水解膠原蛋白在保健食品和化妝品中的應(yīng)用解讀

1、1 7 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(jìn) 皮 膚 健 康 、 提高骨 骼強度、抑制血壓上升、保護(hù) 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、

2、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, 在動物體內(nèi)起到支撐器官、保護(hù) 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(jìn)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(xì)胞外基質(zhì)中,其分子量約為 30萬道爾 頓。在動

3、物機體內(nèi),膠原蛋白最 普遍的結(jié)構(gòu)是三螺旋結(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(hù)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

4、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) 46。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

5、中的應(yīng)用1 8目前應(yīng)用于保健食品和化妝 品中的膠原蛋白多是其水解產(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(hù)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

6、蛋白在保健食 品中的應(yīng)用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

7、能夠為人體膠 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(jìn)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(dá)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(jìn)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。骨

8、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(dāng) 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(yán) 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(jìn)骨骼膠原蛋白的 代謝,穩(wěn)定骨膠原網(wǎng) 狀結(jié)構(gòu),進(jìn)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(rèn)為人體 補鈣應(yīng)結(jié)合膠原蛋白,這樣才能 達(dá)到較理想的效果。蔣挺大 7提 出,補鈣應(yīng)先補膠原蛋白,人

9、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(jìn)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(jìn)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 (Angiotenisinconverting enzyme,ACE密切相關(guān)。A

10、CE 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

11、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)。ByunHG 等人 11利用三步1 9 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(jìn)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2.6mol/L 和17.13mol/L。 這些研究充分說 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

12、降血壓保健食品。2.4保護(hù)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(jìn)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(hù)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(hù)膜從 而減少胃粘膜的損傷; (2提高胃 粘膜 cGMP/cAMP 值,促進(jìn)胃粘膜 細(xì)胞增殖; (3緩沖胃酸對潰瘍面 的刺激,同時可促進(jìn)血小板的凝 聚而有止血作用,減輕各種因素 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(hù)

13、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(xì) 胞 在 消 滅 細(xì) 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

14、內(nèi)自由 基可以減少其對機體的傷害,延 緩衰老進(jìn)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)。 KimSK等人 14對從阿拉斯加 雪魚皮提取的明膠進(jìn)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l(wèi)3(P1和16(P2個氨基酸殘基,進(jìn)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 代巴比妥酸法(Thiobarbituricacid reactivesubstancesassay,TBA法 評 價 豬 皮 酶 解 產(chǎn) 物 的 抗 氧 化 活 性,試驗結(jié)果表明

15、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(hù) 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 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

16、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(xì)胞生存環(huán)境和促進(jìn)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(jìn)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(tuán),使 之 具 有 良 好 的 保 濕 功 效 ,能 夠 達(dá) 到 保 持 皮 膚 潤 澤 的 目 的 。化 妝 品 中 添 加 的 膠 原 蛋 白 濃 度 達(dá) 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

17、 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(hù)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(hù) 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,符合當(dāng)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(hù)

18、膚 功能正在逐漸被人們認(rèn)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(hù)膚、防治骨質(zhì)疏松、降血壓、 保護(hù)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ApplicationofcollagenhydrolysateinthefieldsoffunctionalfoodsandcosmeticsYinLiduan,ShiLihua,WangLizhi,WangHuai (YantaiNe

19、wEraHealthIndustryCo.,Ltd,Yantai264006,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,includingskin-healthandbone-densitymaintenance,bloodpressuredecrease,anti-gastric-ulcerand antioxidationwerereviewe

20、d.Theapplicationofcollageninthefieldsoffunctionalfoodsandcosmeticswere summarized.Finally,theexploitationpotentialofcollagenwasprospected.Keywords :collagen;functionalfoods;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(xiàn)1張達(dá)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,

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