Суроватъчен протеин (част първа)

Суроватъчен протеин (част първа)

Видове, производство и функция

Неслучайно суроватъчният протеин е първото нещо, за което ще се сетиш, когато става въпрос за протеин на прах като хранителна добавка. Суроватъчният протеин е най-масовият, популярен, тестван и доказан протеин на пазара в световен мащаб. 

Съществуват различни видове суроватъчни протеини. Разнообразието е толкова голямо и затова често потребителят се изгубва при правенето на своя избор.

Екипът на BB-Team се постара да те улесни и подготви ултимативаният гид за суроватъчния протеин, в който може да научиш всичко нужно за тази протеинова пудра.

Запознай се с първата част на нашия материал и научи всичко основно за суроватъчния протеин.

Какво представлява суроватъчния протеин?

Суроватъчният протеин или Whey Protein е съчетание от белтъчини, които се намират в т.н. суроватка. Това е отпадъчен продукт по време на производството на сирене и кашкавал. Суроватъчният протеин е вид млечен протеин.

Когато коагулант (вещество, което превръща белтъците в гел) се добави към млякото, казеинът и суроватката се разделят. Суроватъчният протеин е водоразтворимата част от млякото и затова преминава специфичен процес на обработка, за да се превърне в концентрират и прахообразен източник на белтъчини.

Суроватъчният протеин е един от двата основни млечни протеина, като другият е казеинът. В зависимост от вида на млякото, суроватката съставлява 20-30% от протеиновата маса, а казеинът 70-80%.

Суроватъчният протеин не е един вид протеин, а клас белтъчини, които се назовават суроватъчен съгласно тяхното общо свойство, което е водоразтворимост и метод на извличане. 

Суроватката може да се извлича на практика от всеки вид мляко - краве, биволско, козе, камилско, включително и от човешкото. Почти всичкия комерсиално произвеждан суроватъчен протеин е от краве мляко, защото е най-масово и достъпно.

Суроватъчният протеин е вид млечен протеин, който съставлява около 20% от протеиновата маса на кравето мляко. Той е водоразтворим и бързоусвоим протеин. Извлича се като отпадъчен продукт при производството на сирене и кашкавал.

Състав и композиция

Пептиди

Както вече споменахме, суроватъчният протеин не е един вид протеин, а съчетание от няколко. Това означава, че аминокиселините в протеина могат да се формират по различен начин и да образуват разнообразни биоактивни пептиди.

  • Бета-Лактоглобулин - това е най-концентрираният пептид, като в 1 л. мляко се съдържат между 2 и 4 г. Лактоглобулинът е и най-биоактивният от всички пептиди, като съдържа изключително високи количества L-левцин (25% от масата му са BCAA). Пептидът притежава хидрофобични свойства, което означава, че се свързва и подобрява усвояването на мастноразтворими вещества;
  • Алфа-Лакталбумин - концентрацията му е от 0.6 до 1.7 г на 1 л. прясно мляко. Съставен е предимно от аминокиселини L-левцин, L-цистеин и аспарагинова киселина. Счита се, че е изключително подходящ за новородени, защото структурата му наподобява тази на човешкия лакталбумин в майчината кърма;
  • Албумин от говежди серум (Bovine Serum Albumin) - около 0.4 г на 1 л. прясно мляко. Най-едрият от всички пептиди. Също притежава хидрофобични свойства;
  • Имуноглобулини - съставляват около 8% от масата на суроватъчния протеин. Изключително малки като структура и съдържат предимно аминокиселината L-цистеин. Взаимодействат с имунната система;
  • Гликомакропептиди - технически са казеинови пептиди, но попадат в суроватката по време на процеса на отделяне. Отговорни са за потискането на апетита.
  • Лактоферин - свързва се с желязото. Съставен е предимно от L-левцин и аланин. Твърди се, че притежава противоракови свойства;
  • NOP-47 - зависим от азотния оксид пептид. Счита се, че подобрява кръвния поток;
  • Други пептиди, като лактопероксидаза (антибактериални свойства) и лактостатин.

Обобщена информация за пептидните структури може да видиш в приложената таблица:

Суроватъчна субфракция % от масата на суроватъчния протеин Потенциални здравословни ползи
Бета-Лактоглобулин 56–60% Може да понижава кръвното налягане и да подсилва имунитета
Алфа-Лакталбумин 18–24% Може да понижава кръвното налягане и да подобрява когнитивната функция. Потенциални имуномодулиращи, антимикробни, антивирусни и антиоксидантни свойства
Имуноглобулини 6–12% Може да подсилват имунната система
Албумин от говежди серум 6–12% Богат източник на глутатионови прекурсори
Лактоферин 1–2% Редуциран апетит, понижаване на мазнините и подобрен гликемичен контрол
Лактопероксидаза 0.5–1% Антибактериални свойства

Аминокиселини

Всички споменати досега пептиди са съставени от различни типове аминокиселини. Различните видове суроватъчен протеин се различават в аминокиселинния си профил, в зависимост от съотношението на пептиди.

В някои проучвания са направени опити да се извлече средната концентрация на аминокиселини в суроватъчния концентрат. Съотношението бива:

  • Левцин (BCAA) - 79.8-106.6 мг/г;
  • Изолевцин (BCAA) - 49.7-57.3 мг/г;
  • Валин (BCAA) - 18.4-59.3 мг/г;
  • Лизин - 76.1-88.1 мг/г;
  • Метионин и цистеин (комбинирано) - 79.7 мг/г;
  • Фенилаланин и тирозин (комбинирано) 58.2 мг/г;
  • Треонин -  61.1-68.7 мг/г;
  • Триптофан - 17.3 мг/г;
  • Хистидин - 7.8-18.7 мг/г;
  • Аланин - 42.1-55.5 мг/г;
  • Аргинин - 22.0-27.1 мг/г;
  • Глутамин - 141.4-158.4 мг/г;
  • Глицин - 13.8-53.2 мг/г;
  • Пролин - 46.7-66.6 мг/г;
  • Серин - 38.8-53 мг/г;
  • Аспарагинова киселина - 94.1 мг/г.

В някои ситуации процеса на обработка може да промени аминокиселинния профил. При хидролизирането, обработката с ензими намалява някои аминокиселини, като метионин, цистеин и глицин. Други се увеличават (валин и хистидин). Повечето запазват количествата си.

Аминокиселините в суроватъчния протеин се групират в гореспоменаните пептиди или съществуват като "свободни" аминокиселини. Пептидите имат някои уникални свойства. Именно суроватъчните пептиди и общия аминокиселинен профил са двете причини за разликата между суроватъчния и останалите видове протеини.

Биологична стойност на суроватъчния протеин

Суроватъчният протеин съставлява 20% от млечния протеин. В зависимост от етапа на кърменето, суроватката може да съставлява от 50% до 80% от човешката кърма.

Както вече споменахме, суроватъчният протеин е най-популярният протеин на пазара и неговите продажби съставляват 83% от общите продажби на всички протеинови пудри. Неслучайно се приема, че суроватъчният протеин е златният стандарт в спортната суплементация и има редица причини за това.

Няколко системи са били разработени през годините с цел да подредят протеините според тяхната ефективност. Двата основни критерия са композиция на есенциалните аминокиселини и усвоимост. Независимо от използвания метод, суроватъчният протеин превъзхожда повечето от своите конкуренти.

Вид протеин PER BV NPU PDCAAS
Суроватъчен протеин 3.2 104 92 1.00
Казеин 2.5 77 76 1.00
Млечен протеин 2.5 77 76 1.00
Яйчен протеин 3.9 100 94 1.00
Телешки протеин 2.9 80 73 0.92
Соев протеин 2.2 74 61 1.00
Черен боб 0 - - 0.75
Пшеничен глутен 0.8 64 67

0.25

PER - рейтинг на протеиновата ефикасност; BV - биологична ценност; NPU - нетна протеинова утилизиация; PDCAAS - коригирана аминокиселинна оценка за протеиновото храносмилане.

Суроватъчният протеин е най-богатият протеин на есенциални аминокиселини (ЕАА) и L-левцин. 52% от неговата маса са ЕАА и 13.6% е левцин. Повечето други животински протеинови източници са грубо съставени от 40–45?A и 7–8% левцин. Тези стойности са още по-ниски при растителните протеини.

Суроватъчният протеин е също така бързо разградим и бързоусвоим, което го прави идеалния избор за следтренировъчен шейк. Бързото увеличаване на серумните нива на ЕАА води до по-засилен мускулен протеинов синтез. Ако суроватъчният протеин се приема далеч от тренировката, неговите предимства не се проявяват толкова значително.

Суроватъчният протеин се нарежда сред протеините с най-висока биологична стойност, което го прави подходящ избор за допълване на белтъчините през деня или за спортни цели.

Суроватъчният протеин като витаминоподобна хранителна добавка

На няколко пъти от екипа на BB-Team говорим за витаминоподобни вещества. Използвали сме този термин в статии ни за креатин и L-карнитин. Витаминоподобното вещество е вид хранителна добавка, която може да се приема ежедневно и дългосрочно и да носи постоянни ползи за организма.

Суроватъчният протеин може да бъде разглеждан като витаминоподобен суплемент или като източник на такива вещества. Основната причина за това е аминокиселината L-цистеин, която често е дефицитна и това може да има своите негативни последици.

Цистеинът играе важна роля в метаболизма и неговият дефицит може да доведе до метаболитни отклонения. Цистеинът също така е пряко свързан с два мощни антиоксиданта.

Глутатионът е мощен антиоксидант, който се произвежда и съхранява в организма. Той се синтезира от аминокиселини и именно цистеинът е ключовото вещество в този процес. Изследванията до момента откриват пряка връзка между дефицита на цистеин и ползата от приемането му като хранителна добавка и някои състояния, като рак, HIV, старост и др. Увеличеният прием на цистеин от суроватъчен протеин демонстрира значително по-голямо увеличаване на нивата на глутатион и подобряване на продължителността на живота в пряко сравнение с казеина.

Суроватъчният протеин може да помогне и при някои други състояния, които са свързани с окислителен стрес чрез пряко увеличаване на нивата на глутатион. Интересното е, че се отбелязва увеличаване не само при дефицит и при болни, но и при напълно здрави индивиди (24% с прием на 45 г суроватъчен протеин дневно в рамките на 2 седмици).

Цистеинът е пряко свързан и с хидрогенсулфат. Това е страничен продукт, който подобно на азотния оксид има сигнализираща функция и участва в релаксацията на кръвоносните съдове и антиоксидантната активност. Хидрогенсулфатът имат кардиозащитни свойства и се образува пряко от количествата на цистеин в тялото. Дефицитът на цистеин може да доведе и до понижен синтез на веществото.

Суроватъчният протеин или по-специално L-цистеинът може да се счита за витаминоподобно вещества. Неговият дефицит води до метаболитни отклонения и намаляване на ключови вещества в организма, като глутатион и хидрогенсулфат.

До каква степен се запазват важните субфракции на протеина?

Суроватъчните протеини съдържат биологично активни пептиди, които имат различни характеристики спрямо влиянието им върху здравето, загубата на тегло и изграждането на мускули.

За съжаление, в много инстанции те биват филтрирани и почти изцяло отстранени от продукта или поне денатурирани от високата температура или окислителните филтриращи процеси.

Денатурираният протеин вече не показва никаква биологична активност - това означава, че не получавате от гореизброените предимства.

Ултрафилтрация

Това е процес при който суроватъчният протеин преминава през физически градиент и това позволява малките компонентите да преминат, а големите молекули да бъдат блокирани. Използва се налягане, което притиска молекулите към полиетерсулфатни бариери. 

Пептиди като лакталбумина и лактоглобулина са едри и затова остават блокирани. Поради тази причина е лесно тяхното изолиране от суроватъчния протеин и производството на специализирани бебешки храни.

Когато суроватъчен концентрат премине през процес на ултрафилтрация, общото количество белтъчини се запазва от изначалната суровина, но количеството витамини на един грам се увеличава. Това на минералите намалява.

Микрофилтрация

Методът е абсолютно същия като ултрафилтрацията, но се използва по-ограничаващ градиент (PVDF) и се изолират повече компоненти.

Микрофилтрацията и ултрафилтрацията не денатурират суроватъчния протеин. Йонно-обмененият метод го прави.

Видове суроватъчен протеин

Суроватъчните протеини биват различни по вид. Разликите в тях далеч не се изчерпват само с цената. 80% чист? 90%? Помнете, че суроватъчните протеини съдържат примеси (най-вече лактоза - млечната захар), за които не умирате от желание да платите.

Суроватъчните концентрати може да имат около 80% белтъчно съдържание, докато йонно-обменените могат да достигат 90% +/-. Поради тази причина концентратите са по-евтини от йонно-обменените изолати.

Суроватъчен протеин концентрат

Средно с около 70-80% белтъчно съдържание, повечето са "подминали" ултрафилтриращия процес и са претърпели някои допълнителни типове филтрация.

Като цяло можем да кажем, че те са най-малко обработваните суроватъчни протеини.

Съществуват определени преимущества, които тези протеини притежават над своите "събратя". Те са относително евтини (това винаги е бонус) и понеже са "недопреработени", най-голяма част от жизнените субфракции са останали непокътнати, а това е важно.

От друга страна, поради съдържанието им на примеси може да предизвикат подуване, стомашен дискомфорт или отделяне на газове.

Ако имате лактозна непоносимост, определено ще искате да стоите далеч от този тип протеини.

Иначе за някой, който иска да си увеличи дневния прием на белтък, без да отделя големи средства за това, концентратът е добър избор.

Суроватъчни изолати (йонно-обменените)

Средно с около 90% белтъчно съдържание, йонно-обменените суроватъчни протеинови изолати съдържат най-малкия процент на примеси от всички останали типове суроватки на пазара. Това е добрата новина. А лошата?

Йонно-обменените суроватъчни протеини почти не съдържат от жизнените пептиди (лактоферин, алфа лакталбумин, имуноглобини, бета лактоглобин и т.н.), на които биват приписвани изумителните влияния на протеина върху човешкото здраве. Както споменахме вече, тези пептиди притежават едра структура и не преминават през бариерите по време на филтрирането.

Все пак, въпреки че йонно-обменените суроватки съдържат по-малко примеси от концентратите, липсата на биологично активни пептиди не е за пренебрегване.

Суроватъчни изолати (микро/ултрафилтрация)

Малко по-високи в белтъчното съдържание (около 90-94%), произведени при ниски температури при кръстосана микро/ултрафилтрация, суроватъчните изолати са вероятно най-доброто (респективно и най-скъпото), което може да намерите на пазара в наши дни.

Ето защо:

  • Взимат се предпазни мерки, за да може жизнените субфракции да останат непокътнати заедно с "биологичната активност" - протеинът се произвежда при ниски температури, при отсъствието на окислителни/химични процеси, които могат да му въздействат.
  • Технологията на филтриране е специално проектирана да отстранява примесите, без да филтрира жизнените субфракции. Това, което остава, е суроватъчен протеин, който съдържай малко примеси и предлага пълните облаги от един необработван, полезен за здравето ви протеин.
  • Този тип протеини съдържат по-висок процент от верижно разклонените аминокиселини (BCAA), които са важни за растежа.

Хидролизиран суроватъчен протеин

Най-скъпият вариант от всички. Първо за производството бива взет изключително чист суроватъчен протеин (с високо белтъчно съдържание) от микро- и макрофилтрацията и после бива прекаран през хидролизиращ процес, за да бъде разпаднат на по-малки групи от аминокиселини или пептиди.

Преимуществото на този протеин е във високата усвояемост (времето за достигане до мускулните влакна) и това, че по-голяма част от него спрямо другите протеини бива обработена от организма.

От друга страна този протеин е денатуриран и няма биологична активност. Поради високата цена (и изключително горчивия си вкус), дори при съдържание на някои продукти на хидролизиран протеин, той се съдържа в много малки количества.

Хидролизираният протеин може да има някои типични за него здравословни ползи. Процесът на хидролизиране намалява драстично риска от проява на алергия към млечния протеин, защото елиминира алергичните епитопи. 

Повечето суроватъчни протеини съчетават няколко филтрирани суроватки.

Евтиният концентрат може да се смеси с малки количества изолат или йонно-обменен протеинов изолат, за да предложи и от двете на купувача и да се запази цената ниска.

Всички видове суроватъчни протеини имат сходни здравословни ползи и стимулират по сходен начин протеиновия синтез. Суроватъчният хидролизат е по-бързо усвоим от останалите и може да има определени ползи при ежедневни или двуразови тренировки. 

Храносмилане и усвояване

Суроватъчният протеин не се коагулира в стомаха и изглежда преминава бързо към тънките черва. Това го отличава драстично от казеина, който е бавноусвоим и се задържа значително по-дълго време в стомаха.

При измерването на бета-лакталбумина (най-изобилстващият компонент) в тънките черва се установява, че той не се хидролизира в стомаха и е буквално незасегнат. Затова при употреба на 45 г суроватъчен изолат и суроватъчен хидролизат се установява, че няма голяма разлика между двата протеина при преминаването през стомашно-чревния тракт.

След като попадне в тънките черва, суроватъчният протеин не се отличава от казеина. Едно проучване дори установява, че казеинът е по-ефективен  в регулирането на подвижността на червата и понижаване на контракциите.

Аминокиселините от суроватъчния протеин достигат своя пик до 30-60 мин. след прием. Суроватъчният протеин достига по-бързо до пиковите си нива в сравнение с белтъчините от други животински източници. За разлика от казеина, суроватъчният протеин увеличава в по-голяма степен и секрецията на инсулин.

Ако сравним серумната концентрация на L-левцин, която е маркер за мускулния протеинов синтез, суроватъчният протеин води до 2.5 пъти по-висока концентрация на аминокиселината, но при прием на казеин тя се задържа по-дълго време в серума. Тестовете до момента показват, че суроватъчния протеин засилва протеиновия синтез по-ефективно в първите 3 часа след прием, докато казеинът е по-ефективен след третия час и се задържа до седмия час.

Тестовете показват, че суроватъчният протеин засилва с 68% протеиновия синтез, а казеинът само с 31%. От друга страна суроватъчния протеин не потиска разпада на белтъчини, докато казеинът редуцира протеиновото окисление с 31%.

Суроватъчният протеин преминава през стомаха значително по-бързо от казеина, като една от причините може да бъде липсата на ензима, който се съдържа в млякото и подобрява усвояването на казеина. Суроватъчният протеин е по-бързо усвоим и води до по-силен протеин синтез в първите часове след прием, но казеинът задържа активността си двойно по-дълго време.

В заключение

В първата част от статията екипът на BB-Team те запозна с основните неща за суроватъчния протеин. 

След като вече си добил представа какво представлява суроватъчния протеин, как се извлича и какви са видовете, в следващата част ще те запознаем с основните здравословни ползи, начина на прием и пряката съпоставка с протеина от храната.

Това не е всичко, което може да научиш за суроватъчния протеин и белтъчините като цяло. Запознай се с други материали на екипа на BB-Team, сред които са:

Използвани източници
  • Nomenclature of the Proteins of Cows’ Milk—Sixth Revision;
  • Isolation of lactoperoxidase, lactoferrin, alpha-lactalbumin, beta-lactoglobulin B and beta-lactoglobulin A from bovine rennet whey using ion exchange chromatography. Ye X, Yoshida S, Ng TB.
  • Dietary whey protein lessens several risk factors for metabolic diseases: a review. Sousa GT, Lira FS, Rosa JC, de Oliveira EP, Oyama LM, Santos RV, Pimentel GD.
  • The importance of alpha-lactalbumin in infant nutrition. Heine WE, Klein PD, Reeds PJ.
  • Glycomacropeptide (GMP) is not critical to whey-induced satiety, but may have a unique role in energy intake regulation through cholecystokinin (CCK). Burton-Freeman BM.
  • Lactoferrin structure and functions. Legrand D, Pierce A, Elass E, Carpentier M, Mariller C, Mazurier J.
  • Acute effects of ingestion of a novel whey-derived extract on vascular endothelial function in overweight, middle-aged men and women. Ballard KD, Kupchak BR, Volk BM, Mah E, Shkreta A, Liptak C, Ptolemy AS, Kellogg MS, Bruno RS, Seip RL, Maresh CM, Kraemer WJ, Volek JS. Author information
  • Metabolic effects of amino acid mixtures and whey protein in healthy subjects: studies using glucose-equivalent drinks. Nilsson M, Holst JJ, Björck IM.
  • Nutritional evaluation of caseins and whey proteins and their hydrolysates from Protamex. Sindayikengera S, Xia WS.
  • Bounous G. Whey protein concentrate (WPC) and glutathione modulation in cancer treatment. Anticancer Res. (2000)
  • Micke P, et al. Oral supplementation with whey proteins increases plasma glutathione levels of HIV-infected patients. Eur J Clin Invest. (2001)
  • Micke P, Beeh KM, Buhl R. Effects of long-term supplementation with whey proteins on plasma glutathione levels of HIV-infected patients. Eur J Nutr. (2002)
  • Sekhar RV, et al. Deficient synthesis of glutathione underlies oxidative stress in aging and can be corrected by dietary cysteine and glycine supplementation. Am J Clin Nutr. (2011)
  • Bounous G, et al. The influence of dietary whey protein on tissue glutathione and the diseases of aging. Clin Invest Med. (1989)
  • Zavorsky GS, et al. An open-label dose-response study of lymphocyte glutathione levels in healthy men and women receiving pressurized whey protein isolate supplements. Int J Food Sci Nutr. (2007)
  • Jain SK. L-Cysteine supplementation as an adjuvant therapy for type-2 diabetes. Can J Physiol Pharmacol. (2012)
  • Casein and whey exert different effects on plasma amino acid profiles, gastrointestinal hormone secretion and appetite. Hall WL, Millward DJ, Long SJ, Morgan LM.
  • Mahé S, et al. Gastrojejunal kinetics and the digestion of {15N}beta-lactoglobulin and casein in humans: the influence of the nature and quantity of the protein. Am J Clin Nutr. (1996)
  • Tipton KD, et al. Ingestion of casein and whey proteins result in muscle anabolism after resistance exercise. Med Sci Sports Exerc. (2004)
  • Reitelseder S, et al. Whey and casein labeled with L-{1-13C}leucine and muscle protein synthesis: effect of resistance exercise and protein ingestion.
  • Characterization of ultrafiltration membranes. Part II — Mass transport measurements for low and high molecular weight synthetic polymers in water solutions Quang TrongNguyenPhilippeAptel1JeanNeel
  • Potier M, Tomé D. Comparison of digestibility and quality of intact proteins with their respective hydrolysates. J AOAC Int. (2008)
  • Alexander DD, Cabana MD. Partially hydrolyzed 100% whey protein infant formula and reduced risk of atopic dermatitis: a meta-analysis.

Хареса ли ти?

Сподели с приятели в:

Десимир Петров
Десимир Петров

Десо се грижи за това да има винаги готов, аргументиран и ясен отговор на въпроса "от кои хранителни добавки има смисъл?". Той е нашата енциклопедия по темата с добавките, а тя, вероятно знаеш, е много голяма и много противоречива. Редовно може да го потърсиш за съдействие и в магазина ни.

Научи още
back-arrowbb-hexcalendarcheckoutfacebook-iconforumgoogle+instagramlinkedinlogo-smallmailmessagesmy-bbprofileprogressreadingsearchseparator-carrotseparator-dumbbellseparator-shoeservicestoresubmit-arrowtop-arrowtwitteryoutube1 read-later1