Serwatka – rodzaje, właściwości i zastosowanie

Serwatka, białka serwatkowe, koncentrat serwatki. Poznaj ich znaczenie dla zdrowia.

Molkur – jak to działa?

Serwatka to płynna substancja, która stanowi produkt uboczny produkcji sera z mleka bądź śmietany. Serwatka, którą otrzymuje się w wyniku przetworzenia laktozy w kwas mlekowy w procesie fermentacji, nazywana jest kwaśną serwatką. Z kolei serwatka pozyskiwana przy zastosowaniu podpuszczki cechuje się stosunkowo wysoką zawartością laktozy w produkcie finalnym i jest określana jako słodka serwatka. Według definicji podanej przez amerykańską FDA słodka serwatka nie powinna zawierać więcej niż 0,16% kwasu mlekowego [1].

Czym jest serwatka?

Płynna serwatka składa się w około 0,3% z tłuszczu, 0,8% z białka, 4,9% z laktozy oraz 0,5% z substancji mineralnych. O składzie serwatki decyduje gatunek oraz stan zdrowia bydła, region oraz sezon wypasu. Słodka serwatka charakteryzuje się pH > 5.6 i stanowi produkt uboczny produkcji takich serów jak ser cheddar czy mozzarella. Kwaśna serwatka to taka, której pH < 5.1, a której powstawanie towarzyszy produkcji serka wiejskiego, twarogu czy jogurtu greckiego bądź wytwarzaniu kazeiny przy użyciu kwasu solnego [2].

Świeża serwatka nie może być długo przechowywana i ulega zepsuciu już po kilku godzinach. Pasteryzacja oraz specjalny proces suszenia, pozwalający przetworzyć serwatkę na proszek przeciwdziała temu niekorzystnemu zjawisku. Współcześnie na bazie serwatki produkuje się różnego rodzaju napoje, suplementy diety, odżywki dla sportowców, batony proteinowe, a nawet produkty kosmetyczne. Otrzymany w wyniku suszenia słodkiego płynu serwatkowego proszek zawiera duże ilości laktozy.

Ponieważ ilość serwatki, jaka powstaje podczas przemysłowej produkcji sera i twarogów są nieproporcjonalnie wysokie, nieprzetworzoną i zutylizowaną serwatkę uznaje się za dość poważny problem środowiskowy. Naukowcy już od pewnego czasu sygnalizują potrzebę opracowania masowej technologii zrównoważonego zarządzania serwatką tak, aby nie tylko nie stanowiła ona problemu dla środowiska, lecz posłużyła człowiekowi na przykład jako pożywka do hodowli mikroorganizmów czy też dodatek do żywności [2].

Zastosowanie serwatki

Serwatka była ceniona jako produkt spożywczy o właściwościach leczniczych już w Antyku. Hipokrates zalecał stosowanie serwatki w przypadku problemów skórnych, zatruć, a także zaburzeń trawienia. W XVIII wieku w Europie założono specjalny instytut, który specjalizował się w tak zwanych „kuracjach serowych“. W tym okresie serwatka stała się modnym środkiem terapeutycznym w takich krajach jak Szwajcaria, Niemcy czy Austria, gdzie stosowano ją przy leczeniu biegunki, problemów z żółcią, chorób skóry oraz niektórych zatruć. Z biegiem czasu serwatkę zaczęto też cenić jako źródło białka oraz niektórych mikroskładników odżywczych (Yerlikaya et al., 2010). Komercyjna produkcja napojów na bazie serwatki sięga lat 70. XX wieku, a jednym z najstarszych produktów tego rodzaju jest szwajcarska Rivella. Obecnie na rynku można spotkać napoje na bazie serwatki fermentowanej grzybkiem kefirowym lub L. acidophilus z dodatkiem soku z takich owoców jak ananas czy granat. Niektóre z takich wyrobów wykazywały w badaniach cenne właściwości antyoksydacyjne [3].

Najczęściej słodką serwatkę poddaje się dalszemu procesowi fermentacji przy użyciu odpowiednich bakterii, co zwiększa w serwatce ilość bioaktywnych peptydów (Brandelli et al., 2015). W ten sposób słodka serwatka może z powodzeniem zastąpić część mleka przy produkcji tak zwanych jogurtów pitnych (Sabokbar and Khodaiyan, 2015).

Zastosowanie zaawansowanych technologii produkcyjnych pozwala na przekształcenie serwatki w skondensowaną serwatkę, suchą serwatkę, koncentrat, izolat lub hydrolizat białka serwatkowego, a także suszoną laktozę [2].

Rodzaje serwatki i białek serwatkowych

Koncentrat, izolat a hydrolizat białka serwatkowego [4,5,6,7]

Koncentrat białka serwatkowego (ang. Whey protein concentrate, WPC) powstaje z serwatki, która wyjściowo zawiera niewiele białka, natomiast dużo laktozy i sporo tłuszczu. Specjalny proces ultrafiltracji prowadzi do zwiększenia w produkcie ilości protein przy jednoczesnym spadku zawartości laktozy i tłuszczu. Z koncentratem białka serwatkowego mamy do czynienia wówczas, gdy stężenie zawartego w nim białka wynosi nie mniej niż 25% suchej masy produktu. W sprzedaży najczęściej oferowane są koncentraty białka serwatkowego o zawartości białka rzędu 35%, 55% oraz 80%. Koncentrat białka serwatkowego wyróżnia się łagodniejszym smakiem niż izolat białka serwatkowego i może znaleźć zastosowanie u osób, które chcą zbudować masę mięśniową.

Izolat białka serwatkowego (ang. Whey protein isolate, WPI) zawiera zazwyczaj około 90% i więcej białka w suchej masie oraz jest wyraźnie uboższy w cukry i tłuszcze niż koncentrat białka serwatkowego. Ponieważ proces technologicznego pozyskiwania WPI jest nieco inny od produkcji WPC, produkty w formie izolatu zawierają więcej substancji odżywczych oraz aminokwasów egzogennych. Izolat białka serwatkowego może sprawdzić się w trakcie kuracji odchudzającej lub u sportowców na diecie redukcyjnej. Z drugiej strony WPI zawiera mniej węglowodanów niż WPC, a przez to jest odbierany jako mniej smaczny. Zdaniem fachowców WPI pozwala na szybsze przyswojenie aminokwasów i zapobiega katabolizmowi mięśni po treningu.

Hydrolizat białka serwatkowego (ang. Whey protein hydrolysate, WPH) – jest otrzymywany na drodze procesu hydrolizy enzymatycznej, która pozwala na skrócenie łańcuchów peptydowych białek. Hydroliza białka serwatkowego znacząco zwiększa jego przyswajalność oraz ułatwia trawienie. Zawartość białka serwatkowego w WPH może osiągać nawet 100%. Zazwyczaj czas wchłaniania WPH nie przekracza 60 minut.

Uwaga: ze względu na stosunkowo wysoką zawartość aminokwasów BCAA suplementacja hydrolizatem białka serwatkowego może zwiększać poziom insuliny. Z jednej strony hormon ten wspomaga transport składników odżywczych do komórek, w tym także komórek mięśniowych i sprzyja ich odbudowie. Jednak z drugiej strony WPH może być najbardziej problematyczne u osób z insulinoopornością.

FDA uznała białko serwatkowe (koncentrat oraz izolat) za zasadniczo bezpieczne i przyznała mu status GRAS [8]. Zdaniem badaczy, białko serwatkowe hamuje uczucie głodu skuteczniej niż kazeina, soja oraz albumina z jaj. Taką właściwość białka serwatkowego przypisuje się przede wszystkim jego zdolności do supresji greliny (hormonu głodu) oraz sprzyjaniu wydzielania glukagonopodobnego peptydu 1(GLP-1) i peptydu YY (PYY), czyli substancji, które sprzyjają uczuciu sytości. Dzięki temu białko serwatkowe może ograniczać ilość spożywanego jedzenia [18].

Składniki aktywne serwatki

Głównym składnikiem słodkiej serwatki jest laktoza (Hozer and Kirmaci, 2010). Zdaniem naukowców, o biologicznych właściwościach serwatki decyduje głównie zawartość laktoferryny, immunoglobulin oraz czynników wzrostu [9].

Ponadto, serwatka jest bogata w takie mikroskładniki odżywcze jak potas czy wapń. Kwaśna serwatka zawiera z reguły więcej fosforanu wapnia niż słodka serwatka [2]. Ponadto serwatka dostarcza nam też pewnych ilości żelaza, witaminy B1 oraz B2. Serwatka to również źródło białka (tak zwanego białka serwatkowego), które jest szczególnie bogate w aminokwasy rozgałęzione (BCAA), czyli leucynę, izoleucynę oraz walinę. Z jednej strony wymienione aminokwasy są niezbędne dla prawidłowego funkcjonowania organizmu, a także znacząco przyczyniać się do wzrostu masy mięśniowej, jednocześnie aminokwasy BCAA mogą być problematyczne u osób z insulinoopornością oraz cukrzycą [10], [11].

Jednym z najważniejszych białek serwatkowych jest laktoferyna, która naturalnie poprawia zdolności obronne układu immunologicznego (m.in. warunkuje dojrzewanie komórek układu immunologicznego). Laktoferyna wykazuje również właściwości bakteriobójcze oraz przeciwgrzybicze, ze względu na zdolność tymczasowego wiązania jonów żelaza, co pozbawia chorobotwórcze patogeny ważnej dla ich przeżycia substancji [12]. Laktoferyna może też uszkadzać ścianę komórkową grzybów i pasożytów, przyczyniając się tym samym do ich eliminacji [13]. Przypuszczalnie, dzięki zdolności stymulowania sekrecji IL-10 oraz interferonu gamma (IFN-gamma) laktoferyna może wykazywać również działanie przeciwzapalne [14]. Z drugiej strony u niektórych osób laktoferyna może wywoływać objawy nadwrażliwości na mleko i reakcji alergicznych mediowanych przez IgE [15].

Laktoferyna może również oraz ograniczać stres oksydacyjny w erytrocytach [16] oraz mitochondriach, na przykład komórek wątroby czyli hepatocytów [17].

Racemiczny kwas mlekowy

Kwaśna serwatka oraz słodka serwatka poddana następnie fermentacji to bogate źródło racemicznego kwasu mlekowego. Racemiczny kwas mlekowy to taki, który zawiera jednocześnie prawo- i lewoskrętny kwas mlekowy. Zgodnie z wynikami badań laboratoryjnych racemiczny kwas mlekowy skutecznie reguluje pracę układu immunologicznego, skutecznie zapobiegając infekcjom oraz alergiom. Jak się wydaje przeciwzapalne działanie kwasu mlekowego, wiąże się przede wszystkim z jego zdolnością do obniżania poziomu NO oraz IL-6 i hamowania wiązania NF-kB z DNA [19]. Ponadto związek ten poprawia ukrwienie śluzówek, dzięki czemu dodatkowo hamuje wnikanie alergenów czy drobnoustrojów do organizmu. Kwas mlekowy sprzyja wydzielaniu śliny i może w ten sposób wspierać procesy trawienia. Oprócz tego w badaniach na szczurach dowiedziono, iż kwas mlekowy zwiększa stopień wchłaniania wapnia, nawet przy niewystarczającej ilości kwasu żołądkowego, jak ma to miejsce przy terapii inhibitorami pompy protonowej (PPI) [20].

Kolejną zaletą kwasu mlekowego jest jego pozytywny wpływ na procesy metaboliczne w obrębie tkanki tłuszczowej – jak wykazano, ta substancja aktywna może redukować lipolizę w adipocytach szczurów oraz ludzi [20].

Innym cennym składnikiem aktywnym serwatki jest α-laktoalbumina (α-LA), która stanowi około od 13 do 19% całkowitej ilości białka serwatkowego. α-laktalabumina to cenne źródło aminokwasów niezbędnych takich jak lizyna, tryptofan, leucyna oraz aminokwasów siarkowych – cysteiny i metioniny. α-LA pobudza odpowiedź odpornościową organizmu oraz zwiększa przyswajalność niektórych mikroskładników odżywczych (szczególnie cynku oraz żelaza).  Konsumpcja α-LA sprzyja też zwiększeniu ilości białka w mięśniach szkieletowych [20].

Terapeutyczne zastosowanie serwatki

Serwatka może znaleźć zastosowanie terapeutyczne zarówno jako naturalny produkt spożywczy, jak również w formie bardziej skoncentrowanej jako suplement diety.

Z jej dobroczynnych właściwości skorzystają szczególnie pacjenci, którzy borykają się z [21]:

  • Osłabieniem bądź deregulacją pracy układu odpornościowego,
  • Dolegliwościami ze strony układu trawiennego (biegunka, zaparcia, dyspepsja, wzdęcia itd.),
  • Zanikiem masy mięśniowej lub przewagą masy tłuszczowej nad masą mięśniową,
  • Osłabieniem siły mięśni,
  • Zaburzeniami wchłaniania wapnia, niedoborami wapnia,
  • Osteopenią lub osteoporozą,
  • Nadwagą bądź otyłością,
  • Dysbiozą jelitową i jej konsekwencjami,
  • Przewlekłymi infekcjami bakteryjnymi, wirusowymi lub grzybiczymi.

Ponadto zawarty w serwatce kwas mlekowy może znajdować zastosowanie zewnętrzne. Serwatka aplikowana na skórę może działać kojąco, zapobiegając fotostarzeniu skóry, hiperpigmentacji oraz łuszczeniu i wysuszaniu skóry, w tym pod wpływem promieni słonecznych [19].

Skutki uboczne, przeciwwskazania

Osoby, które są nadwrażliwe lub uczulone na białka mleka, po spożyciu serwatki lub produktów białka serwatkowego bądź osoby, które spożywają duże ilości koncentratu, izolat lub hydrolizatu białka serwatkowego mogą odczuwać na przykład [22]:

  • Skurcze i ból okolic jamy brzusznej,
  • Mdłości,
  • Bóle głowy,
  • Bóle stawów,
  • Zmęczenie, znużenie.

W takim przypadku należy natychmiast odstawić spożywany produkt. Spożywanie dużych ilości koncentratu, izolatu lub hydrolizatu białka serwatkowego jest również niewskazane u pacjentów z niewydolnością nerek, lub osłabieniem pracy nerek [23].

Serwatka (zwłaszcza słodka serwatka) zawiera stosunkowo duże ilości laktozy, dlatego może okazać się problematyczna dla osób z nietolerancją laktozy. Przy wyborze produktu sprawdzaj oznaczenie ilości laktozy na opakowaniu. W przypadku nietolerancji laktozy jako źródło białka bezpieczniejszy od koncentratu będzie izolat lub hydrolizat białka serwatkowego.

Uwaga: produktów zawierających białko serwatkowe nie należy stosować u pacjentów z chorobą Parkinsona, którzy przyjmują preparaty typu Lewodopa (L-DOPA) [24]. Duże ilości wysoko stężonego białka serwatkowego są również niewskazane dla kobiet w ciąży. Dla własnego bezpieczeństwa sięgaj lepiej po naturalne produkty (serwatka w płynie) niż po odżywki białkowe.

Treści zamieszczane w Portalu mają charakter wyłącznie naukowo-informacyjny i w żaden sposób nie zastępują fachowej porady lekarskiej. W przypadku pytań lub wątpliwości skonsultuj się z lekarzem, lub farmaceutą.

Autor: Sylwia Grodzicka

  1. https://www.accessdata.fda.gov/scripts/cdrh/cfdocs/cfcfr/cfrsearch.cfm?fr=184.1979
  2. https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/whey
  3. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128152706000074
  4. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9781855737235500087
  5. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128121245000114
  6. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6935204/
  7. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7443767/
  8. https://www.fda.gov/media/98672/download
  9. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128155042000037
  10. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S095528632100231X
  11. https://www.bfr.bund.de/cm/343/nahrungsergaenzungsmittel-isolierte-verzweigtkettige-aminosaeuren-koennen-bei-hoher-aufnahme-die-gesundheit-beeintraechtigen.pdf
  12. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5241296/
  13. https://www.eurekaselect.com/68952/article
  14. https://cdnsciencepub.com/doi/10.1139/o06-056
  15. https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/09540105.2016.1160365
  16. https://www.researchgate.net/publication/10790669_Lactoferrin-Protector_against_Oxidative_Stress_and_Regulator_of_Glycolysis_in_Human_Erythrocytes
  17. https://www.bios-japan.co.jp/documents/Protection%20of%20oxidation%20stress%20in%20LEC%20rat%20by%20LF(Tsubota%20et%20al%20%202008).pdf
  18. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S175646461930667X
  19. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022030220310559#bib47
  20. https://journals.physiology.org/doi/full/10.1152/ajpregu.00564.2003
  21. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15253675/
  22. https://www.webmd.com/vitamins/ai/ingredientmono-833/whey-protein
  23. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21059282/
  24. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4881294/