崭露头角的鱼胶原蛋白

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一、 应运而生的鱼胶原蛋白产业

胶原蛋白是哺乳动物体内含量最多的蛋白质,约占人体内蛋白质总量的25-30%,相当于体重的6%。胶原蛋白几乎存在于体内所有器官和组织。人在25岁以后合成胶原蛋白的能力逐渐下降,每年以1-3%的速度流失。随着老年化社会的到来,皮肤皱纹、骨质疏松和关节疼痛日益呈现,补充胶原蛋白成为必然的社会需求。同时,追求美丽时尚也成为一种潮流,而这种人群往往同时面对着工作与生活的压力,睡眠不足,阳光曝晒,环境污染以及自身内分泌系统紊乱等,这些都直接导致了胶原蛋白流失加速。因而,防衰老和美肌养颜成为这部分有较强经济实力人群的迫切需要。

传统的办法一直是从牛和猪的皮和骨提取胶原蛋白。随着对疯牛病、口蹄疫和禽流感等高致病性传染病的恐惧,从安全着想,人们转而从鱼鳞和鱼皮提取胶原蛋白。虽然直接食用动物的皮可补充胶原蛋白,但同时会摄入过多的脂肪和胆固醇,且分子量较大也难于消化吸收。当然鱼鳞更是不能直接食用的。采用生化分离技术对胶原蛋白进行分离纯化不仅有效的解决了上述问题,而且为胶原蛋白作为一种食品、药品添加成分提供了可能。此外鱼胶原蛋白还很适合于不食用猪肉的穆斯林人士的需要。

虽然胶原蛋白可以在实验室以鱼鳞和鱼皮为原料进行提取,但在以前是难于形成一个产业的,因为一直以来鱼鳞是被分散丢弃的,鱼皮是被食用的。 随着经济全球化的到来,近年来我国已出现一些大型鱼加工厂, 向国内外超市供应鱼肉制品,而留下大量的鱼皮和鱼鳞使深加工综合利用成为可能。我国是世界水产大国,水产品总产量已连续十几年名列世界第一,占世界养殖量的70%以上。使得我们在获取鱼鳞、鱼皮等原料资源上具有极大的优势。

    鱼胶原蛋白的产业化只是最近几年才开始崭露头角。对于鱼胶原蛋白的开发,今后主要是资源和技术的竞争。由于生化分离技术的日臻完善,随着政府对农产品深加工综合利用的重点支持,对于鱼胶原蛋白的技术开发,虽然我国起步稍晚,但我们紧跟国际发展趋势,在技术上和产业化方面我们已迎头赶上并取得突破,在产品综合质量指标上已可同国外同类产品相媲美,有些指标甚至已经超过。日本和台湾开发鱼胶原蛋白比我们早,但由于我们产品质量与价格极具竞争力,他们已经变胶原蛋白半成品的卖方为买方了。总之, 目前我们的鱼胶原蛋白产业已具有一定的竞争力及良好的开发前景。


二、 颇具特色的鱼胶原蛋白的结构和性质:

蛋白质是一切生命的物质基础。胶原蛋白是蛋白质中的一类,但蛋白质不一定是胶原蛋白。其原因在于:

首先,蛋白质是由多种氨基酸所组成,它们以不同的数量与排列方式连接起来。构成胶原蛋白的氨基酸中含有特征的氨基酸—羟脯氨酸和羟赖氨酸。在一般的蛋白质中,前者少有,后者几乎没有。人们往往将蛋白质与胶原蛋白相混淆,将蛋白质含量90%等同于胶原蛋白含量90%。例如鸡蛋清的氨基酸很丰富很平衡,但鸡蛋清中羟脯氨酸的含量等于0,也就是说鸡蛋清是蛋白质是没错的,但并不是胶原蛋白。

其次,构成胶原蛋白的氨基酸中,1/3是甘氨酸,脯氨酸和4-羟脯氨酸占16-30%。还有少量3-羟脯氨酸和5-羟赖氨酸。它们是以-(Gly-X-Y)-n 这样的氨基酸序列相连系,Gly是甘氨酸,X多为脯氨酸,Y通常是羟脯氨酸。这就构成一条肽链,由三条肽链相缠绕形成如同草绳的三螺旋结构。胶原蛋白所特有的三股螺旋结构赋予皮肤、骨骼、肌腱、血管和角膜中胶原蛋白许多特殊性质(例如:肌腱的张力强度和角膜的透明度)。这三条肽链可以是相同的,也可以是不同的。根据胶原蛋白的四级结构现在已发现有18种以上类型的胶原蛋白。在人体中所含有的胶原蛋白90%是I型,所发现的I型胶原蛋白分子大约300 nm长,1.5 nm宽。人体中的胶原蛋白骨头占54%,皮肤占37%。鱼皮胶原蛋白的三条肽链都不相同,鱼骨和鱼鳞的三条肽链中各有两条相同,另一条不同。


       本文只讨论由鱼胶原蛋白生产的作为保健食品和食品添加剂的鱼胶原蛋白多肽。结构决定性质和功能,性质和功能决定应用。随着研究的不断深入。将鱼胶原蛋白多肽作为保健食品,对其功能特色的报导也日渐增多。

    天然的胶原蛋白分子量可以高达200kDa到300kDa。但经过酶解之后,分子量降为2k,2k-6k,10kDa 。即分子量大的胶原蛋白经酶解后变成分子量小的胶原蛋白多肽。汉男和陈栋梁均指出:实验表明,胶原蛋白吸收率低于2.5%,而降解为胶原蛋白多肽后,其吸收率可达95-100%。小分子的多肽容易被吸收, 是不是分解到成为氨基酸就更易被吸收呢?那也不是,这是由于氨基酸的质点数较多造成渗透压较大,就反而不易被吸收了。已有发表氨基酸的吸收率低于多肽的吸收曲线。

    李二凤等指出:胶原蛋白可降低血甘油三脂和胆固醇,可协助机体排出铝元素,而老年痴呆症与铝的摄入量有关。   

 林琳在其“鱼皮胶原蛋白的制备及胶原蛋白多肽活性的研究”的学位论文中指出:   鱼皮胶原蛋白多肽可以抑制造成高血压的血管紧张素转化酶(ACE)活性,显著降低肾血管性高血压大鼠的动脉血压。分子量6k-10kDa的成份对血管内皮细胞具有明显的促进增殖作用,即对血管损伤有一定的保护和修复作用。鱼胶原蛋白多肽在小鼠体内对D-半乳糖诱导的衰老有很好的抑制作用。可使小鼠血液和皮肤中的抗氧化酶SOD和GSH-Px的活性增强。提高抗氧化体系对过多的自由基的清除作用,提高小鼠皮肤组织中羟脯氨酸的含量。

郭瑶等也报道:鱼皮胶原蛋白多肽分别经10k、6k和2kDa的超滤膜粗分离,不同分子量范围的多肽组分对O2..·OH自由基的清除活性随分子量的减少而增大。

   陈栋军指出:胶原蛋白在胃内可覆盖在胃黏膜表面,能防止胃腔内H+扩散入胃黏膜上皮细胞内,保护胃黏膜免受高浓度H+的侵蚀,起到预防和治疗溃疡病的作用。


三、从若干重要应用看鱼胶原蛋白的发展趋势:

强筋壮骨方面的应用:

       研究表明,骨质疏松症是多基因调控、强遗传性、以低骨量和高骨折危险性为特点的疾病。有证据显示骨质疏松时存在胶原(尤其是Ⅰ型胶原)结构、含量及稳定性异常。骨质疏松的实质是合成骨胶原的速度跟不上需要,也就是说,新的骨胶原的生成速度低于老的骨胶原发生变异或老化速度。蒋挺大等人提出, 补钙应先补胶原蛋白, 摄入足够的胶原蛋白, 就会有正常的摄取钙质的能力, 而食物里所含的钙质基本上能接近人体对钙质的需要。因此,在维生素D供应足够的情况下,最好的补钙剂是结合了钙的胶原蛋白制剂。这样的补钙剂摄入人体后,消化吸收比较快,胶原蛋白的羟脯氨酸是将血液中的钙运输到骨细胞的运载工具。胶原蛋白则是羟基磷酸钙的粘合剂,使钙能较快达到骨骼部位而沉积。摄食胶原多肽可促进骨形成,增强低钙水平下的骨胶原结构,从而提高了骨强度,即达到预防骨质疏松症作用。如果将骨头当成钢筋混凝土,钙就相当于水泥,胶原蛋白相当于钢筋。单纯补钙并不能使骨头结实;过分补钙,甚至会导致肾结石异位钙化、动脉粥样硬化的发生。胶原多肽还可作新陈代谢促进剂使用,促进生物体胶原生物合成,改善随年龄增长导致的生物组织衰老和功能减退。胶原多肽还对关节炎症等胶原病具有很好的预防及治疗作用。根据2000至2005年日本功能食品的增加率和对今后的预测,增长最快的是改善关节功能和美肌的产品。我国胶原蛋白在此领域的应用只是初步开发,离像补钙那样普及还差距甚远。


美肌养颜方面的应用

胶原蛋白是皮肤组织的主要蛋白质成分,占真皮层的75%以上。皮肤中胶原以Ⅰ型和Ⅲ型为主, 它有很强的抗张性, 儿童的皮肤以Ⅲ型为主, 到了成年, 皮肤以Ⅰ型为主。 随着年龄的增加, 合成胶原蛋白的成纤维细胞合成能力下降, 若皮肤中缺乏胶原蛋白, 胶原纤维就会发生交联固化, 皮肤便会失去柔软、弹性和光泽, 发生老化松驰, 同时真皮的纤维断裂、汗腺及皮脂腺分泌减少, 使皮肤出现色斑、皱纹等老化现象。 另外, 面部的皮肤, 由于长期暴露在空气中,受到紫外线照射,引起皮肤受损,使胶原纤维丧失其生理性的弹回性能而变直,也会导致皮肤松驰,干裂。

以鱼胶原蛋白多肽为原料所开发的保健食品被誉为“吃的化妆品”,已有多种剂型:粉剂、片剂、冲剂和胶囊。主要用于弥补胶原蛋白流失,为皮肤、毛囊和指甲提供营养,延缓衰老防皱养颜,承托体态挺拔丰满。此方面产品在日本、美国占据很大市场,单一产品已可年销约5亿人民币,在我国香港、广州已有甚好的销售业绩。

       鱼胶原蛋白在食品方面的应用,除了用于功能性食品和保健品,还可用于改善肉类品质,作为食品包装材料,保护食品的的涂层材料,以及饮料澄清剂等。胶原蛋白有益于健康的多种功能和多样化的商品形式,使其在从粗级原料经高技术的分离纯化到最终开发应用的过程中可以提高技术附加值并形成一个庞大的产业群,潜藏着巨大的商机。我国在此领域有足够的优势,应会做大,不过会有一番优胜劣汰的竞争。但价格战的结局将促使大家醒悟过来,也许会像欧佩克一样走向联合。

二十世纪,杜邦公司以发明尼龙开辟了从尼龙袜到尼龙绳解决了穿用的耐用新材料时代。2003年,美国《财富》杂志请知名未来学家施瓦茨预测五十年后世界前十大企业。其中,中国有两家,即中美俄石化和中国生物科技。其预测的依据是中国和印度大量高龄人口的出现与崇尚从天然资源提取健康产品的传统,足以滋养将于2010年创立的中国生物科技公司。难道不可以预期,在二十一世纪,像鱼胶原蛋白这样的产品从作为食品添加剂进入厨房到医学组织工程材料的广泛应用领域里,开辟出天然保健产品的新时代吗?当前一些市场信息表明,某些世界500强的下属企业正热衷于从事鱼胶原蛋白产品的开发,而我们的风险投资家的眼光、体制和勇气当今仍然痴迷于股市、楼市炒作和等待保险的风险投资的到来。创业者除了政府的支持,剩下的就是自己的信心、不懈的努力和抓住发展的机遇。

作者:陈嘉彦

 


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