海洋胶原蛋白肽的制备及生物活性研究进展
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胶原蛋白肽的制备胶原蛋白肽是一种具有很高营养价值的蛋白质,在我们的日常生活中具有非常重要的意义。
它被广泛用于美容、保健、食品等领域,并且在医药领域也有着广泛的应用。
胶原蛋白肽的制备过程并不简单,需要经过复杂的技术流程。
本文将介绍胶原蛋白肽的制备方法和流程。
了解一下什么是胶原蛋白肽。
胶原蛋白是一种存在于动物体内的重要蛋白质,它在人体中起到了支撑、保护和连接组织的作用。
在胶原蛋白的组成中,存在明显的螺旋结构,这使得它具有很好的延展性和弹性。
胶原蛋白肽则是将胶原蛋白进行加工处理得到的产物,其分子量较小,更容易被人体吸收和利用,因此更适合用于保健品、化妆品等领域。
胶原蛋白肽的制备方法主要有酶解法、水解法和酸法三种。
首先是酶解法。
酶解法是利用酶的作用将大分子的胶原蛋白分解为小分子的肽链。
首先将胶原蛋白加入到酶的反应体系中,通常使用的酶有胰蛋白酶、木瓜蛋白酶等,然后控制反应条件,如温度、PH值等,使得胶原蛋白被酶分解。
接着通过过滤、浓缩、除菌等步骤,最后得到胶原蛋白肽。
最后是酸法。
酸法是将胶原蛋白溶解在酸性溶液中,然后通过控制酸的浓度和反应时间,使得胶原蛋白逐渐分解为胶原蛋白肽。
在反应结束后,通过中和、浓缩、除菌等步骤,最后得到胶原蛋白肽。
在以上的制备方法中,酶解法和水解法是比较常用的方法,它们能够保持胶原蛋白肽的生物活性和营养价值,同时也能够保持其分子结构的完整性。
胶原蛋白肽的制备过程需要非常严格的控制反应条件,如温度、PH值、反应时间等,以保证胶原蛋白肽的质量和活性。
也需要对反应产物进行适当的处理,如过滤、浓缩、除菌等步骤,以保证产品的安全性和稳定性。
胶原蛋白肽的制备过程虽然比较复杂,但它能够为人们的健康和美容带来非常大的益处。
随着生物技术的发展,相信胶原蛋白肽的制备工艺也将不断得到改进和完善,为人们的生活带来更多的便利和福祉。
胶原蛋白的生物学研究与应用胶原蛋白是一种广泛分布在生物体组织中的蛋白质分子,它是许多组织的重要成分,主要包括骨、牙、肌肉、肌腱、皮肤、血管和结缔组织等。
在人体内,胶原蛋白既具有结构支持作用,又在生物体的组织形态和功能上起着非常重要的作用。
随着生物技术的快速发展以及对胶原蛋白功能的加深认识,胶原蛋白的生物学研究和应用领域也在不断扩展。
一、胶原蛋白的生物学特性胶原蛋白是一种大分子蛋白,由三条α螺旋结构蛋白链聚合而成,具有特殊的构成,它的肽链中三十分之一的氨基酸序列是脯氨酸、半胱氨酸和异亮氨酸,这三种氨基酸是一般蛋白质不具备的,这也是胶原蛋白多样化结构和生物活性的基础。
胶原蛋白不仅具有结构支持作用,还能参与细胞信号转导、细胞黏附、组织修复和再生等生物学过程,因此对胶原蛋白的深入研究具有重要的生物学意义。
二、胶原蛋白的应用领域随着对胶原蛋白研究的不断深入,它在许多应用领域中得到广泛应用。
以下是几个比较常见的应用领域。
1、骨科骨科领域是胶原蛋白最为重要的应用领域之一。
骨胶原增生是骨创伤愈合的关键过程之一,而胶原蛋白含量的改变会影响骨质密度和骨强度。
因此,在骨缺损修复、骨创伤治疗等方面,经常需要使用胶原蛋白产品辅助治疗。
2、美容作为皮肤组织最主要的成分之一,胶原蛋白在美容领域中已经得到广泛的应用。
胶原蛋白的丰富含量可以使皮肤具有更好的紧致度和弹性,有效减少皱纹的产生,来达到润肤保湿的作用。
3、医疗器械胶原蛋白在医学器械领域里最常见的应用就是美容修复领域,常用于软组织填充、整形、外科缝合等方面。
除此之外,胶原蛋白也被用于一些生物医学材料的制备,例如制备人工骨、软骨和牙髓等。
三、胶原蛋白研究的进展随着对胶原蛋白的深入研究,人们发现个体差异以及年龄、性别等因素对胶原蛋白的代谢和含量都有一定的影响。
针对这些情况,研究人员开展了相应的研究,以期对人类生理和疾病防治有所助益。
1、个体差异的研究在胶原蛋白的合成与代谢调控过程中,存在一定程度上的个体差异。
胶原蛋白肽的制备胶原蛋白是人体中最重要的蛋白质成分之一,具有多种生理功能,如维持身体组织的结构、固定细胞和组织、调节细胞活动等。
胶原蛋白肽是一种特殊的胶原蛋白水解产物,通过胶原蛋白的水解反应制备而成,具有良好的生物可利用性和吸收性。
因此,在医药、保健品、化妆品等领域都有广泛的应用。
胶原蛋白肽的制备主要包括以下几个步骤:1. 胶原蛋白的提取和分离提取胶原蛋白的原料可以来自动物的骨骼、皮肤、软骨、鳞片等组织,也可以使用海洋源的胶原蛋白。
一般来说,骨骼和皮肤是制备胶原蛋白肽的主要来源。
提取胶原蛋白的方法很多,目前比较常用的是酸解法和酶解法。
酸解法采用稀盐酸或稀硫酸将胶原蛋白原料加热,使其部分水解,然后过滤、沉淀和洗涤,最终得到胶原蛋白。
酶解法则是采用特定的酶对胶原蛋白原料进行酶解,水解产物中含有胶原蛋白肽的成分。
2. 胶原蛋白的水解反应经过水解反应后得到的溶液中含有大量的胶原蛋白肽、氨基酸、糖、脂质等杂质,需要进行分离和纯化。
一般来说,可以采用超滤、逆渗透、离子交换等分离纯化手段。
其中,超滤是将胶原蛋白肽溶液通过超滤膜,去除分子量较大的杂质,得到较为纯净的胶原蛋白肽。
4. 胶原蛋白肽的浓缩和干燥经过分离和纯化后得到的胶原蛋白肽溶液体积较大,需要进行浓缩和干燥。
常用的方法有喷雾干燥、真空干燥、冷冻干燥等。
最终得到稳定的胶原蛋白肽粉末。
5. 胶原蛋白肽的性质和质量检测对制备的胶原蛋白肽样品进行性质和质量检测是十分重要的。
胶原蛋白肽的性质包括分子量、种类、特殊结构和理化性质等,可以采用质谱、色谱和光谱等多种手段进行检测。
胶原蛋白肽的质量检测包括纯度、溶解度、微生物限度、重金属含量等方面,需要严格按照国家标准进行检测。
总之,胶原蛋白肽的制备是一个复杂的工艺过程,需要科学的设计和合理的控制条件,才能得到具有良好品质和稳定性的胶原蛋白肽制品。
鱼胶原蛋白肽原料鱼胶原蛋白肽原料是一种常见的食品添加剂和保健品成分,具有多种生理功能和应用价值。
本文将从鱼胶原蛋白肽的来源、生理功能和应用领域等方面进行介绍。
一、鱼胶原蛋白肽的来源鱼胶原蛋白肽是从海洋鱼类中提取得到的一种蛋白质,主要包含胶原蛋白和胶原蛋白肽。
胶原蛋白是一种结构复杂的蛋白质,主要存在于动物的结缔组织中,如皮肤、骨骼、肌肉、血管等。
鱼胶原蛋白肽是通过鱼类的鱼鳞、鱼皮等部位经过酶解、纯化等工艺处理得到的。
二、鱼胶原蛋白肽的生理功能1. 皮肤保湿与抗衰老:鱼胶原蛋白肽具有良好的保湿性能,能够增强皮肤的保水能力,提高皮肤的弹性和紧致度。
同时,鱼胶原蛋白肽还能够促进胶原蛋白的合成,减少皮肤中胶原蛋白的分解,从而起到抗衰老的作用。
2. 关节保健与骨骼健康:鱼胶原蛋白肽中含有丰富的氨基酸,如甘氨酸、羟脯氨酸等,这些氨基酸是构成关节软骨和骨骼的重要成分。
鱼胶原蛋白肽的摄入可以促进关节润滑液的生成,减轻关节摩擦,缓解关节疼痛,同时有助于骨骼的修复和再生。
3. 肠道健康与免疫调节:鱼胶原蛋白肽中的丰富胺基酸可以促进肠道黏膜的修复和再生,增强肠道屏障功能,维护肠道健康。
此外,鱼胶原蛋白肽还具有调节免疫功能的作用,可以提高机体的免疫力,预防和辅助治疗免疫系统相关的疾病。
三、鱼胶原蛋白肽的应用领域1. 食品添加剂:鱼胶原蛋白肽是一种理想的食品添加剂,可以增加食品的营养价值和口感。
常见的食品添加剂包括饮料、乳制品、肉制品、糕点等。
2. 医药保健品:鱼胶原蛋白肽广泛应用于医药保健品领域,如胶囊、口服液、片剂等剂型,用于改善皮肤状态、促进骨骼健康、调节免疫功能等。
3. 化妆品:鱼胶原蛋白肽在化妆品中具有很好的应用前景。
常见的化妆品产品包括面霜、面膜、眼霜等,用于改善皮肤弹性、淡化皱纹、增加肌肤水分等。
4. 药用胶囊:鱼胶原蛋白肽也可以制成药用胶囊,用于改善胃肠道功能、促进伤口愈合等。
总结:鱼胶原蛋白肽原料是一种具有重要生理功能和广泛应用领域的食品添加剂和保健品成分。
研究生物活性肽在皮肤抗衰老中的效果生物活性肽在皮肤抗衰老中的效果研究生物活性肽作为一类具有生物活性的多肽,因其独特的生物学功能和安全性,近年来在皮肤抗衰老领域受到了广泛关注。
这些肽类物质通过多种机制参与皮肤细胞的代谢和修复过程,从而延缓皮肤衰老,改善皮肤质量。
本文将探讨生物活性肽在皮肤抗衰老中的作用机制、应用现状以及未来发展趋势。
1. 生物活性肽的定义与分类生物活性肽是指一类具有特定生物活性的短链肽,通常由2至20个氨基酸残基组成。
这些肽类物质在生物体内通过特定的酶解途径从蛋白质中释放出来,或通过基因工程、化学合成等方法制备。
根据其来源和功能,生物活性肽可以分为多种类型,如从海洋生物中提取的海洋肽、从植物中提取的植物肽、以及通过微生物发酵产生的发酵肽等。
2. 生物活性肽在皮肤抗衰老中的作用机制生物活性肽通过多种途径参与皮肤细胞的生理活动,从而发挥抗衰老作用。
这些作用机制主要包括:2.1 促进胶原蛋白合成皮肤中的胶原蛋白是维持皮肤弹性和结构的重要成分。
随着年龄的增长,皮肤中胶原蛋白的合成减少,导致皮肤松弛和皱纹的形成。
生物活性肽能够刺激皮肤成纤维细胞产生胶原蛋白,从而增加皮肤中胶原蛋白的含量,提高皮肤的弹性和紧致度。
2.2 抗氧化作用自由基是导致皮肤衰老的重要因素之一。
生物活性肽具有强大的抗氧化能力,能够清除皮肤中的自由基,减少氧化应激,保护皮肤细胞免受氧化损伤。
2.3 抗炎作用炎症反应会导致皮肤细胞损伤和胶原蛋白降解,加速皮肤衰老。
生物活性肽具有抗炎作用,能够抑制炎症介质的释放,减轻皮肤炎症反应,保护皮肤细胞。
2.4 促进皮肤细胞增殖和分化生物活性肽能够促进皮肤细胞的增殖和分化,增加皮肤细胞的数量,提高皮肤的再生能力。
这对于修复受损皮肤、减少疤痕形成具有重要意义。
2.5 调节皮肤屏障功能皮肤屏障功能对于维持皮肤健康至关重要。
生物活性肽能够调节皮肤屏障功能,增强皮肤的保湿能力,减少水分流失,从而改善皮肤干燥和粗糙现象。
鱼鳞胶原蛋白提取工艺的研究现状及应用摘要:简述了胶原蛋白的作用,提取鱼鳞胶原蛋白的重要性,结合鱼鳞胶原蛋白研发的相关背景和现状,列举了鱼鳞胶原蛋白的多种提取方法,简述鱼鳞胶原蛋白的应用。
关键词:鱼鳞;胶原蛋白;提取方法;应用1 前言胶原蛋白在鱼类的真皮、骨、键、鳞等处含量丰富。
通常胶原由三条多肽链构成三股螺旋结构,分子量约30万道尔顿,主要组成氨基酸为脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸,而且脯氨酸为其特征氨基酸。
胶原蛋白一级结构的特征是含有甘氨酸的三联体(Gly-X-Y)重复排列着,其中,X,Y经常为亚氨基酸的脯氨酸和羟脯氨酸。
胶原蛋白(Collagen)是一种白色、不透明、无支链的纤维蛋白质,为重要的功能性蛋白质,主要存在于动物的皮、骨、软骨、牙齿、肌腱、韧带和血管中,是结缔组织极重要的结构蛋白质,起着支撑器官、保护机体的功能。
由于胶原蛋白的特殊功能,其提取物已被广泛应用于医药、食品、日用化工、生物合成等工业领域,如医用胶囊、外科手术材料、食用明胶、化妆品等。
鱼鳞中含有丰富的胶原蛋白,占20%~ 40%,这对提取鱼鳞胶十分有利。
海水鱼鳞中含有较为丰富的磷脂,占7%左右,具有提高机体免疫力、延缓衰老、增强骨细胞和神经细胞功能的作用,还与机体的生殖生理和激素的代谢密切相关。
鱼鳞灰分含量高,约占30%,主要成分是羟基磷灰石,绝大部分集中在骨质层;脂质含量少,相对目前生产胶原蛋白的主要原料猪皮和牛皮而言,这更有利于胶原的提取和纯化。
2 本课题研究的目的和意义近年来,随着养殖规模的日益扩大和养殖技术的不断完善,养殖鱼类的产量提高很快。
中国的水产品产量一直保持着高速增长势头,水产品产量2011年已经达到5611万t,占世界水产品产量35%,位居世界第一位。
随着我国水产业的发展,水产加工也越来越受到人们的重视,加工的同时产生出大量下脚料,占鱼体总重的30%~50%,其中约5%是鱼鳞。
然而,这些鱼鳞没有被充分利用,大部分作为废弃物丢弃了。
生物活性肽的制备与应用生物活性肽是指在生物体内可以发挥重要生理功能的短链肽分子,它们包含20种天然氨基酸,通过特定的氨基酸序列和折叠方式,能够与细胞膜蛋白、酶、受体等分子发生特异性结合,并调节它们的活性,从而实现生物调节、代谢途径调控、免疫调节、细胞增殖、抗菌、止痛、降血压等功能。
生物活性肽的制备方法多种多样,基本可以分为化学法和生物法两大类。
化学法一般采用固相合成和液相合成两种方式,利用SPPS技术(固相合成技术)合成多肽或寡肽。
该技术具有合成速度快,产率高,纯度高,合成重复性好等优点。
而生物法则是通过生物组织或生物培养方式获得,包括基因工程、发酵法、酶法等。
其中,基因工程技术是近年来经常被应用的一种方法,可以通过基因重组技术,将编码生物活性肽的基因转移到宿主细胞进行表达,从而实现肽的生产。
生物活性肽作为一种生物活性物质,具有广泛的应用前景。
目前,在医学、保健品、食品、化妆品等领域均有应用。
例如,在医学方面,生物活性肽可以用于制备新型药物。
对于具有生物活性的肽,研究人员可以通过对特定疾病相关酶、蛋白质、受体的结合分析,获得信息分子,并设计出具有特定活性的肽药物,对抗癌症、糖尿病、心血管疾病等传统疾病具有重要意义。
此外,生物活性肽还可以用于控制炎症反应,具有调节免疫、消炎镇痛、抗感染等功能,是开发治疗炎症性疾病的前沿技术。
在保健品领域,生物活性肽已被广泛应用,例如肽类益生菌、美容养颜肽、健身强化肽等。
肽类益生菌被认为可以改善肠道微生物的菌群失调,从而调节身体代谢,降低肥胖风险。
美容养颜肽则是通过对胶原蛋白及其他相关蛋白质的提取、分离,得到具有酵解效果的生物活性肽,在化妆品、保健品中起到促进皮肤健康、美容养颜作用。
健身强化肽则主要用于提高运动能力、增强肌肉韧性、促进肌肉生长等。
总而言之,生物活性肽是一种有着广泛应用前景的生物活性物质。
对于肽的合成和肽药物的发现方面,可以通过基因重组技术、细胞工程技术、化学合成技术等多种技术手段进行研究。
胶原蛋白肽的制备
胶原蛋白是一种常见的结缔组织蛋白,它在人体中广泛存在,构成了许多器官、骨骼和皮肤等等。
胶原蛋白肽是一种胶原蛋白的水解产物,它具有许多的生理功能,如保护关节、促进骨骼生长、提高皮肤弹性等等。
因此,胶原蛋白肽的制备技术备受关注。
一、水解法
水解法是目前制备胶原蛋白肽的主要方法之一。
水解反应使胶原蛋白的三级结构发生改变,从而产生小分子的胶原蛋白肽。
水解法的步骤如下:
1、采购新鲜的动物胶原蛋白,一般选择牛、猪、鸡等动物的皮肤、骨骼和软骨等较为充分的组织。
2、对采购的胶原蛋白进行一系列的前处理,如去除杂质、切割、冻干等。
3、将处理好的胶原蛋白加入水中进行酸性水解或酶水解。
一般来说,酸性水解时间较长,且所得胶原蛋白肽的分子量较小,酶水解时间短,所得产物粒度较大。
4、克服水解产物中的不纯物,如过滤等。
5、对所得胶原蛋白肽进行反复洗涤、浓缩、干燥,得到最终产物。
二、生物法
生物法是指利用微生物分解胶原蛋白,产生胶原蛋白肽的方法。
生物法的步骤如下:
1、选择合适的微生物,如葡萄球菌、铜绿假单胞菌等。
2、将微生物放入含有胶原蛋白的培养基中。
3、培养一段时间后,将培养液进行提取和分离,得到胶原蛋白肽。
三、酶促法
1、选用酶类,如胶蛋白酶、蛋白酶等。
3、控制酶解反应的时间和条件,如温度、pH等。
4、对反应溶液进行过滤、去盐、浓缩、干燥等步骤得到最终产物。
总结:胶原蛋白肽的制备方法多样,其中以水解法为主流。
不同制备方法得到的胶原蛋白在保健、美容、医疗等方面都有着广泛的应用前景。
2017年第36卷第6期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·2215·化 工 进展胶原蛋白自组装生物功能材料的研究进展王瑞瑞1,2,王鸿儒1(1陕西科技大学轻工科学与工程学院,中国轻工业皮革清洁生产重点实验室,陕西 西安710021;2青海师范大学化学化工学院,青海 西宁 810008 )摘要: 胶原蛋白在体外自组装形成高度有序的网状结构,有利于细胞的黏附、增殖、扩散和迁移,具有良好的生物相容性、优异的力学性能、可生物降解性和弱抗原性。
本文首先介绍和分析了胶原蛋白自组装功能材料的4种组装方法,即模板自组装法、原位自组装法、定向自组装法和诱导自组装法和分析的研究现状;比较了4种自组装方法的组装原理和组装特点;然后总结了胶原蛋白自组装生物功能材料作为组织替代材料,靶向给药材料,光、电、声特异传导功能材料在再生医学、基因治疗、药物设计、组织工程、医学影像等领域的应用现状和发展趋势;最后指出了胶原蛋白自组装生物功能材料今后的研究方向,表明胶原蛋白自组装生物功能材料在生物医学领域具有广阔的应用前景。
关键词:蛋白质;自组装;制备;功能材料;生物医学工程中图分类号:TQ93 文献标志码:A 文章编号:1000–6613(2017)06–2215–07 DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2017.06.034Progress of research on collagen self-assembly biological functionalmaterialsWANG Ruirui 1,2,WANG Hongru 1(1 Key Laboratory of Leather Cleaner Production ,China National Light Industry ,College of Bioresources Chemical and Materials Engineering ,Shaanxi University of Science & Technology ,Xi’an 710021,Shaanxi ,China ;2College ofChemistry and Chemical Engineering ,Qinghai Normal University ,Xining 810008,Qinghai ,China )Abstract :Collagen self-assembled into highly ordered network structure in vitro ,which helps to cell adhesion ,proliferation ,spreading ,and migration. Collagen self-assembly biological functional materials have highly ordered structure characteristics ,excellent mechanical properties ,good biocompatibility ,biodegradability ,and low immunogenic idiosyncrasy. The assembly process of the four self-assembly technologies ,which are template self-assembly technology ,in situ self-assembly technology ,directed self-assembly technology and induced self-assembly technology ,is described. The status of research on those four self-assembly technologies is presented. The theory and characteristic of four self-assembly technologies is discussed. Then ,the application of collagen self-assembly biological function materials as tissue replacement material ,targeted drug delivery material ,functional material of specific conduction of light ,electricity ,sound ,is summarized. The development trend of collagen self-assembly biological function materials in regenerative medicine ,gene therapy ,drug design ,tissue engineering ,medical imaging ,etc ,is identified. Finally ,the direction of future development of collagen self-assembly biological function material is proposed. Results show that the collagen self-assembly biological functional materials have broad application prospects in biomedical field.Key words :protein ;self-assembly ;preparation ;functional materials ;biomedical engineering*********************。
胶原蛋白肽的提取及应用研究进展
杨晓东;张杨;张寿;阎向民;李洪波;孙宝忠;雷元华;张松山;谢鹏;王煦;胡常红
【期刊名称】《食品工业科技》
【年(卷),期】2022(43)9
【摘要】我国既是家畜养殖大国也是渔业大国,拥有着丰富的畜骨、畜皮、鱼骨、鱼皮和鱼鳞等资源。
胶原蛋白肽是胶原蛋白经酶解或热水解得到的衍生产品。
因为具有良好的生物相容性、可降解性、可塑性、热稳定性、柔韧性、吸收性、溶解性、保水性、抗氧化性和弱抗原性等优点,被广泛应用于食品、医疗、护肤和饲料等行
业中。
本文从胶原蛋白肽的原料来源、提取方法及应用方面进行了综述,同时对目
前胶原蛋白肽生产制造研究方面存在的问题,提出了可行的解决办法,也预测了未来
胶原蛋白肽的研究方向,以期为胶原蛋白肽的进一步发展提供参考意义。
【总页数】8页(P469-476)
【作者】杨晓东;张杨;张寿;阎向民;李洪波;孙宝忠;雷元华;张松山;谢鹏;王煦;胡常红【作者单位】中国农业科学院北京畜牧兽医研究所;新疆畜牧科学院畜牧研究所;青
海大学;伊犁职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TS201.2
【相关文献】
1.鱼皮胶原蛋白肽的制备与应用研究进展
2.胶原蛋白肽应用于运动营养食品中的研究进展
3.胶原蛋白肽应用于运动营养食品中的研究进展
4.酶解技术提取动物组织中的胶原蛋白及其肽的研究进展
5.鱼皮胶原蛋白肽的制备与应用研究进展
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海洋胶原蛋白肽的制备及生物活性研究进展*陈 华1,2,易湘茜1,2,3,陈 忻1,2,4,孙恢礼1(1中国科学院南海海洋研究所/中科院海洋生物资源可持续利用重点实验室,广州 510301;2中国科学院研究生院,北京 100049;3广西中医学院药学院,南宁 530001;4佛山科学技术学院理学院,佛山 528000)*项目来源:国家“863”高技术研发项目(2007A A091602),国家科技支撑计划项目(2008B A D94B08),中科院重要方向项目(K Z C X2Y W209),广东省中国科学院全面战略合作项目(2009B091300018),粤港招标项目(2007498611)。
作者简介:陈华(1982~ ),女,湖北人,博士生,研究方向为海洋生物高值化利用。
通讯作者:孙恢礼摘 要:海洋胶原蛋白肽由海洋胶原蛋白水解而成,其分子量小,易于人体吸收。
在众多提取方法中,生物酶法最为温和、安全和专一。
海洋胶原蛋白肽具有抑制血管紧张素转化酶、抗氧化、抑制酪氨酸酶等多种生物活性,其作为一种新的具有高度生物安全性原料,可广泛应用于食品、药品、化妆品等领域,开发前景非常广阔。
关键词:海洋胶原蛋白肽;酶解;抗氧化;生物活性长期以来,人们认为蛋白质水解成游离氨基酸后才能被吸收,但研究发现,在氨基酸运输系统功能出现障碍时,人体对寡肽和氨基酸的混合物吸收效果更好。
这是因为在相同浓度和氨基酸组成条件下,寡肽可减少游离氨基酸运输系统的彼此竞争,间接提高吸收效果。
所以从营养学的角度看,在供给人体必需氨基酸的同时,适当补充一些生物活性肽,可增强免疫力,并延缓机体衰老。
胶原蛋白是结缔组织极其重要的结构蛋白,也是细胞间质最重要的功能蛋白。
近年来,胶原蛋白及活性肽已广泛应用于生物、医疗、食品、化妆品、饲料、皮革、影像等诸多领域。
它们主要来源于畜禽动物组织,但由于宗教和习俗等原因,有些地区不能使用。
海洋生物的多样性及所含化合物的特异性为胶原蛋白肽的开发利用提供了机遇与挑战,为了适应高压、低温、高温或高盐等极端环境,海洋生物蛋白氨基酸组成及序列都与陆地生物蛋白不同,其种类和数量也远大于陆地蛋白。
所以,海洋胶原蛋白肽开发利用已成为世界各沿海国海洋开发的一项重要内容。
1 结构特点胶原蛋白是对动物体内某种蛋白质的特定称谓,植物中并没有;其大多由原料一次水解而成,分子量较大,人体吸收效果不大理想。
而胶原蛋白肽则由胶原蛋白再次水解而成,分子量较小,易于被人体吸收。
现在很多美容院、商店等经销的“胶原蛋白”与“胶原蛋白肽”其实是不同的产品,消费者也应加以辨别。
1.1 海洋胶原蛋白的特点海洋胶原蛋白存在于动物的结缔组织中,对机体和脏器起着支持、保护、结合、界隔等作用,其含量与种类、部位、年龄、季节、营养状况等有关,有些鱼皮胶原蛋白含量可达80%以上。
海洋生物中主要有I型和V型胶原蛋白,其中Ⅰ型含量最多,其分子量一般在105D a级范围内,大部分约3×105D a。
海洋胶原蛋白由3条左手螺旋结构的多肽链以氢键结合形成牢固的右手超螺旋结构,主要氨基酸有甘氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、羟赖氨酸等。
结构中极易出现G l y-X-Y的周期性排列,其中甘氨酸含量占30%,位于X、Y位置的脯氨酸和羟脯氨酸是海洋胶原蛋白特有的氨基酸,约占25%。
海洋胶原蛋白还含有丰富的C u、Zn、Ca、Fe、Na、K等金属元素。
由于海洋生态环境的特殊性(如高压、低温等),海洋胶原蛋白在氨基酸组成和序列上与陆生动物胶原蛋白均有较大差异,并且具有独特的生理功能和物化特性:较低的热变性温度增加了其分离提取难度;含有的大多数动物胶原蛋白所没有的第3条α链使更多的活性中心暴露,从而拥有多种生物活性;极易溶于中性盐溶液或稀酸,较易调制成可溶性溶液等。
1.2 海洋胶原蛋白肽的特点海洋胶原蛋白肽是海洋胶原蛋白在化学或细2010年第08期No.08,2010中国食物与营养Food and Nutrition in China菌、酶的作用下发生分子链解体、断裂后形成的介于蛋白质和氨基酸之间的产物。
其分子量因反应方式、时间、温度等条件的不同而不同,一般在100~10000Da,现在市面上的产品多为3000~5000Da。
2 海洋胶原蛋白肽的制备提取海洋胶原蛋白的方法主要有热水浸提法、酸法、碱法、盐法及酶法等,其活性肽的获得方法则有从天然生物体中提取、通过化学方法和重组D N A技术合成、体外水解蛋白质等。
各方法的选用取决于目的肽段的长短、数量及用途等。
天然产物中活性肽含量很少,可提取用于试验研究。
化学合成法广泛用于生产高价药理级肽,但成本高,副产物对人体有害;重组D N A技术合成法多于生产长肽和蛋白质,而许多活性肽却是短肽。
随着酶制剂工业的迅猛发展,酶法水解比传统的酸法、碱法更为温和、安全、专一,不仅降解时间短,产品营养流失较少,而且无环境污染。
目前,酶解海洋胶原蛋白主要有单酶法和多酶法,多酶法又分为混合酶解法和分步酶解法。
酶解提取活性肽的条件通常应考虑所开发产品对分子量的要求,分子量较小的产品宜用多酶法。
影响酶解效果的因素主要有酶种类、酶量、酶解温度、时间、p H值及料水比等,研究人员大都从这几方面进行研究。
C h a m b e r s等对骨胶原蛋白进行酶解;Benjakul用中性和碱性蛋白酶水解牙鳕皮胶原蛋白;日本某公司用菠萝汁发酵获得活性肽分子量为4000~5000D a。
国内关于海洋胶原蛋白酶解的研究也非常多,木瓜蛋白酶酶解鱼皮得到短肽分子量为6000~29000D a;胰蛋白酶和碱性蛋白酶酶解鳕鱼皮得到寡肽分子量为145~1350D a;中性蛋白酶和木瓜蛋白酶酶解鱼鳞得到纯度≥95%的低聚肽,分子量为500~800D a的肽含量超过80%;碱性蛋白酶和中性蛋白酶酶解获得活性肽平均分子量为386.3D a,分子量在80~2500D a的含量为91.24%;还有人用海洋低温碱性蛋白酶水解鲮鱼皮制取寡肽。
用枯草芽孢杆菌发酵鱼鳞制备的活性肽可完全溶于冷水,且黏度低,在高浓度下还有流动性,其耐酸性好、耐高温性能好、分子量较小,易于人体吸收。
3 海洋胶原蛋白肽的生物活性海洋胶原蛋白肽具有独特的生理活性,不仅有蛋白质的营养特性,消化吸收率可达100%,而且有保护胃粘膜、抗溃疡、抗氧化、抗过敏、抗肿瘤、抗衰老、降血压、降胆固醇、增强骨强度、预防骨质疏松、预防关节炎、促进伤口愈合、促进角膜上皮细胞的修复和生长、促进皮肤胶原代谢、免疫调节等多种生理功能。
3.1 抑制血管紧张素转化酶活性血管紧张素转化酶(A C E)是一种多功能二肽羧肽酶,在血压调节过程中起着非常重要的作用。
人体肾脏可分泌一种特异性蛋白酶,即肾素。
在肾素的作用下,A C E具有收缩血管平滑肌的效应,可导致血管收缩,引发高血压。
同时,A C E还可水解具有舒张血管、降低血压作用的血管舒缓激肽,使其失活。
目前血管紧张素转化酶抑制剂(A C E I)是一种发展很快的降血压药物,但合成的A C E I停药后会引发“停药综合症”,严重威胁患者生命安全。
近年来,随着海洋生物中抑制A C E活性成分的不断发现,人们找到了一条非药物治疗高血压的希望之路。
Byun HG等[1]利用三步膜反应器连续用Alcalase、链霉蛋白酶E和胶原酶水解阿拉斯加雪鱼皮明胶,分离得到了两种具有抑制A C E活性的肽G l y-P r o-L e u和Gly-Pro-Met,其IC50分别为2.6μmol/L和17.13μmol/ L,其中Gly-Pro-Leu肽可作为新的抗高血压替代品。
曾名勇等[2]获得的有抑制A C E活性的寡肽富含疏水氨基酸和芳香族氨基酸。
深海鱼皮胶原肽通过影响脂肪内分泌素的表达而发挥降血压作用。
韩凤杰等[3]发现比目鱼皮胶原寡肽(600~1800D a)对A C E有抑制活性,且水解度与A C E抑制率之间存在相关性,分子量较低的寡肽多具有更高的ACE抑制活性。
3.2 抗氧化活性氧自由基在细胞代谢过程中普遍存在,在生物体内氧自由基可与DNA、蛋白质和多不饱和脂肪酸作用,造成DNA链断裂和氧化性损伤、蛋白质-蛋白质交联、蛋白质-DNA交联和脂质过氧化等。
脂质过氧化是造成生物体氧化损伤的主要原因,可引发各种心血管病、癌症与老化现象。
生物体内的氧化最终将导致生物体的衰老,因此对抗氧化活性物质的研究引起了世人的关注。
K i m S K等[4]用链霉蛋白酶E水解阿拉斯加雪鱼皮得到分子量为1500~4500D a的活性肽,在亚油酸体系中有很高的抗氧化活性,可开发成一种天然的抗氧化剂。
Properase E蛋白酶酶解海蜇得到的活性肽分子量为350~5000D a,羟自由基清除率可达79.07%。
木瓜蛋白酶酶解河豚鱼皮制备的活性肽清除羟自由基能力最强,研究发现随着活性肽分子量的减小,其清除58中国食物与营养59陈华等:海洋胶原蛋白肽的制备及生物活性研究进展羟自由基、超氧阴离子自由基的能力及还原性将会增强。
张寒俊等[5]用碱性蛋白酶酶解罗非鱼皮得到的活性肽分子量为926D a占48.28%,675D a占38.89%,350D a占12.83%,它们都有较强的抗氧化活性和羟自由基清除能力。
刘小玲等[6]用动物蛋白酶水解罗非鱼皮得到的活性肽对由F e2+引发的卵磷脂脂质体过氧化有抑制作用,且离子交换色谱先等度洗脱再梯度洗脱分离的活性肽抗氧化效果最好。
与抗氧化活性为清除羟自由基和单线态氧的V C及“抗氧化物之王”GSH相比,海洋胶原蛋白肽均有较高的活性。
分子量小于2000Da的鱿鱼皮胶原蛋白肽对超氧阴离子和羟自由基具有较好的清除效果,可提高小鼠血液及皮肤中SOD和谷胱甘肽过氧化酶活力,降低丙二醛含量,并能提高其皮肤组织中的羟脯氨酸含量。
刘桂琴等[7]发现,较高剂量的海洋胶原蛋白低聚肽(分子量低于1000Da)具有抗氧化活性,可改善高血糖和高脂膳食负荷的Ⅱ型糖尿病大鼠体内过氧化应激标志的表达。
3.3 抑制酪氨酸酶的活性日本刺参胶原肽能显著促进B16细胞增殖,抑制其黑素合成和酪氨酸酶活性,下调酪氨酸酶m R N A表达,分子量为6000~10000D a的组分抑制效果最明显。
王静凤等[8]研究发现,鱿鱼皮胶原蛋白肽S P1(>10000D a)、S P2(6000~10000D a)、S P3(2000~6000D a)都能明显抑制B16黑素瘤细胞黑素合成,其中S P2抑制效果最明显,20g/L的鱼胶原蛋白活性肽的酪氨酸酶抑制率可达30%以上,远强于市场上的同类产品,且抑制率随浓度上升非线性增强,可望开发为无毒副作用的纯天然美白化妆品原料。
3.4 其他活性海洋胶原蛋白肽能明显提高老龄小鼠的空间学习记忆力和被动回避能力,还能拮抗由K2C r2O7诱导的T K6细胞D N A单链断裂,有较强的抗突变活性。