水解膠原蛋白在保健食品和化妝品中的應(yīng)用解讀

1、摘 要:該文介紹了膠原 蛋 白 的 結(jié) 構(gòu) , 闡 述 了 水 解 膠 原蛋白的多種生理 調(diào)節(jié)功能 , 包 括 促 進 皮 膚 健 康 、 提高骨 骼強度、抑制血壓上升、保護 胃 粘 膜 和性抗氧化等功能。概述了水解膠原蛋白在保健食品和化妝品領(lǐng)域的應(yīng)用 , 并對水解 膠 原 蛋 白 的 開 發(fā) 應(yīng) 用前景做了展望。關(guān)鍵詞 :膠原蛋白 ;保健 食品;化妝品;應(yīng)用膠原蛋白 (Collagen 是哺乳 動 物 體 內(nèi) 含 量 最 多 的 蛋 白 質(zhì) 之 一 , 約 占 體 內(nèi) 蛋 白 質(zhì) 總 量 的 25% 30%,主要存在于皮膚、骨 骼、牙齒、內(nèi)臟與眼睛等 處。膠原蛋白是一種重要的結(jié)構(gòu)蛋白 , 在

2、動物體內(nèi)起到支撐器官、保護 機體的重要作 用。近年來 ,隨著 膠原蛋白提取加工技術(shù)的進步 , 對其性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和功能等方面的 研究不斷深入 ,膠原蛋白正在成 為醫(yī)學(xué)、保健食品、化妝品等領(lǐng) 域的研究熱點。1 膠原蛋白的結(jié)構(gòu)特點到目前為止 ,人們共發(fā)現(xiàn) 20 余種不同類型的膠原蛋白 ,其中 較容易分離出來且 產(chǎn)量較高的只有 5 種膠原蛋白 ,且只有從動物 的皮膚或骨骼中提取出的 I 型膠 原蛋白的價格 人們才可以接受其它類型的膠原如、等 僅在研究中制備 ,由于價格昂貴 都不宜大量生 產(chǎn) 1,2 。膠原蛋白普遍分布于細胞外基質(zhì)中 ,其分子量約為 30萬道爾 頓。在動物機體內(nèi) ,膠原蛋白最 普遍的結(jié)構(gòu)是

3、 三螺旋結(jié)構(gòu) ,它由 3條肽鏈組成 ,每條肽鏈都具有左 手螺旋構(gòu)型 ,3條左手螺旋肽鏈又 相互纏繞成右手螺旋結(jié)構(gòu) ,即形 成超螺旋結(jié)構(gòu)。成熟的膠原分子 之間能夠自發(fā)地組 裝成一種超分 子 的 高 級 結(jié) 構(gòu) 網(wǎng) 狀 膠 原纖 維。膠原蛋白分子間和分子內(nèi) 存在醇醛縮合交聯(lián)、醛胺縮合 交聯(lián)、醛醇組 氨 酸 交 聯(lián),這些交 聯(lián) 使 得膠原蛋白分子內(nèi)的三重螺旋結(jié)構(gòu)和分子間的網(wǎng)狀纖維結(jié)構(gòu)非常穩(wěn) 定 , 從而在動物體內(nèi)實現(xiàn)支撐器官、保護機體的作用 3 。膠原蛋白雖然種類繁多 ,結(jié) 構(gòu)復(fù)雜 ,但它的一級結(jié)構(gòu)氨基酸序列一般為 （Gly-X-Y 的重復(fù)排 列 ,其中 X 和 Y 通常為脯氨酸和 羥脯氨酸 ,因此

4、 膠原蛋白的甘氨 酸含量比較高 ,約為 25% 30%;脯 氨酸和羥脯氨酸含量也很高 ,其 含量分別為 12%和 10%左右 ,在 各類蛋白質(zhì)中含量是最多的 ,這 兩類氨基酸也是膠 原蛋白的特有 氨基酸。另外 ,膠原蛋白中的色 氨酸、酪氨酸以及蛋氨酸等必需 氨基 酸含量低 ,因此 ,在營養(yǎng)學(xué) 上膠原蛋白屬不完全蛋白質(zhì) 4 6。尹利端,石麗花 ,王立志 ,王 淮（煙臺新時代健康產(chǎn)業(yè)有限公司 ,煙臺 264006收稿日期 :2007-08-16作者簡介:尹利端（1979- ,男,碩士研究生 ,主要從事保健品開發(fā)研究水解膠原蛋白在保健食品和化妝品中的應(yīng)用1目前應(yīng)用于保健食品和化妝 品中的膠原蛋白多是

5、其水解產(chǎn)物 水解膠原蛋 白。水解膠原蛋 白又稱膠原多肽 ,是以動物膠原 蛋 白 為 原 料 經(jīng) 過 凈 化 提 純 、 酶 解、過濾、濃縮、噴霧干燥等處 理而制成的粉末狀產(chǎn)品 ,其顏色 一般為白色或淡 黃色 ,并且主要 由分子量在 50020000 道爾頓之間 的多肽組成。與未經(jīng)水解的大 分 子膠原蛋白質(zhì)相比 , 水解膠原蛋 白在消化吸收、營養(yǎng)、功能特性 等方面都具有顯 著的優(yōu)越性。許 多的研究已經(jīng)證實 ,水解膠原蛋 白在皮膚健康、提高骨骼強度、 抑 制血壓升高、保護胃粘膜、抗 氧化等方便具有顯著功效 ,水解 膠原蛋白已經(jīng)成為保 健食品和化 妝品領(lǐng)域的新寵。2 水解膠原蛋白在保健食 品中的應(yīng)用

6、2.1 水解膠原蛋白在美容類 保健食品中的應(yīng)用膠原蛋白是人體皮膚真皮層 的主要組成成分 ,它與 少 量 彈 性 蛋 白 共 同 構(gòu) 成 規(guī) 則 的 膠 原 纖 維 網(wǎng) 狀結(jié)構(gòu),使皮膚具有一 定的彈性和硬度 ;同 時,膠原蛋白還是 皮膚表皮層及表皮 附屬器官 （毛發(fā) 的營養(yǎng)供應(yīng)站 ,并 為表皮輸送水分。 隨 著 年 齡 的 增 長 , 人體自身合成膠原 蛋白的能力逐漸降 低,造成膠原蛋白 流失,真皮層膠原 蛋白所形成的規(guī)則 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)逐漸發(fā)生 變 形 、 固 化 和 粘 連 , 甚 至 發(fā) 生 崩 解,從 而導(dǎo)致皮膚水分減少 ,變薄,產(chǎn)生皺紋 ,失 去彈性和光澤等一些老化現(xiàn)象。水解膠原蛋白能夠為人

7、體膠 原蛋白的合成提供優(yōu)質(zhì)的氨基酸 原料 ,尤 其是脯 氨酸 和羥 脯氨 酸,促進膠原蛋白的合成 ,及時補充人體皮膚流失的膠原蛋白 , 有助于維持皮膚中膠原蛋白的特 殊網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) ,從 而達到改善皮膚 水分 ,延緩皮膚衰老的作用。目 前,以膠原蛋白為主要原料開發(fā) 的 美容類保健食品日益受到人們的推崇,這類保健食品符合現(xiàn)代 人“從內(nèi)到外 ”追求美麗的理念。 2.2水解膠原 蛋白在促進骨 骼健康類保健品中的應(yīng)用膠原蛋白是人體骨組織的重 要組成物質(zhì)。人體骨組織由 1/3 有 機物和 2/3 無機 物組成, 膠原蛋白 占骨有機成分的 80%90%,它對 維持骨結(jié)構(gòu)完整及骨生物力學(xué) 特 性有非常重要的作用

8、。骨膠原蛋 白是典型的 I 型膠原蛋白 , 其分子 間相互交聯(lián)形 成骨膠原纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。骨骼中的鈣以羥基磷灰石 沉積的方式 ,以骨膠原 為黏合劑固定下來 ,因 此如果骨骼中沒有骨膠 原就不成其為骨骼。當 人體骨膠原蛋白代謝 出現(xiàn)異常 ,如骨 膠原 合 成 不 足 或 骨 膠 原 纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被破壞 時,鈣質(zhì)將無法沉積 而導(dǎo)致骨鈣流 失,嚴 重時 會導(dǎo) 致骨質(zhì)疏 松等疾病。人體攝入 足量的膠原蛋白能夠 促進骨骼膠 原蛋白的 代謝,穩(wěn)定骨膠原網(wǎng) 狀結(jié)構(gòu),進而減少骨 鈣的流失 ,防止骨質(zhì)疏松等疾病的發(fā)生。 因此 ,有人認為人體 補鈣應(yīng)結(jié)合膠原蛋白 ,這樣才能 達到 較理想的效果。蔣挺大 7 提 出,

9、補鈣應(yīng)先補膠原蛋白 ,人體 攝入足夠的膠原蛋白就 會對鈣質(zhì) 有正常的需要 ,就會有正常的攝 取鈣質(zhì)的能力。李彥春 8 等通過小鼠試驗發(fā)現(xiàn) :結(jié)合了鈣的膠原 蛋白制劑能夠顯著增強小鼠骨密 度 ,促進生長 發(fā)育 ,具有改善骨 質(zhì)疏松的作用 ,其補鈣效果要優(yōu) 于常規(guī)補鈣劑 ,證明了膠原在幫助 鈣吸收方面的重要作用。目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)了結(jié)合膠原蛋白和鈣制 劑的骨骼保健類的營養(yǎng)健康食品有幾家規(guī)模較大的保健品公司正 在進行相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā) ,預(yù)計這 類保健食品近 幾年內(nèi)將會成為市 場的熱點。2.3抑制血壓上升許多醫(yī)學(xué)研究和臨床觀察證 明,高血壓的發(fā)病與血管緊張素 轉(zhuǎn)換酶 (Angiotenisin conv

10、erting enzyme,ACE密切相關(guān)。 ACE 能 將無升血壓作用的血管 緊張素 I(10肽從羧基端水解掉兩個氨基酸,使其成為具有升高血壓作用的血管緊張素 (8肽 。另外, A C E 還能使舒緩激肽從羧基端水 解 掉 二肽 , 使 其 喪失 降血 壓 作 用。國內(nèi)外相關(guān)研究證明 ,膠原 蛋白水解產(chǎn)物中的一些多肽 對血 管緊張素轉(zhuǎn)換酶的活性具有較強 的抑制作用 ,具有良好的降壓效 果。耿秀芳等 9從豬骨膠原蛋白 酶解物中分離出一種多肽 ,體外 試驗證明這種多肽對 A C E 活性 具 有顯著的抑制作用 , 以高血壓大 鼠為試驗對象 , 靜脈注射和口服 給藥均收到良好 降血壓效果。張 義軍

11、等 10 研究了膠原蛋白酶解物 對大鼠血壓、豚鼠腸平滑肌及 豬 肺 A C E 作用的降壓效應(yīng) , 得出膠原蛋白酶解的降壓作用和興奮豚 鼠平滑肌的作用可能與抑制 A C E有關(guān)。 Byun H G 等人 11利用三步19膜反應(yīng)器連續(xù)用 Alcalase、 鏈霉蛋 白酶 E 和膠原酶水解阿拉斯加雪 魚皮明膠 , 水解物的相對分子質(zhì) 量分布在 0.91.9kDa范圍內(nèi), 具有 抑制 A C E 活性作用;他們 對水解 產(chǎn)物進一步分離得到兩種具有抑 制 ACE 活性的肽 Gly-Pro-Leu 和 Gly-Pro- Met, 其IC 50分別為 2.6 mol/L和 17.13 mol/。L 這些研

12、究充分說 明水解膠原蛋白 具有抑制血壓升 高的作用,可以作為一種新型的 抗高血壓保健食品原料 ,用來開 發(fā) 輔助降血壓保健食品2.4保護胃粘膜在消化道中胃粘膜的損傷會 引起胃出血 ,阿膠 (驢皮膠原蛋白由于具有減少胃粘膜血流量 , 促進血液循環(huán)以及血液凝固效果 , 而引起了人們 的關(guān)注。大量實驗 證明 ,水解膠原蛋白具有保護胃 粘膜的作用。膠原蛋白預(yù)防胃潰 瘍可能的機理主要體包括 12,13:(1 膠原蛋白可在胃內(nèi)形成保護膜從 而減少胃粘膜 的損傷; (2提高胃 粘膜 cGMP/cAMP 值,促進胃粘膜 細胞增殖; (3緩沖胃酸對潰瘍面 的刺激 ,同時可促進血小板的凝 聚而有止血作用 ,減輕各

13、種因素 對胃粘膜的直接損 傷。另外 ,膠 原蛋白來源廣泛 ,比一般藥物廉 價 ,而且是體內(nèi)主要蛋白成份之 一,無毒 副作用 ,適合開發(fā)保護 胃粘膜類保健食品。2.5抗氧化活性人體的正常代謝過程中不斷 產(chǎn)生自由基 ,體內(nèi)與自我免疫有 關(guān) 的 吞 噬細 胞 在 消 滅細 菌、真 菌、病毒和其它抗原物質(zhì)中會產(chǎn) 生自由基;健康機體對各種外 界 影響作出反應(yīng)的同時會產(chǎn)生自由 基 ;年齡老化過程中機體也在不 斷產(chǎn)生自由 基。在生物體內(nèi)自由 基可以與 D N A 、蛋白質(zhì)和不飽和 脂肪酸作用 ,造成 D N A 鏈斷裂和 氧化性損傷、蛋白質(zhì) -蛋白質(zhì)交聯(lián)、蛋白質(zhì) -DNA 交聯(lián)和脂質(zhì)過氧 化。脂質(zhì)過氧化是造

14、成生物體氧化損傷的主要原因 ,可以引發(fā)各 種心 血 管 疾 病 、 癌 癥與 老 化 現(xiàn) 象。生物 體內(nèi)的氧化最終導(dǎo)致生 物體的衰老 ,因此清除體內(nèi)自由 基可以減少其對機體的傷害 延 緩衰老進程。目前有很多研究表 明 ,一些食物中的蛋白質(zhì)或蛋白 水解產(chǎn)物具有抗 氧化活性 ,膠原 蛋白水解產(chǎn)物是其中的抗氧化物 質(zhì)。 Kim S K 等人 14 對從阿 拉斯加 雪魚皮提取的明膠進行分階段酶 解 ,從酶解產(chǎn)物中分離出兩種具 有高抗氧化 活性的肽 ,這兩種肽 分別含有 l3(P1和 16(P2個氨基酸殘基,進一步試驗發(fā)現(xiàn)肽P2 在亞 油酸體系中具有抗氧化活性。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的陳霞等人 15采用硫 代巴比

15、妥酸法 ( Thiobarbituric acid reactive substances assay,TBA 法 評 價豬 皮酶 解 產(chǎn) 物 的 抗氧 化 活 性,試驗結(jié)果表明酶 解 豬 皮膠 原 蛋 白 具 有抗氧化活性。以上 事 實 說 明 膠 原蛋 白 水 解 產(chǎn) 物 中 存在 具 有 抗 氧 化作 用 的 多肽,可以作為抗氧化 保健食品的原料。3水解膠原蛋白 在 化 妝 品 中的 應(yīng)用膠原蛋白作為一種新型化妝品原料 , 對人體皮膚和毛發(fā)均有較好 護 理 效果 。在 美 國 、 德 國、日本等國家 ,許 多高 檔 化 妝 品 中添 加 有 膠 原 蛋 白 , 甚 至 在人 面部 注 射

16、 膠 原以改善皮膚 ,減少皺紋。美國 CTFA( 美國化妝品香 料香精協(xié)會化妝品原料手冊錄 用的天然物質(zhì) 中就有膠原蛋白或 其水解產(chǎn)物膠原蛋白應(yīng)用于化妝品中可 以為皮膚提供必需的營養(yǎng)成分 , 補充多種氨基酸 ,加 強皮膚膠原 蛋白的活性 ,保持角質(zhì)層水分以 及纖維結(jié)構(gòu)的完整性 ,改善皮膚 細胞生 存環(huán)境和促進皮膚組織的 新陳代謝。動物實驗表明 16, 用 含有膠原蛋白的膏體涂 布皮膚后 能有效改善表皮和真皮的結(jié)構(gòu) , 促進皮膚內(nèi)部膠原蛋白的合成 , 活化真皮 組織。另外 ,膠原蛋白 分子中含有大量的親水基團 ,使 之 具 有 良 好 的 保 濕 功 效 , 能夠 達到 保持 皮膚潤澤 的目 的

17、?；?妝品 中添 加的膠原 蛋白 濃度達到 0.01%時,即能供給皮膚所需 的全部水分。膠原蛋白添加到化 妝品中還具有調(diào)節(jié)和 穩(wěn)定 p H 值、穩(wěn)定泡沫、乳化膠體的作用,同時,作為一種功能性成2分,膠原蛋白可以減輕各種表面 活性劑、酸、堿等刺激性物質(zhì)對 皮膚、毛發(fā)的 損害。為了保證皮 膚的吸收效果 ,在化妝品中 ,單 純用作營養(yǎng)性護膚類原料通常要 求分子量在 2K D 以下,以讓水解 膠原蛋白能滲透人皮膚內(nèi) ;而護 發(fā)類化妝品除要求 水解膠原蛋白 具有保濕性以外 ,通常還應(yīng)具有 一定的成膜性 ,因而對水解膠原 蛋白 的分子量要求更高 16。由于 膠原蛋白類化妝品性能溫和、功能多、安全性高 ,符

18、合當代化妝品的潮流,近幾年來發(fā)展很快 , 正逐漸成為市場的新寵。 4 膠原蛋白的發(fā)展趨 勢膠原蛋白的保健功能和護膚 功能正在逐漸被人們認識 ,這方 面的研究正逐漸成 為熱點 ,尤其 是水解膠原蛋白 （多肽 ,具有美容護膚、防治骨質(zhì)疏松、降血壓、 保護胃粘膜和抗氧化等多種生理 活性功能 , 而且水解膠原蛋白還 具備溶解性好等良好的加工特性 以及易于人體吸收等優(yōu)點 ,具 有 極高的開發(fā)價值。中國水產(chǎn)加工 業(yè)的魚皮、魚鱗等下腳料以及皮 革行業(yè)每年產(chǎn) 生的大量固體廢棄物,其中含有大量膠原蛋白 ,棄Application of collagen hydrolysate in the fields of

19、functional foodsand cosmeticsYin Liduan, Shi Lihua, Wang Lizhi, Wang Huai (Yantai New Era Health Industry Co., Ltd, Yantai 264006, ChinaAbstract :In t his a rticle, t he s tructure o f c ollagen w as b riefly i ntroduced. T he b iological a ctivities o f c ollagen hydrolysate, including skin-health

20、and bone-density maintenance, blood pressure decrease, anti-gastric-ulcer and antioxidation were reviewed. The application of collagen in the fields of functional foods and cosmetics were summarized. Finally, the exploitation potential of collagen was prospected.Key words :collagen; functional foods

21、; cosmetics; application之可惜 ,又造成環(huán)境污染 , 對其 加以利用 ,開發(fā)各種營養(yǎng)健康食 品、化妝品等高 附加值的產(chǎn)品將 有廣闊的發(fā)展前景。參考文獻1 張達江 ,王 亮.I 型膠原蛋白的結(jié)構(gòu)、功能及其應(yīng)用研究的現(xiàn) 狀與前景 J.生物技術(shù)通訊 ,2006,17(3 :265-269.2 李小勇 ,李洪軍 .膠原蛋白 的最新研究及應(yīng)用進展 J.食品科 技 , 2006, (7 :12- 15.3 趙 利 ,蘇 偉.膠原蛋白生物活性肽的研究進展 J.食品科學(xué) , 2005,26(9578-582.4 李 昀.膠原蛋白在食品和 化妝品中的應(yīng)用 J.天津農(nóng)學(xué)院學(xué)報, 2005, 12(2 :54-57.5 菅景穎 ,張志勝 .酶解膠原 蛋白研究進展 J.浙江化工 ,2007,38(1 :18-20.6 郭 瑤,曾名勇 .水產(chǎn)膠原蛋 白及膠原多肽的研究進展 J.水產(chǎn) 科 學(xué),2006,25(2:101-104.7 蔣挺大 ,張春萍 .膠原蛋白 M. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社 ,2001.8 李彥春 ,祝德義 .膠原多肽 鈣的制備及小鼠應(yīng)用試驗 J.中國 皮 革,2005,34(15:36-41.9 耿秀芳 ,李耀輝 .豬骨膠原 蛋白降壓成分的提取與生物活性 的