牛乳是人類飲食中鈣、維生素和蛋白質(zhì)的重要來源，被認為是自然界最完整的食物。牛乳中約有32 g/L的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)主要由酪蛋白和乳清蛋白（WP）組成，其含量分別占乳蛋白的80%和20%。WP及其成分作為乳酪生產(chǎn)過程中的廢棄物，含有多種對人體有益的生物活性物質(zhì)，如β-乳球蛋白（β-LG）、α-乳白蛋白（α-LA）、免疫球蛋白（Igs）和乳鐵蛋白（LF）等，這些活性物質(zhì)已被證明在抗病毒、抑菌、抗癌和增強免疫等方面具有良好效果；而WP及其水解產(chǎn)物也被證明具有抗炎、抗糖尿病、預(yù)防或改善肥胖、保護皮膚、緩解肌肉損失和緩解心血管疾病等功效，并且在臨床腸內(nèi)營養(yǎng)和保健食品開發(fā)方面得到了廣泛的應(yīng)用和認可。
北京聯(lián)合大學(xué)生物化學(xué)工程學(xué)院的王點點、周亞西、閆文杰*等對國內(nèi)外研究WP的典型文章進行綜述和分析，較為系統(tǒng)和全面地介紹WP的組成成分、消化、吸收、代謝、功能特性以及其在我國保健食品領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀。旨在為我國WP類保健產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用提供一定的方向和建議，進一步拓寬WP類保健產(chǎn)品的發(fā)展，進而為健康中國戰(zhàn)略的實施和我國保健食品的高質(zhì)量發(fā)展提供理論參考。
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WP的成分介紹
WP是乳清中一種重要的營養(yǎng)成分，含有許多對人體有益的生物活性物質(zhì)。在不同泌乳期，乳汁中的蛋白濃度有所不同，其中以WP的變化最為顯著。有研究對不同泌乳階段的牛WP進行比較，發(fā)現(xiàn)早期WP中的泌乳蛋白、乙酰肝素酶、胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白7等在泌乳早期至中期顯著下降，并維持至泌乳末期；而IgG、IgM、補體因子B和四跨膜蛋白等在泌乳早期至中期顯著降低，而在泌乳后期和末期則升高；骨橋蛋白、乳鐵蛋白、鳥苷二磷酸解離抑制因子2和組織蛋白酶L1等則在泌乳后期和末期顯著高于其他階段。不同泌乳時期WP的變化為新生兒的生長發(fā)育提供較為全面的營養(yǎng)支持。同樣，與成熟母乳相比，母乳初乳中WP的含量更高，并含有更多的免疫和生長因子。母乳中酪蛋白和WP的比例為40∶60，這有助于激活新生兒的先天免疫系統(tǒng)和腸道功能，保護新生兒免受疾病和感染。此外，WP中含有豐富的必需氨基酸和支鏈氨基酸，如亮氨酸、異亮氨酸和蘇氨酸等，具有營養(yǎng)價值高和易吸收的特點。其中亮氨酸和異亮氨酸對于增加骨骼肌蛋白合成、刺激飽腹感激素產(chǎn)生、抑制食欲等方面具有重要作用。WP中還含有豐富的脯氨酸，有利于膠原蛋白的合成，進而發(fā)揮保護皮膚的健康作用。WP中主要的生物活性物質(zhì)包括β-LG、α-LA、Igs、LF、乳過氧化物酶等，這些蛋白在抗氧化、抗菌、抗病毒和增強免疫力等方面發(fā)揮著重要的作用。
1.1 α-LA
α-LA是一種高豐度的球狀蛋白，由123 個氨基酸殘基組成，分子質(zhì)量約為14 kDa，等電點約為4.8，具有很強的鈣離子結(jié)合能力。圖1a展示了α-LA的結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)α-LA存在于所有哺乳動物的乳汁中。α-LA由乳腺上皮細胞產(chǎn)生，對乳汁的分泌具有重要的意義。α-LA能夠與β-1,4-半乳糖苷基轉(zhuǎn)移酶結(jié)合形成乳糖合酶，促進尿苷二磷酸半乳糖與葡萄糖結(jié)合形成乳糖，從而達到調(diào)控乳汁分泌的作用。在牛乳中，α-LA約占牛WP的20%～25%，在數(shù)量上是其第二優(yōu)勢蛋白。而在人乳中，α-LA是其WP中含量最高的蛋白質(zhì)。人乳與牛乳中的α-LA具有74%的氨基酸序列同源性，常被用于嬰兒配方奶粉中。α-LA含有許多人體所需的必需氨基酸，如色氨酸、賴氨酸、亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸等，對人體有諸多益處。研究表明，α-LA及其肽段具有抗菌、抗氧化、抗高血壓、抗腫瘤和抗抑郁等多種功效。將人乳中的α-LA與人乳酪蛋白輔因子在pH 4.6的條件下進行離子交換，可以使其轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袣⒕钚缘摩?LA折疊變體。在這種狀態(tài)下，α-LA對肺炎鏈球菌株具有強致死性。同樣，α-LA對致病性大腸桿菌、鼠傷寒沙門氏菌和福氏志賀菌也具有抑制作用。這在一定程度上解釋了母乳喂養(yǎng)的嬰兒對由細菌感染導(dǎo)致的上呼吸道感染和急性腹瀉具有一定的抵抗能力的原因。α-LA與離子、脂質(zhì)等物質(zhì)結(jié)合成的復(fù)合物具有抗腫瘤活性，其抗腫瘤的作用機理也是近年來的研究熱點。最新研究表明，將α-LA與金量子簇結(jié)合形成的多功能納米探針能夠顯著提高乳腺腫瘤局部的可視效果，通過局部注射治療可殺死腫瘤細胞，從而發(fā)揮抗腫瘤作用。
1.2 β-LG
β-LG是一種由乳腺上皮細胞產(chǎn)生的脂質(zhì)運載蛋白，廣泛存在于反芻動物乳中。β-LG在人乳中檢測不到，但在牛WP中含量超過50%，是牛WP中含量最高的一種蛋白。它由162 個氨基酸殘基組成，分子質(zhì)量約為18.4 kDa，等電點約為5.4。β-LG分子中包含兩個分子內(nèi)二硫鍵，分別位于Cys-106至Cys-119和Cys-66至Cys-160的氨基酸殘基之間，并且每個分子帶有一個游離的半胱氨酸基團。這些分子內(nèi)二硫鍵協(xié)助其在遇到水解和加熱時維持其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和完整性。其氨基酸鏈在外表面折疊成一個8 股并行的β桶，并帶有一個三轉(zhuǎn)α螺旋，同時又有第9條β鏈與第1條鏈相鄰，形成一個二聚體界面，成花萼型，圖1b展示了β-LG的結(jié)構(gòu)。而花萼結(jié)構(gòu)又形成一個中央疏水腔，與脂溶性VA和VD、棕櫚酸、脂肪酸、芳香族化合物等其他疏水性化合物相結(jié)合，從而改變它們的生物活性。β-LG花萼結(jié)構(gòu)的存在使得β-LG對疏水配體具有高親和力，并且在酸性條件下難以被胃蛋白酶和胰蛋白酶消化。這也是許多兒童和成年人對牛奶蛋白過敏的原因之一。在一項研究中，研究人員將麻醉劑丁卡因與牛β-LG在不同環(huán)境條件下相互結(jié)合，發(fā)現(xiàn)它們兩者之間不僅可以在β桶中相互結(jié)合，還可以在表面上進行結(jié)合，并且表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。由于β-LG的獨特結(jié)構(gòu)，其在靶向藥物遞送和液體解毒方面具有巨大的應(yīng)用潛力。
1.3 LF
LF屬于轉(zhuǎn)鐵蛋白家族，是一種鐵結(jié)合蛋白，對Fe3＋有很高的親和力。它由約690 個氨基酸殘基組成（牛LF由689 個氨基酸殘基組成，人LF則由711 個組成），分子質(zhì)量約在80 kDa，并且在不同物種間具有高度同源性。LF的多肽鏈折疊成2 個獨立的球形葉片，通過一個短α-螺旋連接起來。這2 個球形葉片具有相同的折疊結(jié)構(gòu)和40%的結(jié)構(gòu)同源性。鐵離子的結(jié)合位點則在這2 個球形葉片的結(jié)構(gòu)域中，由4 個氨基酸（2 個酪氨酸、1 個天冬氨酸、1 個組氨酸）組成。圖1c展示了LF的結(jié)構(gòu)。LF由多種身體上皮細胞和骨髓造血組織產(chǎn)生，存在于許多外分泌物和中性粒細胞的顆粒中。初乳和乳汁是LF最豐富的來源，其濃度取決于哺乳動物的物種和泌乳階段，例如，牛初乳中LF的質(zhì)量濃度約為1.5 g/L，常乳中其質(zhì)量濃度僅為0.1 g/L，而人乳中約為1.4 g/L。LF在哺乳動物體內(nèi)發(fā)揮著重要的保護作用，能夠抑制許多病原體的生長。研究表明，LF及其肽段在抗病毒、抗真菌、調(diào)節(jié)免疫、抗癌和促進傷口愈合等方面表現(xiàn)出很高的治療潛力。在免疫調(diào)節(jié)過程中，LF能夠影響先天性和適應(yīng)性免疫，增強許多免疫細胞的功能。例如，LF可以促進抗原呈遞細胞、自然殺傷細胞、淋巴細胞和巨噬細胞等免疫細胞的遷移、增殖、成熟和細胞因子的產(chǎn)生，從而增強機體的免疫應(yīng)答。另外，由于LF在正常環(huán)境中以帶正電荷的分子形式存在，其對腫瘤細胞膜的負電荷具有高親和力。因此，LF可能引起腫瘤細胞的凋亡，達到抑制腫瘤細胞生長的作用。
1.4 Igs
Igs來源于血液和局部漿細胞，是哺乳動物為應(yīng)對細菌和病毒等抗原或免疫原性刺激而合成的抗體。Igs與LF、乳過氧化物酶和溶菌酶共同構(gòu)成了牛乳汁中重要的抗菌系統(tǒng)，為新生兒提供針對各種微生物和病原體的被動保護。Igs分為IgG、IgM、IgA、IgE和IgD 5 個類別。其中，IgG、IgA和IgM是乳腺分泌物中主要的Igs，它們的分子質(zhì)量分別為150、385、900 kDa。大多數(shù)Igs都具有相似的基本結(jié)構(gòu)，它們都由4 條多肽鏈組成。其中，2 條相同的重鏈和2 條相同的輕鏈之間通過二硫鍵連接，形成“Y”形，而重鏈和輕鏈都包含恒定氨基酸區(qū)域和可變區(qū)域（抗體與抗原發(fā)生反應(yīng)的位置）。不同物種中的優(yōu)勢Igs有所不同。例如，母乳中的主要Igs是IgA，牛乳、羊乳中的主要Igs是IgG。不同泌乳時期的Igs也有著極大的差異。例如，牛初乳中的IgG、IgA和IgM質(zhì)量濃度分別為92.8、1.6 g/L和4.5 g/L，但在常乳中分別下降了90%、93%和84%。這種供給模式對短期內(nèi)增強新生兒的全身免疫功能有重要的作用。Igs對人體免疫力和抗感染能力的影響一直是研究人員重點關(guān)注的方面。其中，牛IgG不僅可以與多種致病菌、病毒結(jié)合，還可以與許多過敏原結(jié)合。大量針對嬰兒和成人的實驗表明，牛IgG可以通過直接影響潛在病原體、增強機體對病原體的清除能力和增強腸道屏障功能的方式，預(yù)防腸道感染、上呼吸道感染和脂多糖引起的炎癥等疾病。
1.5 其他
血清白蛋白是一種親水性、非糖基化的單體蛋白，分子質(zhì)量約為66.4 kDa，由583 個氨基酸殘基組成。血清白蛋白主要存在于血液之中，但是在牛奶中也可以分離出來，約占WP的10%，在牛初乳中其質(zhì)量濃度可達到1.21 mg/mL。血清白蛋白具有疏水分子結(jié)構(gòu)，可結(jié)合脂肪酸和其他小分子，在穩(wěn)定細胞外液體積方面具有重要作用。其中，人血清白蛋白在臨床上被廣泛應(yīng)用于治療嚴重?zé)齻?、失血性休克、低蛋白血癥、胎兒紅細胞溶血癥以及由肝硬化引起的腹水。人血清白蛋白還被用作疫苗或治療性蛋白藥物的賦形劑，以及疫苗和藥物生產(chǎn)中的細胞培養(yǎng)基補充劑。乳過氧化物酶是牛奶中最豐富的酶，也是WP中主要的抗菌成分。它與過氧化氫（H 2 O 2 ）和硫氰酸鹽共同構(gòu)成乳過氧化物酶系統(tǒng)。而乳過氧化物酶系統(tǒng)能夠使細菌鈍化，抑制細菌的生長和代謝，達到抑菌的作用。由于其有效的抗菌活性，乳過氧化物酶常被用作抗菌劑應(yīng)用于乳制品的保存中。除此之外，溶菌酶也是牛奶中抗菌成分之一。它主要是通過破壞細菌的細胞壁，使細菌內(nèi)部成分泄漏達到抑菌的效果。其在人乳中質(zhì)量濃度較高，約為200～400 μg/mL，在牛乳中質(zhì)量濃度約為0.13 μg/mL。盡管這類蛋白在乳中含量較低，但對新生兒的生長發(fā)育有著極其重要的意義，許多低豐度蛋白被廣泛地應(yīng)用于食品和藥品領(lǐng)域。
表1對WP各組分的結(jié)構(gòu)特點、含量和生理功能進行了匯總。WP作為成分豐富和營養(yǎng)價值高的膳食營養(yǎng)補充劑，在保健食品方面擁有廣闊的應(yīng)用前景。
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WP的消化、吸收和代謝
蛋白質(zhì)經(jīng)胃腸道消化后主要以氨基酸和肽的形式存在。其中大部分的膳食蛋白質(zhì)被有效地消化和吸收并用于骨骼肌等外周組織，剩余部分則被腸道和肝臟等內(nèi)臟組織儲存吸收。植物蛋白通常不易消化且缺乏一種或多種必需氨基酸，如植物蛋白中亮氨酸的相對含量僅有6%～8%，而WP中為10%～13%。WP常被認為是一種優(yōu)質(zhì)的膳食蛋白。當(dāng)研究人員將WP與酪蛋白、大米谷蛋白、玉米醇溶蛋白、麥醇溶蛋白進行蛋白質(zhì)酶解模擬和活性肽對比后，發(fā)現(xiàn)WP在消化后顯示的平均肽段長度最短。這也說明了WP更易被酶解消化，更利于人體吸收。
2.1 消化
酪蛋白和WP作為牛奶中主要的蛋白質(zhì)，在餐后的蛋白質(zhì)動力學(xué)和全身蛋白質(zhì)代謝表現(xiàn)等方面卻表現(xiàn)出不同的結(jié)果。研究表明，在整個胃消化過程中，WP在胃部形成更多的可溶性聚集體。這使得胃排空速率更快，蛋白質(zhì)更易進入腸道中水解，從而促進蛋白質(zhì)的吸收。而酪蛋白主要以酪蛋白膠束的形式存在，在胃中易形成凝結(jié)，從而導(dǎo)致營養(yǎng)排空延遲、消化和吸收速度減慢。正是如此，WP被稱為“快”蛋白，而酪蛋白被稱為“慢”蛋白。通過體外模擬WP的胃消化，并對消化后的產(chǎn)物進行分析，結(jié)果表明，α-LA在60 min時便檢測不到其存在，β-LG在120 min時仍有小部分被檢測到；而分子質(zhì)量相對較高的牛血清白蛋白（BSA）在30 min內(nèi)被完全消化，LF、聚合免疫球蛋白受體等其他次要成分在90 min內(nèi)也被完全消化。盡管β-LG分子質(zhì)量較小，但由于其緊湊的球狀結(jié)構(gòu)，在胃液中易發(fā)生聚集，抵抗胃蛋白酶的水解，但當(dāng)其進入腸道后，聚集體會被重新溶解消化。WP的胃排空時間約為150 min。
此外，通過適當(dāng)?shù)奈锢砑庸ず突瘜W(xué)修飾會影響WP的消化率，這對于提高其在嬰幼兒食品和嬰兒配方奶粉中的適用性方面有所助益。由于嬰兒的消化系統(tǒng)發(fā)育還不完全，消化道相對較短，并且缺乏與消化相關(guān)的酶，而通過對WP熱處理和糖基化的方式，已被證明能夠促進α-LA、β-LG和LF在嬰幼兒胃腸道中的消化。據(jù)報道，將乳清分離蛋白與乳糖偶聯(lián)，能夠增強消化蛋白水解的敏感性，使α-LA的消化時間由60 min縮短為5 min，也在一定程度上促進了β-LG在十二指腸中的消化。同樣，嬰兒配方奶粉中的LF經(jīng)67.5 ℃和80 ℃高溫加熱后，與未加熱的原料相比，表現(xiàn)出更高的蛋白水解程度和必需氨基酸的生物利用性。通過對WP消化行為的了解，有益于進一步拓寬WP在高價值食品中的利用，為嬰幼兒和消化吸收障礙的人群提供更多樣的產(chǎn)品選擇。
2.2 吸收與代謝
膳食蛋白質(zhì)被消化后，將會增加全身可用的氨基酸數(shù)量并影響機體的新陳代謝。游離氨基酸被腸道吸收后，會增加血液中氨基酸的可用性，進而促進肝臟、腎臟、脾臟和胰腺等內(nèi)臟組織對氨基酸的攝取。被吸收的氨基酸進一步用于體內(nèi)蛋白質(zhì)的生物合成，或者被分解為胺基團和碳骨架。其中，胺基團被機體排泄出去，而碳骨架則參與葡萄糖或糖原合成、酮或脂肪合成以及細胞呼吸等。
WP作為“快蛋白”的一種，它的攝入將會導(dǎo)致更快的蛋白質(zhì)消化和氨基酸吸收動力學(xué)，這對于刺激肌肉蛋白質(zhì)的合成、促進餐后胰島素的釋放方面有特殊效果。WP中的亮氨酸含量更高，所以餐后血液中亮氨酸濃度上升更快。而亮氨酸是餐后肌肉蛋白代謝的重要調(diào)節(jié)劑，這將會使機體肌肉蛋白的合成率增加。當(dāng)將WP補充與阻力運動相結(jié)合時，將會進一步刺激肌原纖維肌肉蛋白的合成。
此外，研究顯示，當(dāng)機體攝入乳清蛋白后會刺激胰島產(chǎn)生更大的胰島反應(yīng)，促進胰島素的產(chǎn)生，降低血液中的葡萄糖。同樣，WP消化后也會促進機體產(chǎn)生更多與飽腹感有關(guān)的激素如縮膽囊素（CCK）、胰高血糖素樣肽-1（GLP-1）等，達到抑制食欲的效果。這在預(yù)防或改善肥胖方面將會有所助益。WP易于消化和吸收的能力可以幫助減輕腸胃負擔(dān)，提高其利用率；其對肌肉蛋白和胰島素代謝等方面的積極作用，也使其在預(yù)防和管理肌肉減少癥、糖尿病和肥胖等方面具有一定的應(yīng)用前景。
圖2展示了WP的消化、吸收和代謝過程。
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WP的功能
WP的功能活性一直被研究人員所關(guān)注，早在17—18世紀(jì)WP就被當(dāng)作藥物用于提高病人的免疫力。隨著人們對WP營養(yǎng)成分認識的加深，WP的功能作用也被越來越多的研究人員探究和發(fā)現(xiàn)，并逐步應(yīng)用于功能性食品、營養(yǎng)保健品和臨床配方中。WP作為一種天然復(fù)合物，在增強人體免疫力、抗癌、增肌、抗病毒、抑菌和改善肥胖等方面展現(xiàn)出良好效果（圖3）。
3.1 增強免疫
人體免疫分為先天性免疫和獲得性免疫。其中，先天性免疫是保護人體免受細菌、病毒侵害的第一道防線，是一種即時的、非特異性免疫；獲得性免疫則是由自然感染或人工接種抗原而獲得的一種具有免疫記憶的特異性免疫。人體對入侵病原體的反應(yīng)主要與細胞反應(yīng)激活有關(guān)，而使用非藥物手段改善宿主的免疫反應(yīng)則是預(yù)防有害疾病的一個重要途徑。蛋白質(zhì)作為免疫相關(guān)細胞的主要結(jié)構(gòu)成分，補充膳食蛋白質(zhì)與提高免疫功能之間的關(guān)系具有一定的探究價值。WP中的生物活性成分已經(jīng)被證實具有增強免疫細胞功能和促進抗體產(chǎn)生的作用。研究表明，在大鼠膳食中補充79.5%的WP 21 d，能夠使大鼠體內(nèi)在面對抗原攻擊時產(chǎn)生更多的B細胞和輔助T細胞，激活針對抗原的適應(yīng)性免疫，提高大鼠的免疫力。此外，水解乳清蛋白及乳清蛋白肽也表現(xiàn)出良好的免疫刺激潛力。研究人員使用乳清蛋白水解物進行實驗，發(fā)現(xiàn)乳清蛋白水解物在3 mg/mL時能夠顯著促進血液單核細胞的增殖，在10 mg/mL時能夠顯著抑制腫瘤細胞系的生長。這表明水解乳清蛋白具有良好的體外細胞毒性和免疫刺激的潛力。同時，在人工飼養(yǎng)幼鼠的人工奶中補充5%的水解乳清蛋白能夠顯著提高幼鼠機體中免疫因子的數(shù)量以及胸腺質(zhì)量。這不僅能夠促進小鼠幼崽的生長，還能增強小鼠幼崽的免疫力。WP作為一種膳食活性成分，在提高免疫力和改善健康方面具有很高的應(yīng)用潛力。
3.2 抗癌
癌癥作為全球嚴重的公共衛(wèi)生問題，其治療藥物的開發(fā)一直是研究人員奮力攻克的難題。盡管目前有很多化學(xué)合成藥物被應(yīng)用于癌癥的治療，但是其對人體產(chǎn)生的耐藥性和毒性作用卻對患者的生活質(zhì)量產(chǎn)生進一步危害。因此，選擇具有更佳療效和更少副作用的新型藥物，有助于補充當(dāng)前癌癥治療方法上的缺陷。WP作為一種復(fù)合天然化合物正在成為一種治療癌癥的新型重要資源。研究表明，WP可以通過多種途徑改善乳腺癌、肝癌和結(jié)直腸癌等，表現(xiàn)出良好的抗癌效果。例如，研究人員使用300 mg/kg mb和600 mg/kg m b 的濃縮WP與30 mg/kg mb和60 mg/kg mb的LF分別處理二乙基亞硝胺誘導(dǎo)的肝癌小鼠模型14 周。結(jié)果發(fā)現(xiàn)這兩種物質(zhì)都以劑量依賴性的方式顯著抑制治療組的肝癌細胞活性和血清中的炎癥標(biāo)志物升高，同時改善了治療組的肝臟結(jié)構(gòu)、提高了肝酶抗氧化防御系統(tǒng)的活力和肝還原型谷胱甘肽（GSH）濃度。同樣，在2型糖尿病（T2D）誘導(dǎo)的結(jié)腸癌BALB/c小鼠模型中，250 mg/kg m b 的牛LF可以通過調(diào)節(jié)含5’-核苷酸酶結(jié)構(gòu)域的蛋白3和磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（PI3K/AKT/mTOR）信號通路抑制結(jié)腸腫瘤的發(fā)展，為糖尿病人的癌癥治療和預(yù)防提供新的治療策略。WP作為天然的抗癌藥物有助于癌癥的預(yù)防和改善，并且WP含有大量的優(yōu)質(zhì)氨基酸，對癌癥患者的營養(yǎng)狀況也有一定的改善作用。
3.3 緩解肌肉損失
骨骼肌作為構(gòu)成身體組織的一部分，在日常生活、運動和代謝調(diào)節(jié)等方面發(fā)揮著重要的作用。但隨著年齡的增長，肌肉質(zhì)量將會停止增加，并以一定的速度不斷下降。當(dāng)肌肉質(zhì)量處于較低水平時則會增加人體患病的風(fēng)險，如代謝綜合征和心腦血管疾病等，甚至失去日常生活和行動的能力。然而大量研究證實，人體攝入足夠的蛋白質(zhì)能夠改善肌肉質(zhì)量和身體機能，緩解肌肉減少的癥狀。WP具有易消化和富含支鏈氨基酸尤其是亮氨酸的特點，已被證實具有更好地刺激肌肉蛋白合成的功效。有研究人員連續(xù)8 周為高強度運動的大鼠提供含15% WP的飼料。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，WP可以抑制高強度運動導(dǎo)致的氧化作用，降低腓腸肌中吞噬細胞浸潤和蛋白氧化，提高肌肉中GSH、超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化物酶（POD）的含量，促進運動大鼠體質(zhì)量和肌肉質(zhì)量的增加。該研究結(jié)果表明，WP能夠作為一種促進肌肉生長的營養(yǎng)輔助劑。此外，水解WP在調(diào)節(jié)能量代謝和緩解運動損傷方面似乎具有更好的效果。
3.4 抗病毒、抑菌
母乳是嬰兒早期生長發(fā)育中最有益的食物，不僅能調(diào)節(jié)嬰兒的免疫系統(tǒng)，還能為嬰兒提供來自母體的被動保護，幫助嬰兒抵抗?fàn)I養(yǎng)不良、病毒細菌感染等不良影響。牛奶中被報道的多數(shù)抗病毒特性皆來源于WP，而來自乳清的天然細菌抑制劑如LF和乳過氧化物酶等，已被證實具有良好的抑菌和抗病毒的功效。2019年新型冠狀病毒流行時，哺乳期患者擔(dān)憂母乳喂養(yǎng)嬰兒的安全性，然而體外實驗表明，人乳清蛋白能夠顯著抑制嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒2（SARS-CoV-2）和穿山甲冠狀病毒（GX-P2V）的生長繁殖，并且呈劑量依賴性。同時，研究還發(fā)現(xiàn)其他物種的WP同樣表現(xiàn)出一定的抗SARS-CoV-2和GX-P2V感染的活性。這些結(jié)果表明，WP能夠直接抑制病毒的感染和復(fù)制，也為母乳喂養(yǎng)提供一定的參考。此外，將WP與具有抑菌活性的物質(zhì)復(fù)配使用，或許能夠進一步提高WP的抗菌能力。例如，研究人員將乳清分離蛋白分別與麥盧卡蜂蜜和姜黃素復(fù)配使用，結(jié)果表明，復(fù)合配方表現(xiàn)出相加和協(xié)同的抑菌活性。同樣，以乳清分離蛋白、甘油、檸檬和佛手柑精油制備的可食用薄膜既能作為包裝材料提高食品的新鮮品質(zhì)，延長食品貨架期，又能顯著抑制金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的生長繁殖，保證食品的安全性。
3.5 預(yù)防或改善肥胖
肥胖是一種因能量的攝入和消耗不平衡而導(dǎo)致的體內(nèi)脂肪過度積累和異常分布的慢性代謝疾病。肥胖發(fā)病機制很復(fù)雜，涉及到遺傳、飲食和環(huán)境等多種因素。但腸道菌群作為一個關(guān)鍵因素，對肥胖的產(chǎn)生和發(fā)展也有著重要的影響。WP被認為是一種很有前途的預(yù)防或改善肥胖的功能活性物質(zhì)。這是因為相較于酪蛋白和其他蛋白，其飽腹感更強，并且能夠調(diào)節(jié)體內(nèi)腸道菌群，進而展現(xiàn)出良好的健康調(diào)節(jié)作用。當(dāng)向高脂飲食的C57BL6/J（B6）小鼠連續(xù)提供4 周400 mg/kg m b 的WP之后，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，WP可以減少飲食引起的肥胖小鼠的脂肪量，同時增加瘦肉量，恢復(fù)肥胖小鼠腸道中雙歧桿菌的數(shù)量，并減少熱量攝入和低密度脂蛋白水平，從而改善肥胖。同樣，以含有31%的水解乳清蛋白飼料喂養(yǎng)小鼠，與高脂飲食組相比也表現(xiàn)出減少脂肪沉積、降低能量攝入、調(diào)節(jié)腸道菌群和改善血糖血脂等效果。WP改善肥胖的原因可能是其含有較多的支鏈氨基酸如亮氨酸和異亮氨酸等。這些氨基酸能夠有效地刺激CCK、GLP-1等飽腹感激素的產(chǎn)生，進而抑制食欲。同時，它可以作為一種有效的益生元，選擇性地刺激益生菌的生長，提高短鏈脂肪酸的含量，從而改善腸道疾病。因此，對于肥胖患者和有減肥需求的人群來說，WP將會是一種有價值的功能性食品。
3.6 保護皮膚
皮膚作為人體最大的器官，在維持機體內(nèi)部穩(wěn)定、抵御有害病原體和物理傷害等方面發(fā)揮著重要的作用。當(dāng)皮膚被損傷時，皮膚的穩(wěn)態(tài)和完整性將會被打破，嚴重時可能會導(dǎo)致急性或慢性感染性傷口。因此，皮膚傷口的愈合對于促進受損或丟失的組織修復(fù)至關(guān)重要。研究表明，WP在促進皮膚傷口愈合、調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激等方面展現(xiàn)出良好的效果。傷口愈合時間延長是糖尿病患者的一種并發(fā)癥。然而，研究人員發(fā)現(xiàn)100 mg/kg mb的WP能夠顯著縮短受傷糖尿病大鼠傷口的愈合時間，降低糖尿病大鼠傷口中丙二醛（MDA）、一氧化氮（NO）和活性氧（ROS）的水平，提高GSH含量，并且能夠?qū)⑻悄虿〈笫髠谥械难装Y細胞因子白細胞介素（IL）-1β、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、IL-6、IL-4和中性粒細胞浸潤恢復(fù)到正常水平。這為糖尿病患者早期傷口愈合的營養(yǎng)干預(yù)提供了重要的參考。此外，WP中含有較多的脯氨酸，這將有助于膠原蛋白的產(chǎn)生，從而表現(xiàn)出對皮膚真皮和表皮細胞的健康作用。經(jīng)WP處理后的人真皮成纖維細胞（HDF）產(chǎn)生了大量的細胞外基質(zhì)分子、膠原蛋白I、彈性蛋白和糖胺聚糖，這表明WP能夠促進真皮膠原蛋白的產(chǎn)生，維持皮膚的健康狀態(tài)。作為一種對皮膚健康有益的生物活性物質(zhì)，WP展現(xiàn)出了其在化妝品行業(yè)中的使用潛力。
3.7 抗糖尿病
2D是一種復(fù)雜的代謝性疾病，主要表現(xiàn)為代謝、激素和免疫平衡改變而引起的糖脂代謝紊亂。通過飲食和運動的干預(yù)已被證實可以有效改善T2D患者的血糖控制。而WP通過控制食欲、增加胰島素和腸降血糖素的分泌，在治療和改善T2D患者的健康狀況方面具有積極作用。在一項動物實驗中，WP和木糖醇復(fù)合物的提供能夠顯著降低患T2D的高脂飲食小鼠體內(nèi)的血糖和血脂，同時將糖尿病小鼠的空腹血糖和胰島素恢復(fù)到正常水平，從而改善了糖尿病小鼠的胰島素敏感性、胰腺損傷和肝功能。這也進一步表明，開發(fā)基于WP的配方奶粉和功能性食品在干預(yù)T2D方面的應(yīng)用前景。1型糖尿病（T1D）是一種由于產(chǎn)生胰島素的胰腺β細胞的自身免疫性破壞而導(dǎo)致的疾病。調(diào)節(jié)T1D患者的免疫反應(yīng)和減少細胞凋亡是治療T1D的途徑之一。研究表明，每天給予鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的T1D大鼠劑量為100 mg/kg的WP，并持續(xù)5 周，能夠顯著恢復(fù)糖尿病大鼠的蛋白激酶B、細胞分裂周期因子42和T細胞特異性表面糖蛋白CD28的基因表達，并激活B淋巴細胞的增殖，以及下調(diào)TNF-α及其程序性細胞死亡受體的基因表達。同時，使β細胞的結(jié)構(gòu)和功能正?；?，恢復(fù)糖尿病大鼠的葡萄糖清除率，從而表現(xiàn)出對糖尿病的有益作用。同樣，Mahmoud等的研究也證明駱駝WP在改善T1D小鼠后代的淋巴細胞功能并預(yù)防糖尿病的顯著效果。WP的攝入降低了T1D小鼠后代患糖尿病和相關(guān)并發(fā)癥的傾向。
3.8 其他
WP作為一種優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)，在抗炎、保護肝臟和緩解心血管疾病等方面也表現(xiàn)出顯著的效果。炎癥反應(yīng)與多種疾病的發(fā)病機制有關(guān)，例如心血管疾病和皮膚光老化等。而抑制炎癥因子的過量產(chǎn)生對于治療炎癥性疾病至關(guān)重要。在最近的一項報道中，水解乳清蛋白展示出對葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)的C57BL/6J小鼠結(jié)腸炎的預(yù)防作用。研究表明，使用水解乳清蛋白干預(yù)37 d能夠有效延緩結(jié)腸炎的發(fā)生。其中，600 mg/kg mb的水解乳清蛋白能夠顯著抑制結(jié)腸炎小鼠的體質(zhì)量減輕，保護腸道黏膜層，劑量依賴性地降低患病小鼠炎癥因子TNF-α、IL-6和IL-1β的水平。這表明水解乳清蛋白在治療炎癥性疾病上的潛力。此外，WP也通過減輕肝臟中的炎癥反應(yīng)、提高肝臟的抗氧化水平、抑制高遷移率族蛋白1的釋放和改善肝細胞脂肪浸潤等方式，表現(xiàn)出對非酒精性肝損傷、糖尿病肝損傷和熱應(yīng)激肝損傷等肝損傷模型的保護作用。在一項人體實驗中，連續(xù)服用8 周的WP（56 g/d），可以改善參與者的血管反應(yīng)性、內(nèi)皮功能生物標(biāo)志物和脂質(zhì)危險因素，同時還可以降低24 h動態(tài)收縮壓和舒張壓。這說明WP對心血管疾病具有有利影響。
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WP在保健食品中的應(yīng)用與前景
WP具有多種功能，是制備保健食品的優(yōu)質(zhì)原材料。截至2023年12月，根據(jù)國家特殊食品信息查詢平臺上的數(shù)據(jù)顯示，以WP為原料的保健食品共有153 件。最早申報的含乳WP的保健食品在2004年，其后WP便被廣泛地應(yīng)用于保健食品的原材料中。而在2020—2023年，WP類保健食品的申報數(shù)量激增，僅4 年的時間便有89 件產(chǎn)品被申報，遠高于以往16 年間的申報總量。2017年，國家發(fā)改委和工信部聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于促進食品工業(yè)健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出要加快各類保健食品研發(fā)，滿足不同人群的健康需求。之后，保健食品的研究與開發(fā)便進入了快速發(fā)展時期。同時，WP類保健食品的蓬勃發(fā)展也離不開消費者對其營養(yǎng)價值的認識和保健意識的增強，尤其是后疫情時代，人們對于增強自身免疫力和提高抵抗病毒能力等方面的高度重視。這也為WP類保健食品的進一步發(fā)展提供了平臺。
從劑型上看，WP類保健食品的主要劑型為可濕性粉劑，共有142 件，占比92.81%。其他為片劑、膠囊和飲劑。其中WP粉為原料的保健食品通常以粉劑為主，圖4a展示了WP類保健食品不同劑型的產(chǎn)品數(shù)量。WP粉是乳清在經(jīng)過分離、濃縮和干燥后得到的，蛋白質(zhì)占比較高，具有良好的溶解性，因此粉劑是其常用的劑型。片劑和膠囊劑型便于人體服用，當(dāng)與其他原料復(fù)配使用時能夠很好地掩蓋內(nèi)容物的不良氣味。同時，WP作為輔助運動員或健身人群補充蛋白質(zhì)和增肌的成分，將其制作為飲劑則為該類人群提供一定的便利。保健食品的劑型選擇需要綜合考慮生產(chǎn)、運輸、攜帶和服用，根據(jù)產(chǎn)品特點和消費者需求選擇最合適的劑型，滿足不同人群的需要。除粉劑、片劑、膠囊和飲劑外，還可以選擇口服液、膏劑和糕點等方式作為WP類保健食品的應(yīng)用劑型，豐富WP類保健食品的應(yīng)用。在功能聲稱上，WP類保健食品涵蓋的功能類型豐富，且主要集中在增強人體免疫方面，占比84.01%。此外，緩解疲勞類占比8.59%，通便、改善記憶、保護化學(xué)性肝損傷和祛黃褐斑類均占比1.23%。調(diào)節(jié)腸道菌群、耐缺氧、降血糖和緩解視疲勞類也有所涉及，但產(chǎn)品較少，每類功能的產(chǎn)品占比僅為0.7%，具體見圖4b。其中多數(shù)產(chǎn)品具有2 種及2 種以上的功能聲稱。比如，部分增強免疫力類的WP產(chǎn)品，也可能具有緩解體力疲勞或輔助保護化學(xué)性肝損傷的功能。目前我國與WP相關(guān)的功能食品和保健食品研究與開發(fā)較多，當(dāng)前市場上的消費品牌以湯成倍健、Swisse、善爾、安琪紐特和康比特為主，主要服務(wù)于免疫力低下和運動健身的人群。其中部分品牌宣傳專為中老年健康服務(wù)，但卻呈現(xiàn)出產(chǎn)品原料和功能較為單一的特點，無法滿足中老年人對營養(yǎng)健康的多種需求。
WP類保健產(chǎn)品還存在許多尚未被挖掘的潛力。近年來，WP在改善腸道屏障和維護皮膚健康方面的良好功效逐漸被大眾熟知，但這些功能在市場上的應(yīng)用卻較為欠缺。此外，有研究表明，乳清分離蛋白可以促進成骨細胞的增殖和分化，可將其作為涂層用于骨接觸生物材料的開發(fā)或用于骨再生的生物材料；進一步研究顯示低苯丙氨酸的乳清蛋白水解物在預(yù)防骨質(zhì)疏松方面具有潛在的作用，可作為苯丙酮尿癥患者的一種蛋白質(zhì)替代品。因此，有必要進一步探究WP在緩解骨質(zhì)疏松和改善骨健康上的功效作用。充分利用WP易吸收、緩解肌肉損失和改善骨健康的多效作用，將其與改善老年人骨骼健康的有益成分配伍使用，開發(fā)出針對有改善骨健康需求的中老年保健食品，既能拓寬WP在保健食品中的應(yīng)用，又能服務(wù)于老齡化健康產(chǎn)業(yè)的需求。
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結(jié) 語
WP作為一種天然蛋白質(zhì)，不僅富含多種生物活性物質(zhì)，而且易于人體的消化和吸收，具有極高的營養(yǎng)價值和保健特性。目前，國內(nèi)外針對WP類產(chǎn)品的研究日益豐富，WP類產(chǎn)品在保健食品、特殊膳食用食品和術(shù)后營養(yǎng)補充等方面得到了廣泛的應(yīng)用。然而，我國WP類保健食品的應(yīng)用仍然表現(xiàn)出同質(zhì)化嚴重和創(chuàng)新性不足的特點。目前市場上WP類產(chǎn)品以增強免疫和緩解疲勞為主，在調(diào)節(jié)腸道菌群和保護皮膚等方面的應(yīng)用較少，其功效價值未能得到充分的開發(fā)和利用。同時，隨著“銀發(fā)經(jīng)濟”的不斷發(fā)展，WP類產(chǎn)品也應(yīng)關(guān)注中老年人對營養(yǎng)和健康的需求，將最新的研究進展與前沿技術(shù)相互結(jié)合，為不同消費者提供靶點清晰、功效顯著的產(chǎn)品配方設(shè)計，滿足不同人群的個性化營養(yǎng)需求。例如，向苯丙酮尿癥患者提供低苯丙氨酸的乳清蛋白作為蛋白質(zhì)替代品；或通過組方設(shè)計，發(fā)揮WP緩解心血管疾病和增加骨密度等功效。另外，應(yīng)進一步豐富WP類保健食品的劑型設(shè)計，為消費者提供更為便捷和更易接受的攝入方式，方便消費者在不同的場合服用，以適應(yīng)現(xiàn)今快節(jié)奏的生活。例如為兒童提供更易接受的軟糖和奶片或為運動健身人員提供更加方便的飲料等。研究新功能和開發(fā)新產(chǎn)品是全社會的共識。2023年8月23日，國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布的《保健食品新功能及產(chǎn)品技術(shù)評價實施細則（試行）》旨在用制度創(chuàng)新引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，用優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品滿足人民的健康需求。這極大地鼓勵了企業(yè)、高校、科研機構(gòu)等社會力量開展功能創(chuàng)新和產(chǎn)品研發(fā)。而WP作為優(yōu)質(zhì)的功能蛋白，對WP類產(chǎn)品的開發(fā)和利用，將會進一步促進我國居民乳及乳制品的消費，為廣大消費者帶來更多的健康效益，進而助力健康中國的建設(shè)。
作者介紹
第一作者：
王點點，北京聯(lián)合大學(xué)食品科學(xué)與工程2022級碩士研究生，研究方向為食物營養(yǎng)與功能食品。
通信作者：
閆文杰，博士，北京聯(lián)合大學(xué)生物化學(xué)工程學(xué)院教授，北京聯(lián)合大學(xué)保健食品功能檢測中心主任，北京聯(lián)合大學(xué)保健食品和食藥同源及新食品原料教授團隊負責(zé)人，生物活性物質(zhì)與功能食品北京市重點實驗室主任。主持和參加國家和省部級等縱向項目10余項，主持橫向項目30余項，發(fā)表文章150余篇；授權(quán)7 項專利，主編和參編著作8 部。
本文《乳清蛋白的功能及其在保健食品中的應(yīng)用》來源于《食品科學(xué)》2024年45卷第19期304-316，作者：王點點，周亞西，王鮮春，段昊，郭晉紅，鄭越，閆文杰。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240226-130。點擊下方閱讀原文即可查看文章相關(guān)信息。
實習(xí)編輯：李雄；責(zé)任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網(wǎng)
為深入探討未來食品在大食物觀框架下的創(chuàng)新發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)，促進產(chǎn)學(xué)研用各界的交流合作，由北京食品科學(xué)研究院、中國肉類食品綜合研究中心、國家市場監(jiān)督管理總局技術(shù)創(chuàng)新中心（動物替代蛋白）及中國食品雜志社《食品科學(xué)》雜志、《Food Science and Human Wellness》雜志、《Journal of Future Foods》雜志主辦，西華大學(xué)食品與生物工程學(xué)院、四川旅游學(xué)院烹飪與食品科學(xué)工程學(xué)院、四川輕化工大學(xué)食品與釀酒工程學(xué)院、成都大學(xué)食品與生物工程學(xué)院、成都醫(yī)學(xué)院檢驗醫(yī)學(xué)院、四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院都市農(nóng)業(yè)研究所、四川大學(xué)農(nóng)產(chǎn)品加工研究院、西昌學(xué)院農(nóng)業(yè)科學(xué)學(xué)院、宿州學(xué)院生物與食品工程學(xué)院、大連民族大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、北京聯(lián)合大學(xué)保健食品功能檢測中心共同主辦的“第二屆大食物觀·未來食品科技創(chuàng)新國際研討會”即將于2025年5月24-25日在中國 四川 成都召開。
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