חלבון מי גבינה  - Whey protein

מושגים

חלבון מי גבינה  - Whey protein, הינו אחד משני חלבוני חלב הפרה, אשר מורכב מכ-20% מי גבינה וכ – 80%  חלבון הקזאין.  השם חלבון מי גבינה, הינו מושג כללי אשר מתייחס לקבוצה של חלבונים בודדים אשר נפרדים מהקזאין במהלך ייצור הגבינה.
 
על פי ציון חומצות האמינו המתוקן לעיכול חלבון(PDCAAS) , חלבון מי גבינה נחשב לחלבון מלא ואיכותי עם פרופיל חומצות אמינו עשיר , אשר  מכיל את כל חומצות האמינו החיוניות וריכוז גבוה של חומצות אמינו מסועפות – BCAA, בפרט לאוצין  אשר נמצאת בחלבון מי הגבינה בריכוז גבוה יותר בהשוואה לחלבונים אחרים כגון סויה, בשר וחיטה.  
רקע                                                                                      

חלבון מי גבינה הינו החלק הנוזלי של החלב, צבעו צהוב-ירוק ונקרא גם בשם - סרום גבינה. חלבון מי גבינה מתקבל במהלך קרישת חלב באמצעות אנזימים פרוטאוליטיים או חומצות. בתהליך ייצור מוצרי החלב השונים. חלבון מי גבינה נחשב "לתוצר לוואי" או "פסולת" במשך עשרות שנים, בשל בעיות הסילוק הקשורות אליו. עם זאת, בימינו חלבון מי גבינה זכה להכרה כמזון בעל ערך ביולוגי גבוה.  בשל הרכבו התזונתי הגבוה, חלבון מי גבינה משמש לייצור מוצרי מזון רבים, כגון: תוספי תזונה לתינוקות, לספורטאים ואף כחומר מספוא לבהמות.
מי גבינה נוזליים אשר מתקבלים באופן ישיר מתהליך עיבוד החלב, מורכבים מ: 94.2% מים ו 0.8% חלבוני מי גבינה, 0.5% מינרלים, 0.1% שומן, ו-4.3% לקטוז.   



הרכב חלבון מי הגבינה                                                              

חלבון מי הגבינה מכיל מספר חלבונים: אלפא לקטאלבומין -  α-Lactalbumin
בטא לקטוגלובולין לקטגלובולין - β- Lactalbumin Lactoglobulin, IgG, גליקומקרופפטידים – Glycomacropeptides ולקטופרין – Lactoferrin ואלבומין בקר - Bovine serum albumin.

היחסים בניהם מתוארים בטבלה הבאה:


 
חלבון אחוזים במי הגבינה
α-Lactalbumin 16.5 – 11.3
β- Lactalbumin Lactoglobulin 49 – 37.9
IgG 8 – 5
Glycomacropeptides 20 – 15
Lactoferrin 1.8 – 1.3
Bovine serum albumin 5 - 3
 



בנוסף לחלבונים אלו, חלבון מי הגבינה מכיל חלבונים משניים כגון: לקטולין – Lactollin, גליקופרוטאינים - Glycoproteins, לקטופרוקסידאז - Lactoperoxidase וטרנספרין – Transferrin. הרכב ומאפייני חלבון מי גבינה עשויים להשתנות בהתאם לסוג הבקר ותזונתו, שיטת העיבוד וגורמים סביבתיים שונים.



סוגים שונים של חלבוני מי גבינה                                                 

חלבון מי גבינה מרוכז - Whey protein concentrates
חלבון מי הגבינה קיים  בריכוזים שונים, כגון: 34%, 50% ו – 80%.  באופן כללי, חלבון מי גבינה מרוכז יכיל כמות נמוכה של שומן וכולסטרול.  כמו כן, באופן כללי, חלבון זה יכיל יש כמות גדולה יותר של פחמימותלקטוז. חלבון מי גבינה מרוכז  - 80% קיים כתוסף אבקת חלבון.

חלבון מי גבינה מבודד - Whey protein isolate
זוהי הצורה הטהורה ביותר של חלבון מי הגבינה אשר ריכוז החלבון בה הינו כ - 90%  או יותר,  כמות לקטוז מינימלית (<1%). חלבון מי גבינה מבודד כמעט ואינו מכיל שומן ( כמות מזערית ).
 
חלבון מי גבינה שעבר הידרוליזה  - Hydrolyzed whey protein
תהליך ההידרוליזה מפרק שרשראות חלבון לשברים קטנים המכונים פפטידים.
הידרוליזטים מתעכלים מראש, עוברים הידרוליזה חלקית. התוצאה - חלבוני מי גבינה שנספגים בקלות ועשויים להיות פחות אלרגניים מאשר סוגים אחרים של מי גבינה. 


ייצור חלבון מי הגבינה                                                               

לשם ייצור של - ק"ג אחד של אבקת חלבון מי גבינה נדרשת כמות של בערך 200 ליטר חלב. מכמות זו של חלב ניתן לייצר 24 ק"ג גבינה או כ – 6 ק"ג של חלבון הקזאין.
חלב הפרה:
חלבון מי גבינה הינו מוצר אשר מתקבל כתוצר נלווה לתהליכי ייצור מוצרי חלב בתעשיית החלב מחלב טרי. במצבו הגולמי, חלב מכיל כ-5% לקטוז, 4% שומן ו-3.5% חלבון.
 
פסטור:
החלב מחומם לזמן קצר לטמפרטורה גבוהה (~73 מעלות צלזיוס), ואז מקורר במהירות. רכיבי התזונה החשובים בחלב אינם מושפעים מהחום, רק חיידקים מוסרים במהלך התהליך. לאחר הפסטור, חלבון החלב המתקבל מכיל 20% מי גבינה ו-80% קזאין.
 
הפרדת חלב:
אנזימים כגון כימוזין - Chymosin  מוספים לחלב המפוסטר לשם שבירת מיצלות הקזאין ולגרום לחלב להקרש. חלקו העיקרי של החלב הופך לגבן - curd. הגבן ( החלק המוצק של החלב ), משמש כחומר גלם הבסיסי לייצור של גבינות שונות. החלק הנותר הוא מי הגבינה הנוזלית.
 
מיקרו סינון - Micro-filtration
מי הגבינה במצבם הנוזלי נשלחים לסינון. במהלך שלב זה, מי הגבינה עוברים סינון נוסף לשם הסרת שומנים, פחמימות ומים. מי הגבינה מסוננים דרך מערך של מיקרו-פילטרים ( מסננים ). המוצר המתקבל הינו הבסיס של תרכיז חלבון מי גבינה.
 
סינון אולטרה Ultra-filtration -
תרכיז מי גבינה מסונן במיוחד כדי לרכז את חלבון מי הגבינה לחלבון מבודד. ממברנת סינון האולטרה פועלת לפי אי הכללת גודל, מאפשרת לתמיסה העשירה בלקטוז להפרד ושומרת על קומפלקס מי גבינה גדול יותר. בשלב זה, כמעט כל השומן והלקטוז מוסרים.
 
ייבוש בהתזה:
נוזל מי גבינה עתיר חלבון מוכנס למייבש. בהשפעת אוויר חם וקר, המים מוסרים במהירות. תהליך ייבוש נכון מבטיח שחלבון מי הגבינה לא יאבד מערכו התזונתי ולא יעבור דנטורציה. המוצר הסופי מכיל 80 עד 90% חלבון.



הפרדת חלבונים על פי מטען, כרומוטוגרפיית חילוף יונים Ion exchange chromatography
כרומטוגרפיה של חילופי יונים הינה תהליך המאפשר הפרדה של יונים ומולקולות קוטביות על בסיס הזיקה שלהם למחליף היונים. בשיטה זו ניתן להשתמש על מנת לבודד כל סוג של מולקולה טעונה כולל חלבונים גדולים, נוקלאוטידים קטנים וחומצות אמינו. ניתן להפריד בין קטיונים או אניונים בשיטה זו. העיקרון מבוסס על אינטראקציה אלקטרוסטטית הפיכה של יונים עם מטריצת ההפרדה - ההפרדה מתרחשת על ידי חילופי יונים הפיכים בין היונים שנמצאים בתמיסה לבין אלה שנמצאים בשרף חילופי היונים.

1. חלבונים מוספים לעמודה בה קיימים חלקיקים טעונים חיובית.
2. הפרדת החלבונים מתבצעת בשל העובדה שחלבונים עוברים דרך העמודה בקצב שונה בהתאם למטענם.