作生產(chǎn)干酪的配料，以改善風(fēng)味和保持良好的涂布性；在生產(chǎn)加工奶酪片和涂布型的加工奶酪時(shí)，使用WPC-80 部分替代酪蛋白非常成功，能賦予產(chǎn)品爽滑的組織狀態(tài)、柔和的風(fēng)味。
3.1.3 冰淇淋中的應(yīng)用。WPC 的最大用途應(yīng)該是在冰淇淋的生產(chǎn)中。它作為廉價(jià)的蛋白質(zhì)來源，也可用于替代脫脂乳粉降低產(chǎn)品的成本，賦予冰淇淋非常清新的乳香味。WPC-80 良好的乳化和滯水作用，能使冰淇淋水分的分布更加均勻，以防止由于冰晶的形成給產(chǎn)品帶來不良的砂感，同時(shí)也能大大提高冰淇淋的抗融性。WPC 和WPI 的乳化能力除了有益于產(chǎn)品的質(zhì)感以外，__________亦可取代高達(dá)50%的脂肪，而不會(huì)在產(chǎn)品的品質(zhì)上有明顯的變化，這給生產(chǎn)低脂、低熱量的
冰淇淋帶來可能。
3.2 肉制品中的應(yīng)用
近年來，隨著我國人民生活水平的提高和消費(fèi)習(xí)慣的轉(zhuǎn)變，人們對(duì)肉制品的營養(yǎng)性及感官質(zhì)量有更高的要求，保健型功能性肉制品將成為發(fā)展方向。因此，在保證肉類本身質(zhì)量合乎要求的前提下，尋找既有利健康，又營養(yǎng)好、成本低的肉制品添加配料已成為當(dāng)務(wù)之急。長期以來，植物蛋白一直是肉制品加工中的主要配料，但現(xiàn)在已面臨消費(fèi)需求的多元化選擇。應(yīng)用乳清濃縮蛋白（WPC）、乳清分離蛋白（WPI）等乳清蛋白配料，能賦予肉制品以健康的形象和“綠色”標(biāo)簽，受到了生產(chǎn)者和消費(fèi)者的關(guān)注，將其應(yīng)用于肉制品加工中，能較好地發(fā)揮和體現(xiàn)應(yīng)有的作用及效果。
3.2.1 蛋白含量高，生產(chǎn)成本低。乳清濃縮蛋白（WPC）和乳清分離蛋白（WPI）蛋白含量較高，在肉制品中能夠充分體現(xiàn)其價(jià)值。如在優(yōu)質(zhì)肉短缺或昂貴、顧客消費(fèi)能力有限的地
區(qū)，可以當(dāng)作增加蛋白質(zhì)的肉類替代品；另外，在國外一些地方通常對(duì)該類產(chǎn)品的蛋白質(zhì)最低含量有規(guī)定，所以不得不加入一種蛋白源摻入肉中。因此，可以嘗試在香腸、火腿等相關(guān)肉制品中添加WPC。
3.2.2 有良好的粘著性，可提高產(chǎn)出率。粘著性是乳清蛋白作為結(jié)合劑的能力，它能使食品更均勻，從而改善質(zhì)地。在香腸和午餐肉中，將肉切碎再混入其他配料后加入乳清配料，有助于整體的粘結(jié)。如添加和掛糊WPC（含78%蛋白）的火腿，具有很高的溶解性，不會(huì)堵塞針眼或在內(nèi)部形成空囊，在掛糊時(shí)黏度很低。加入10%的乳清蛋白溶液就可以使產(chǎn)出率提高30%。
3.2.3 可作為肉制品的乳化劑。乳清蛋白有親水和疏水的雙重性，可以作為肉制品中的乳化劑，使肉末與配料形成一種乳化體系。在生產(chǎn)乳化和粉碎類產(chǎn)品時(shí)，WPC 經(jīng)常與脫脂奶粉等乳制品混合使用（當(dāng)加入了卡拉膠等膠后WPC 能發(fā)揮更大的功能）。為了確保添加量不會(huì)影響產(chǎn)品的風(fēng)味、強(qiáng)度、黏度和粒狀感，必須對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行必要的測(cè)試。經(jīng)Ellekjaer等人發(fā)現(xiàn)將脫脂奶粉和WPC-80 按照1∶1 比例混合，香腸在蒸煮時(shí)損失最小，異味最少。由于發(fā)揮了乳化劑作用，蒸煮后它裹住了水和脂肪，保持了產(chǎn)品的液汁。
3.3 運(yùn)動(dòng)功能食品中的應(yīng)用
乳清蛋白具有很好的運(yùn)動(dòng)營養(yǎng)價(jià)值，主要表現(xiàn)為:具有易消化的優(yōu)質(zhì)蛋白，可以提供額外能量，節(jié)約體內(nèi)蛋白質(zhì)；亮氨酸、異亮氨酸等支鏈氨基酸含量豐富，這對(duì)運(yùn)動(dòng)員骨骸肌的能量供應(yīng)、肌肉合成以及延緩中樞疲勞均有極大的幫助；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(xì)胞分裂時(shí)盡量穩(wěn)定DNA；賴氨酸和精氨酸含量高，會(huì)刺激代謝激素的合成或肌肉生長刺激因子的分泌與釋放，從而刺激肌肉生長和降低機(jī)體脂肪；含谷氨酸，有助于肌糖元更新并防止因過度訓(xùn)練導(dǎo)致的免疫功能下降，是生物可利用鈣的良好來源，可以減少運(yùn)動(dòng)期間發(fā)生骨折并防止雌性激素不足的女運(yùn)動(dòng)員發(fā)生骨質(zhì)散失。運(yùn)動(dòng)員對(duì)乳清蛋白的攝入量依據(jù)總熱量、體重、訓(xùn)練時(shí)期而定。在劇烈運(yùn)動(dòng)和恢復(fù)期，可以把乳清蛋白攝入量提高到蛋白總攝入量的50%，作為基礎(chǔ)營養(yǎng)補(bǔ)充，每天攝入20g 左右的乳清蛋白就可以充分地表現(xiàn)出它的益處。
3.4 焙烤食品中的應(yīng)用
在面包、糕點(diǎn)、餅干等焙烤食品中，乳清蛋白可以作為完全或部分替代品，或僅用作輔助成分，從而增大面包的體積、提高水分含量，使面包更加柔軟，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黏度，因此就可以防止膨松劑產(chǎn)生的CO2逸出。在曲奇和軟質(zhì)曲奇加工中，WPC 除可作為雞蛋的替代物外，還用于改善全脂和低脂曲奇的顏色和咀嚼性，是一種非常經(jīng)濟(jì)的乳固體來源。此外，乳清蛋白與乳糖混合后可帶給食品一致的狀態(tài)和極好的風(fēng)味，因此以乳清蛋白作為蛋白替代原料有相當(dāng)大的好處。低脂、低膽固醇的乳清蛋白可以全部或部分替代焙烤食品中的雞蛋白、脂肪，同時(shí)保證產(chǎn)品的色澤、口感。隨著人們健康意識(shí)愈來愈強(qiáng)，低脂類焙烤食品引起了人們的極大興趣。
3.5 可食用性膜和水性涂料等工業(yè)上的應(yīng)用
乳清蛋白可生產(chǎn)出一種可食用的膜，用于提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性、優(yōu)化外觀、改善口感和保護(hù)其風(fēng)味和香味。乳清蛋白可食膜有良好的氧氣和水分阻隔性能，良好的香味隔絕性和釋放性能。如應(yīng)用在以花生這類堅(jiān)果為原料的食品中，可降低其哈敗速度，使堅(jiān)果在食品體系中仍能保持脆性。孫向軍等人以乳清蛋白為主要成膜物質(zhì)，初步探討了配料、工藝條件和乳清蛋白膜性質(zhì)之間的關(guān)系，并研究了增塑劑的種類和濃度對(duì)膜性質(zhì)的影響。將該膜用于番茄的涂膜保鮮，可使8d內(nèi)番茄的失重率從1.53%降至0.94%。Perez-Gago·M·B 等人通過用乳清蛋白做成的可食性包裝研究了新削的蘋果變色問題。結(jié)果表明，利用此包裝再加入抗氧化劑，其防褐變情況比起單獨(dú)加入抗氧化劑的效果好得多。3.6 化妝品行業(yè)中的應(yīng)用乳清蛋白營養(yǎng)豐富，營養(yǎng)因子分布均衡，無論是內(nèi)服還是外服，對(duì)愛美的人來說作用非常大。β-Lg 對(duì)黑色素產(chǎn)生的抑制作用與提高細(xì)胞膜抗氧化性的能力，使其在化妝品領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用前景。作為天然乳液的典型例子，牛奶被認(rèn)為是古代第一個(gè)“美麗秘密”。
4 展望
乳清蛋白質(zhì)的人氣正在上升，猶他州大學(xué)開發(fā)出了組織化乳清蛋白質(zhì)，他們將乳清蛋白質(zhì)和玉米淀粉等經(jīng)雙軸式擠壓機(jī)成型后的專利產(chǎn)品當(dāng)作小吃等的原料。另外，Davis 大學(xué)將分離乳清蛋白質(zhì)用作堅(jiān)果等的糖衣包。諸多研究表明，乳清蛋白已成為風(fēng)靡全球的“健康代表”。隨著科學(xué)技術(shù)和科研手段的發(fā)展，乳清蛋白的功能特性必將得到更充分的開發(fā)和利用，從而使乳清蛋白及其衍生產(chǎn)品最大限度地造福于人類的生產(chǎn)和生活。
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