Сывороточный протеин - это вид белка, получаемый из молочной сыворотки путем специальной концентрации, рафинирования и экстракции. Сывороточный белок по сравнению с другими белками не только имеет высокую биологическую цену, высокий коэффициент эффективности белка и высокий коэффициент использования, но и обладает эмульгированием, водоудержанием, гелеобразованием и другими отличными технологическими характеристиками. Благодаря постоянному прогрессу технологий молочной промышленности и углубленному изучению состава сывороточного белка и его функций, сывороточный белок постепенно становится важным сырьем и добавкой для функциональных, питательных продуктов и продуктов для специальных медицинских целей. Применение сывороточного белка в аэрокосмическом питании

Применение сывороточного протеина в аэрокосмической пище может значительно улучшить переваривание и усвоение белка в аэрокосмической пище, восполнить запасы кальция, предотвратить атрофию мышц, усилить антиоксидантный эффект и повысить иммунитет, чтобы удовлетворить потребности аэрокосмической пищи с точки зрения питательных и усвояемых характеристик.

Классификация сывороточного протеина и продуктов его переработки

Сыворотка - это продукт казеина коровьего молока, который выделяется после свертывания под действием кислоты или сычужного фермента. В соответствии с различными технологиями обработки сыра сывороточный белок можно разделить на кислый и сладкий; по степени устойчивости к температуре сывороточный белок подразделяется на термостабильный и термонестабильный.

В настоящее время продукты на основе сывороточного белка в основном включают концентрат сывороточного белка (КСБ), изолят сывороточного белка (ИСБ) и гидролизованный сывороточный белок.

В зависимости от содержания белка концентрат сывороточного белка подразделяется на WPC-34, WPC-50, WPC-75 и WPC-80. WPI - это высокоочищенный сывороточный белок с содержанием белка более 90%. Гидролизованный сывороточный белок обладает множеством физиологических функций благодаря наличию в нем различных биоактивных пептидов.

Питание сывороточным протеином

1. Состав и функции сывороточного белка
Сывороточный протеин содержит все 20 аминокислот, входящих в состав белков, а также разнообразные протеины и пептиды с уникальной биологической активностью; в то же время в сывороточном протеине мало натрия и холестерина и много минералов, особенно кальция, что делает его одной из самых полноценных натуральных белковых добавок.

В дополнение к композиционным преимуществам, некоторые белковые фрагменты и пептиды, образующиеся из сывороточного белка после переваривания и усвоения, также биологически активны и функциональны, что расширяет возможности применения сывороточного белка.

2.Аминокислотный состав и функции сывороточного белка
Сывороточный протеин содержит 8 незаменимых аминокислот, необходимых человеческому организму, и по своему аминокислотному составу очень похож на человеческий, благодаря чему легче переваривается и усваивается, а его биодоступность очень высока.

Аминокислотный состав сывороточного белка имеет следующие характеристики.
① лейцин, изолейцин, валин и другие аминокислоты с разветвленной цепью в изобилии, они являются не только одним из предшественников для синтеза глутамата, но и источником энергии для обеспечения организма энергией.

② Богат серосодержащими аминокислотами, такими как цистеин и метионин, которые хорошо поддерживают уровень глутатиона (GSH) в организме и играют антиоксидантную роль.

③ Это отличный источник треонина, который способствует синтезу кишечного муцина и играет защитную роль для клеток кишечника и кишечного барьера.

④ Содержащий большое количество лизина и аргинина, он может стимулировать выделение и высвобождение метаболических гормонов или факторов роста мышц, способствуя их росту и поддерживая здоровье мышц.

2.1 Треонин и здоровье кишечника
Треонин составляет более 30% аминокислотного состава муцина кишечника человека и играет важную роль в здоровье кишечника.

Более 60% пищевого треонина может быть поглощено кишечником человека для синтеза кишечных муцинов, что обеспечивает защиту клеток кишечника и повышает согласованность кишечных барьеров; недостаток треонина влияет на синтез кишечных муцинов и снижает барьерную функцию кишечника.

2.2 Серосодержащие аминокислоты, аминокислоты с разветвленной цепью и антиоксидантная система организма
Сывороточный протеин - хороший пищевой источник серосодержащих аминокислот (цистеина, метионина). Прежде всего, серосодержащие аминокислоты являются важными предшественниками для синтеза GSH и таурина.

GSH играет ключевую роль в уничтожении свободных радикалов и иммунном ответе организма, а также является важной частью антиоксидантной системы организма; GSH и таурин, как важные антиоксидантные вещества, оказывают антиоксидантное действие, например, подавляют перекисное окисление липидов.

Во-вторых, цистеин является эффективным дополнением GSH в организме, и продукты гидролиза сывороточного белка могут существенно повысить уровень GSH в эпителиальных клетках простаты, а благодаря антиоксидантной и противовоспалительной активности GSH, избежать или уменьшить возникновение заболеваний, тесно связанных с окислительным состоянием организма.

2.3 Аминокислоты с разветвленной цепью (лейцин) и здоровье мышечной ткани
Сывороточный протеин также является хорошим пищевым источником аминокислот с разветвленной цепью (лейцина, изолейцина, валина). Аминокислоты с разветвленной цепью являются одним из предшественников для синтеза глутамата, который необходим для синтеза GSH.

Аминокислоты с разветвленной цепью, особенно лейцин, составляют около 26% от общего количества сывороточного белка. Лейцин является как важным сырьем для синтеза белка в скелетных мышцах, так и стимулом, регулирующим анаболический путь белка в скелетных мышцах.

В то же время лейцин и его окисленные метаболиты могут подавлять активность белковых гидролаз и снижать скорость распада миозина. Добавка сывороточного протеина привела к значительному снижению вероятности сокращения скелетных мышц.

Исследование возможностей применения сывороточного белка в продуктах питания для аэрокосмической промышленности

1. Характеристики аэрокосмической пищи
Аэрокосмическая еда - это еда, разработанная для особых условий космических полетов. Прежде всего, она должна строго соответствовать требованиям безопасности и съедобности. В космической среде космонавты и все предметы в кабине находятся в состоянии пониженного давления и невесомости, подвижное пространство узкое, и большинство продуктов питания на земле потеряли свое значение.

Поэтому пища для космических полетов должна быть способна пройти строгие испытания на моделирование полета, не только обеспечить безопасность потребления космонавтами, но и преодолеть влияние вибрации, радиации, низкого давления воздуха и других нежелательных факторов окружающей среды, а также иметь характеристики малого объема, малого веса, легкости переноски и простого способа потребления, чтобы полностью гарантировать выполнение задач космического полета; во-вторых, пища для космических полетов должна обладать хорошей питательной ценностью. Окружающая среда космического полета нанесет много необратимых повреждений человеческому организму, и с точки зрения питания продукты для космического полета должны иметь более высокую питательную ценность.

2. Влияние аэрокосмической среды на организм человека
2.1 Потеря костной массы и остеопороз.
Потеря костной массы - один из симптомов, которому астронавты очень подвержены в космосе и после возвращения, а также астронавты раньше или больше подвержены остеопорозу. Поэтому диетические добавки с достаточным количеством высококачественного кальция и витамина D особенно важны для здоровья костей астронавтов.

2.2 Мышечная атрофия.
Условия космического полета приводят к изменениям в структуре и функции скелетных мышц человека, таким как снижение качества мышц, легкая утомляемость, снижение способности к волевым движениям и т.д. Поэтому своевременный прием высококачественного белка и витамина D для космонавтов очень важен. Поэтому своевременный прием высококачественного белка для космонавтов имеет большое значение для профилактики и лечения истощения мышц у космонавтов.

2.3 Потеря веса.
Потеря веса в основном связана с недостаточным потреблением энергии астронавтами, в то же время недостаточное потребление энергии не способствует процессу адаптации после возвращения астронавтов на землю и даже наносит необратимый вред организму.

④ Метаболические заболевания в космическом полете.
Условия космического полета влияют на обмен энергии, белков, липидов, сахара и витаминов, что приводит к дисфункции сердечно-сосудистой системы, нарушению водного и электролитного баланса, снижению количества эритроцитов и железодефицитной анемии.

⑤ Дисбиоз кишечной флоры и микроэкологические нарушения.
В условиях космической среды кишечная флора космонавтов меняется, количество собственных полезных бактерий уменьшается, вредные бактерии сильно размножаются, соответственно, меняется и работа желудочно-кишечного тракта.

Экстремальные условия, такие как невесомость в космическом полете, высокий вакуум, большие перепады температур и высокоэнергетическое излучение, в разной степени влияют на иммунную функцию космонавтов и регуляцию нервной системы и даже могут вызвать необратимые травмы, от которых трудно оправиться.

3. Виды питания в космических полетах
В соответствии с различными способами обработки и хранения космические продукты питания можно разделить на: регидратированные продукты, свежие продукты, консервированные продукты, кусочки и функциональные продукты.

Обезвоженные продукты можно быстро регидратировать, с меньшей потерей питательных веществ, и вес может быть легко сохранен. Однако операция регидратации сложна, остатки пищи велики, а вкус и аромат после регидратации не очень хороши;

Свежие продукты имеют нормальное содержание воды, что позволяет обеспечить организм человека необходимыми витаминами и водой в нужное время, а космонавтам - лучше адаптироваться к космической среде, и обладают хорошим вкусом. Однако свежие продукты обычно много весят, и их нелегко хранить;

Консервы устойчивы к хранению и удобны в переноске, но вязкость продукта велика, а содержание сахара и соли велико;
Кусочная еда - это квадратная прессованная еда объемом всего в один укус, с четкой калорийностью одной порции, которая чаще всего встречается в хлебе, печенье и т. д. Она проста в употреблении, имеет небольшой размер и вес, занимает мало места и удобна для переноски, но при этом имеет низкое содержание воды и не самый лучший вкус.

Функциональное питание - это продукт, разработанный для особых условий космического полета. Благодаря добавлению полезных для здоровья функциональных факторов, он повышает иммунитет космонавтов, снижает и предотвращает предсказуемые и непредсказуемые травмы и заболевания, вызванные радиацией, невесомостью и другими особыми условиями среды.

4.Значение сывороточного белка для питания в космических полетах
Хлеб, приготовленный на пару, является одним из важнейших традиционных основных продуктов питания китайского народа, его текстура пушистая, легко переваривается и усваивается, широко принимается населением.

Но традиционный основной продукт питания - хлеб на пару - в основном обрабатывается пшеничной мукой, состав его относительно однообразен, чтобы улучшить адаптацию космонавтов к условиям космического полета, уменьшить негативное воздействие среды космического полета на организм человека, и для обеспечения питательного здоровья космонавтов, можно добавить в запаренный хлеб определенное количество порошка сывороточного протеина, дополнить определенной пропорцией сыра и гречневой муки, чтобы придать ферментированный вкус и не отбросить лохмы "одной порции еды"! "Пищевое обогащение хлебобулочных изделий на пару, не только может обеспечить богатство легко усваиваемого белка, высококачественного кальция, соответствующее соотношение кальция и фосфора и витамина D, но и с помощью конкретного базового порошка, значительно улучшить усвояемость белка продукта, усилить эффект антиоксидантов и снизить эффект глюкозы, чтобы удовлетворить аэрокосмической пищи для питательных и абсорбционных характеристик потребностей спроса.

Он также может удовлетворить потребности космического полета в пище для усиления вкуса основных продуктов питания, безопасного и удобного потребления за счет применения смешанного ферментационного агента, извлечения антиплавильных свойств сыра и улучшения антивозрастных характеристик хлеба на пару, что может обеспечить более вкусные и питательные основные продукты питания для космонавтов.

4.1 Добавки с сывороточным протеином Высококачественный молочный кальций
Каждые 100 г сывороточного протеина обеспечивают 500-800 мг кальция. Кальций необходим для здоровья костей, нервной проводимости, сокращения мышц и других физиологических функций человеческого организма. Кальций, получаемый из молока, является самым известным биодоступным кальцием, а высокое качество, легкость усвоения и экономичность кальция, содержащегося в сывороточном протеине, делают его отличным выбором для пищевых добавок с источником кальция для аэрокосмической промышленности. Добавление сывороточного протеина может эффективно предотвратить и ускорить восстановление остеопороза, вызванного невесомостью, и потерю костной массы у астронавтов.

4.2 Сывороточный протеин способствует синтезу мышц
Содержание белка в изоляте сывороточного протеина (WPI) превышает 90%, при этом белок имеет более полную структуру, быстро переваривается и усваивается, имеет высокий коэффициент использования; WPI содержит высокую концентрацию незаменимых аминокислот (45% ~ 55%), особенно лейцина, который является ключевым регулятором в пути инициации транскрипции синтеза мышечного белка, с богатым содержанием 14%. Эксперименты на людях и животных подтвердили, что добавка WPI способна улучшить состав тела Эксперименты на людях и животных подтвердили, что добавка WPI способна улучшить состав тела, увеличить мышечную массу и стимулировать синтез мышечного белка, тем самым эффективно предотвращая атрофию мышц.

WPI содержит примерно в 4 раза больше цистина, чем другие белковые продукты, такие как казеин и соевый белок. При достаточном количестве цистина или цистеина в крови уменьшается выделение азота с мочой, когда печень расщепляет его на сульфат и протон, и механизм переработки азота во всем организме сдвигается в сторону поддержания аминокислотного пула мышц для содействия мышечному синтезу.

4.3 Антиоксидантные эффекты сывороточного белка
Сывороточный изолят белка богат цистеином (Cys), который является предшественником глутатиона (GSH), общего антиоксиданта в организме человека, и лимитирующей аминокислотой для синтеза глутатиона. Антиоксидантный эффект сывороточного изолята белка в основном реализуется за счет регулирования процесса превращения цистеина в глутатион внутри клетки, а антиоксидантный эффект молекулы глутатиона реализуется за счет его сульфгидрильной группы (-SH).

Восстановленные группы серы могут соединяться со свободными радикалами в организме и превращать их в легко метаболизируемые кислоты, тем самым ускоряя выведение свободных радикалов из организма; они также могут защищать активность ферментов, содержащих группы серы, в клетках и предотвращать денатурацию ферментов из-за окисления серы; восстановленные группы серы также участвуют во многих важных окислительно-восстановительных реакциях в организме.

4.4 Сывороточный протеин повышает иммунитет организма
Сывороточный белок содержит разнообразные активные вещества, такие как лактоферрин, лактопероксидаза, иммуноглобулин и др. обладают антибактериальным, противовирусным и иммуномодулирующим действием; кроме того, некоторые белки подвергаются химической модификации или ферментативному перевариванию, но также играют противовирусную роль. Сывороточные белки и их ферментные продукты оказывают регулирующее действие на функции различных иммунных клеток.

Глютамин (Gln) является важным субстратом для лимфоцитов и макрофагов в процессе иммунного ответа, сывороточный протеин содержит большое количество веществ-предшественников глютамина, таких как глютаминовая кислота, добавка сывороточного протеина может не только обеспечить энергией мышцы, но и предоставить сырье для синтеза глютамина, чтобы поддерживать уровень глютамина и защищать иммунные клетки.

Лактоферрин оказывает очевидное ингибирующее действие на грамотрицательные и положительные бактерии, нуждающиеся в железе, а также оказывает очевидное регулирующее и стимулирующее действие на производство клеток костного мозга, систему комплемента, воспалительную реакцию, регенерацию лизоцима, укрепление иммунитета и повышение способности организма бороться с болезнями. Лактопероксидазная система (ЛПС), состоящая из лактопероксидазы и тиоцианата (SCN-), обладает очевидным бактерицидным действием и способна значительно повысить иммунитет организма.

Outlook

Сывороточный протеин (WP) - это комплекс растворимых белковых компонентов, получаемых из коровьего молока, который не только имеет аминокислотный состав, близкий к необходимому человеческому организму, высокую перевариваемость и скорость усвоения, но и содержит большое количество биологически активных веществ.

Сывороточный протеин - одна из самых эффективных пищевых добавок для питания во время космических полетов, поскольку он улучшает составные части тела, способствует быстрому восстановлению мышц, укрепляет иммунитет организма, снижает и предотвращает предсказуемые и непредсказуемые травмы и заболевания, вызванные радиацией и невесомостью, а также улучшает здоровье космонавтов.

В частности, изолят сывороточного белка (WPI), обладающий высоким качеством белка с концентрацией ≥ 90%, также очень популярен в спортивном питании, здоровом питании и продуктах для специальных медицинских целей и стал универсальным ингредиентом для питания и здравоохранения.

Между тем, сывороточные белки обладают целым рядом превосходных технологических свойств, таких как гелеобразование, термостабильность, растворимость, водоудержание - водопоглощение, адгезия, эластичность, взбивание и вспенивание, устойчивость к эмульгированию, которые являются основой и условиями для добавления сывороточных белков во многие пищевые продукты.

Сочетание порошка сывороточного протеина с другими питательными веществами для приготовления основных булочек не только полезно для питания космонавтов, но и является важным направлением применения сывороточного протеина.