膠原蛋白的應(yīng)用和發(fā)展前景

1、膠原蛋白的應(yīng)用和發(fā)展前景學(xué)生：高燕學(xué)號(hào)：2010080515摘要膠原蛋白是哺乳動(dòng)物體內(nèi)含量最豐富的蛋白質(zhì)，其獨(dú)特的理化性質(zhì)和優(yōu)良的生物相容性，在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。綜述了膠原蛋白的功能特點(diǎn)及其在食品、化妝品等領(lǐng)域中應(yīng)用，并對(duì)其開發(fā)前景進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞膠原蛋白；保健食品；TheApplicationandDevelopmentProspectsofCollagenAbstractCollagenisthemostabundantproteininthebodyofmammal,itiswidelyusedinmanyfieldsforitsspecificphysicochemicalpr

2、opertyandfinebiocompatibility.Thefeaturesandfunctionsofcollagenanditsapplicationinfieldsoffood,cosmeticsandsoonarereviewedanditsdevelopmentprospectisproposedinthispaper.Keywords:collagen;healthyfood;cosmetic膠原是一種天然蛋白質(zhì)，廣泛存在于動(dòng)物的皮膚、骨、軟骨、牙齒、肌腱韌帶和血管中，是結(jié)締組織極重要的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)，起著支撐器官、保護(hù)肌體的功能。膠原蛋白也稱膠原，是脊椎動(dòng)物體內(nèi)的一種結(jié)構(gòu)蛋白。

3、膠原是白色、不透明、無支鏈的纖維蛋白質(zhì)，膠原蛋白在脊椎動(dòng)物體內(nèi)含量豐富，約占體內(nèi)蛋白質(zhì)總量的25%30%人體皮膚組分的70溢膠原蛋白，大約相當(dāng)于體重的6%筆者等主要綜述了膠原蛋白的功能特點(diǎn)及其在食品、化妝品等領(lǐng)域中的應(yīng)用，并對(duì)其開發(fā)前景進(jìn)行展望。1膠原蛋白的類型、組成與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.1 類型膠原蛋白的類型多，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有26種,可分為I、II、III型等，分布于皮膚、肌腱等組織中，其中，皮膚中約85%勺膠原蛋白屬于I型，目前已被大量應(yīng)用；其他類型的膠原如I、II、III等僅在研究中制備，由于價(jià)格昂貴都不宜于大量生產(chǎn)。根據(jù)膠原在體內(nèi)的分布和功能特點(diǎn)，又可將膠原分成間質(zhì)膠原、基底膜膠原和細(xì)胞外周膠原。

4、膠原蛋白還是一種多糖蛋白，它含有少量的半乳糖和葡萄糖。具有很強(qiáng)的延伸力，不溶于水，可溶解在酸中。1.2 組成與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)膠原蛋白營(yíng)養(yǎng)十分豐富，富含各種氨基酸，包括7種人體必需的氨基酸4-5,其中，以甘氨酸含量最高，幾乎占總氨基酸含量的1/3;脯氨酸和羥脯氨酸含量則約占總量的1/4;止匕外，丙氨酸、谷氨酸的含量也較多。膠原蛋白中含有的焦谷氨酸在一般蛋白質(zhì)中很少見，而羥基賴氨酸在其他蛋白質(zhì)中則幾乎不存在。膠原蛋白最普遍的結(jié)構(gòu)特征是由3條肽鏈形成的三螺旋結(jié)構(gòu)，即由3條A肽鏈以右手螺旋方式形成蛋白質(zhì)，這樣的三股螺旋區(qū)域被稱為膠原區(qū)域。每個(gè)A肽鏈在分子結(jié)構(gòu)上都是由重復(fù)出現(xiàn)的Gly-X-Y（X、Y代表Gly

5、之外的任何氨基酸殘基,X往往是Pro,Y往往是Hyp）肽段構(gòu)成左手螺旋,3條鏈在氨基酸殘基的相互作用下，以同一軸為中心，以右手螺旋方式形成穩(wěn)定的三股螺旋結(jié)構(gòu)6-8。膠原蛋白獨(dú)特的三重螺旋結(jié)構(gòu)，能使其分子結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，并具有獨(dú)特的纖維狀結(jié)構(gòu)以及良好的生物相容性、可降解性和低抗原性等生物活性。2膠原蛋白的功能2.1 對(duì)皮膚的作用膠原蛋白存在于真皮層，且占皮膚組成成分的70%當(dāng)人?S動(dòng)時(shí)，皮膚中膠原蛋白發(fā)揮作用，使皮膚具有保護(hù)功能，同時(shí)又具有適當(dāng)彈性及堅(jiān)硬度，如手腳能自由彎曲，跳高時(shí)具有彈性等。膠原蛋白是維持皮膚與肌肉彈性的主要成分，能促使肌肉細(xì)胞連接并使其具有彈性與光澤。肌肉主要是由肌纖蛋白及肌球

6、蛋白所構(gòu)成而細(xì)胞與細(xì)胞之間是利用膠原蛋白進(jìn)行粘合的，同時(shí)也是身體構(gòu)成材料之一。膠原蛋白分子所形成的立體骨架可以使身體保持良好姿勢(shì)，并呈現(xiàn)適當(dāng)柔軟度。2.2 對(duì)骨骼的作用骨骼中膠原蛋白含量約占20%,占骨中總蛋白含量的80%膠原蛋白能使鈣質(zhì)與骨細(xì)胞結(jié)合。鈣對(duì)骨骼來說十分重要，骨骼鈣的流失會(huì)導(dǎo)致骨質(zhì)疏松。、止匕外，膠原蛋白的存在還能使骨骼與牙齒在堅(jiān)硬的同時(shí)帶有彈性。2.3 對(duì)眼睛的作用膠原蛋白是眼角膜主要成分蛋白質(zhì)，眼角膜中所含膠原蛋白纖維呈現(xiàn)規(guī)則排列，此種結(jié)構(gòu)不但可以讓光線透過，還可使眼角膜呈現(xiàn)透明。目前還出現(xiàn)以膠原蛋白為材料制成隱形眼睛，提高了眼睛的保水力。止匕外，人體主要的內(nèi)臟器官及組織中都

7、含有膠原蛋白，其最大的功能在于保護(hù)及強(qiáng)化臟器，但不同器官或組織中膠原蛋白含量不同。3膠原蛋白的應(yīng)用3.1 膠原蛋白作為功能保健食品使用3.1.1 可以預(yù)防心血管病研究表明，膠原蛋白可以降低血甘油三酯和膽固醇，并可增高體內(nèi)某些缺乏的必需微量元素，從而使其維持在一個(gè)相對(duì)正常的范圍之內(nèi)，是一種理想的減肥降血脂食品。止匕外，膠原蛋白在協(xié)助機(jī)體排出鋁質(zhì)，減少鋁質(zhì)在體內(nèi)聚集方面也有獨(dú)特之處。鋁對(duì)人體有害，研究表明，日前逐漸增多的老年癡呆癥與鋁的攝入量有關(guān)，同時(shí)膠原蛋白有加速血紅蛋白和紅細(xì)胞生成的功效，它具有改善循環(huán)、對(duì)冠心病、缺血性腦病有利。3.1.2 可以作為一種補(bǔ)鈣食品膠原蛋白的特征氨基酸羥基脯氨酸是

8、血漿中運(yùn)輸鈣到骨細(xì)胞的運(yùn)載工具，骨細(xì)胞中的骨膠原是羥基磷灰石的黏合劑，它與羥摹磷灰石共同構(gòu)成了骨骼的主體。因此，只要攝入足夠的膠原蛋白，就能保證正常機(jī)體鈣質(zhì)的攝入量，膠原蛋白可成制成補(bǔ)鈣的保健食品。3.1.3 可以為特殊人群使用婦科疾病的根源來自于內(nèi)分泌失調(diào)，膠原蛋白能夠改善婦科疾病的困擾，而更年期的婦女更需要膠原蛋白供給身體所需，使得更年期婦女能夠更輕松面對(duì)各種不適。膠原蛋白中含有大量甘氨酸，在人體內(nèi)不僅參與合成膠原，而且還是大腦細(xì)胞中是一種中樞神經(jīng)抑制性遞質(zhì)，以產(chǎn)生對(duì)中樞神經(jīng)的鎮(zhèn)靜作用，對(duì)焦慮癥、神經(jīng)衰弱等有良好的治療作用膠原蛋白食品，在胃里可以抑制蛋白質(zhì)因胃酸作用引起的凝聚作用，從而有利

9、于食物的消化，還有抑制胃酸和胃原酶分泌的作用，可減輕胃潰瘍患者疼痛，促進(jìn)胃潰瘍愈合。膠原蛋白是身體免疫作用中負(fù)責(zé)重要功能的阿米巴細(xì)胞清掃異物的感知器，因此對(duì)預(yù)防疾病很有幫助。3.2 膠原蛋白水解產(chǎn)物一明膠的應(yīng)用3.2.1 作為食品添加劑使用在肉制品中用做肉制品改良劑，膠原蛋白的水解產(chǎn)物明膠，通過破壞膠原蛋白分子內(nèi)的氫鍵，使其原有的緊密超螺旋結(jié)構(gòu)被破壞。形成結(jié)構(gòu)較為松散的小分子，加入肉制品中可以改善結(jié)締組織的嫩度，使其具有良好的品質(zhì)；增加蛋白質(zhì)含量，既口感好又有營(yíng)養(yǎng)。3.2.2 冷凍食品明膠可做為冷凍食品的改良劑，用作膠凍劑，其熔點(diǎn)較低，易溶于熱水中，具有入口即化的特點(diǎn)，常用作餐用膠凍、糧食膠凍

10、、果凍等。在冰淇淋、雪糕等生產(chǎn)中，加入適量的明膠可以起到防止形成粗糧的冰晶，保持組織細(xì)膩和降低溶化速度等作用。明膠在冰淇淋中的用量一般為0.25%060%3.2.3 飲料魚膠是國(guó)際上公認(rèn)的最高級(jí)的膠澄清劑，在啤酒和葡萄酒行業(yè)，魚膠和明膠作為沉降、澄清劑，可以取得十分好的效果，產(chǎn)品質(zhì)量也非常穩(wěn)定。在果酒釀造過程中也起到增稠劑，乳化劑、穩(wěn)定劑、澄清劑等作用。在茶飲料的生產(chǎn)中，明膠可以防止茶飲料長(zhǎng)期存放引起的混濁，改善茶飲料品質(zhì)的目的。3.2.4 乳制品膠原多肽可廣泛用于中性乳飲料、酸性乳飲料、鮮牛奶、酸奶等液態(tài)乳制品巾，起到抗乳清析出、乳化穩(wěn)定等功效，也可添加于奶粉中，既可提高奶粉的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，又可

11、增強(qiáng)奶粉的功能性，加速骨骼發(fā)育、增強(qiáng)智力、提高機(jī)體的免疫力。3.2.5糕點(diǎn)糖果膠原多肽可添加至面包中，添加量為5%可延長(zhǎng)面包的老化時(shí)間，提高面包的體積及面包的松軟度。明膠具有吸水和支撐骨架的作用，其微粒溶于水后.能相互交織成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，凝聚后，糖與水可以充塞，使柔軟的糖果保持穩(wěn)定形態(tài)，承受較大的荷載也不會(huì)變形，提高糖果的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，可開發(fā)低熱量糖果。3.3 在化妝品方面的應(yīng)用在化妝品工業(yè)中，各種不同的蛋白質(zhì)已經(jīng)被作為原材料，目的是保護(hù)皮膚結(jié)構(gòu)，改善其功能。膠原蛋白作為化妝品原料的有效性已經(jīng)確定。膠原蛋白用于化妝品中的主要功效如下：1）營(yíng)養(yǎng)性：可以補(bǔ)充皮膚層所需的養(yǎng)分，補(bǔ)充17種對(duì)人體有益的氨基酸，

12、使皮膚中的膠原蛋白活性增加，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，增強(qiáng)循環(huán)，達(dá)到滋潤(rùn)皮膚、延緩衰老、美容、消皺、養(yǎng)發(fā)的目的；2）修復(fù)性：膠原蛋白和周圍組織的親和性好，從而使其具有獨(dú)特的修復(fù)組織功能。膠原蛋白可用于小型皮膚缺損修復(fù)及組織缺損修復(fù)，是理想的醫(yī)用美容材料；3）保濕性：天然保濕因子是保持皮膚水分的重要物質(zhì)，其主要成分是甘氨酸、羥脯氨酸、丙氨酸、天門冬氨酸、絲氨酸等游離的氨基酸。在水解膠原產(chǎn)品中，甘氨酸、丙氨酸、天門冬氨酸及絲氨酸的含量都比較豐富，質(zhì)量百分含量分別達(dá)到20%-23%10%-12%4%口3%另外，膠原分子外側(cè)親水基團(tuán)竣基和羥基等的

13、大量存在，使膠原分子極易與水形成氫鍵，因此膠原蛋白及多肽具有良好的保水保濕性能；4）配伍性：膠原蛋白可以起到調(diào)節(jié)和穩(wěn)定pH值,穩(wěn)定泡沫,乳化膠體的作用。同時(shí)，作為一種功能性成分在化妝品中可以減輕各種表面活性劑、酸、堿等刺激性物質(zhì)對(duì)毛發(fā)、皮膚的損害；5）親和性：膠原蛋白對(duì)皮膚和頭發(fā)表面的蛋白質(zhì)分子有較大的親和力，膠原蛋白主要通過物理吸附與皮膚和頭發(fā)結(jié)合，能耐漂洗處理。親和作用大小隨相對(duì)分子質(zhì)量增大而增強(qiáng)，相對(duì)分子質(zhì)量較大的分子，結(jié)合位置較多，結(jié)合力增強(qiáng)，親和力增大。這些分子可以滲入皮膚表皮和頭發(fā)，甚至皮質(zhì)層，達(dá)到營(yíng)養(yǎng)皮膚的作用。4膠原蛋白的發(fā)展前景隨著人們崇尚綠色、回歸自然意識(shí)的加強(qiáng)，膠原蛋白的

14、保健和美容功效受到人們的青睞，在我國(guó)擁有豐富的膠原蛋白可供開發(fā)利用。但由于膠原的一些弱點(diǎn)也限制了它的應(yīng)用。例如經(jīng)過制備后的膠原蛋白產(chǎn)品，拉伸強(qiáng)度較弱；純膠原蛋白在體內(nèi)降解較快，以及可能存在潛在的抗原性等，同時(shí)由于膠原蛋白的來源、加工工藝和原料配比的差異，產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)成分及飼用價(jià)值也不相同，且皮料在加工過程中不僅要接觸許多化學(xué)物質(zhì)，且易受到細(xì)菌的感染。在以后的生產(chǎn)中，用化學(xué)或物理方法對(duì)膠原蛋白進(jìn)行交聯(lián)或修飾，提高、改善其性能，擴(kuò)大發(fā)展方向，充分實(shí)現(xiàn)其價(jià)值。參考文獻(xiàn)1王麗娜、黃素珍；膠原蛋白研究的進(jìn)展；肉類研究，2010,12舒子斌，袁禮軍，胡建芳，程春紅，楊華；膠原蛋白保濕面膜的研制；四川師范大學(xué)學(xué)：自然科學(xué)版；2008,063查恩輝，李興霞，王玉田；膠原蛋白復(fù)合果汁飲料的生產(chǎn)工藝及穩(wěn)定性研究；食品研究與開發(fā)，2009,124胡二坤,郭興鳳,譚鳳艷，李中皓；豬皮中膠原蛋白的提??；河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）；2006年2月第1期第27卷5陳秀金，曹健，湯克勇；膠原蛋白和明膠在食品中的應(yīng)用；鄭州工程學(xué)院學(xué)報(bào)，（2002）01-0066-046肖世維，但年華，曾睿，林海，胡帥，但衛(wèi)華，米貞建；從動(dòng)物皮中提取膠原白的方法；西部皮革；(2009)15-0017-057傅明源.聚氨酯彈性體及其應(yīng)用M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,19