孟萌菲，李 博

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083)

膠原蛋白是動物源蛋白質(zhì)中含量最為豐富的蛋白質(zhì)，占總蛋白的25%—30%［1］。膠原蛋白中甘氨酸含量最高，占所有氨基酸的27%左右，其一級結(jié)構(gòu)為“Gly-X-Y”重復(fù)序列。脯氨酸和羥脯氨酸的含量也特別高，分別占14%左右，其中羥脯氨酸是膠原蛋白特有的氨基酸。此外，羥脯氨酸在維持膠原蛋白三螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面發(fā)揮著重要作用。目前已發(fā)現(xiàn)的膠原蛋白有29 種，其中I 型膠原蛋白含量最高，約占90%［1］。

膠原蛋白特有的三股超螺旋結(jié)構(gòu)使得膠原蛋白性質(zhì)十分穩(wěn)定，普通的加工溫度及短時的加熱處理均不能使膠原蛋白分解。因而，膠原蛋白不易被人體消化吸收，很難被人體充分利用。膠原蛋白經(jīng)蛋白酶水解為小分子量的膠原蛋白水解物后，三股超螺旋結(jié)構(gòu)遭到破壞，膠原蛋白穩(wěn)定性降低，使得膠原蛋白更容易消化吸收，其營養(yǎng)、功能特性等都得到了顯著的改善。膠原蛋白水解物營養(yǎng)及生理功能主要體現(xiàn)在以下方面:蛋白質(zhì)的營養(yǎng)功效，其體內(nèi)消化吸收率可達100%［2］;促進皮膚膠原蛋白生成;促進骨膠原蛋白生成;保護胃粘膜及抑制血壓上升等。

膠原蛋白能為皮膚再生提供需要的養(yǎng)分，促進皮膚修復(fù)，能為真皮層提供有力的支撐，從而使皮膚保持結(jié)實并具有彈性。膠原蛋白能夠減少面部皺紋，減輕皮膚的色斑與曬斑，從而使皮膚變得柔潤光澤［3］。近年來，膠原蛋白產(chǎn)品在歐美、日本等國風(fēng)靡，并被稱為“口服的化妝品”。人體從25 歲起，膠原蛋白每年以1.5%的速率開始流失，45 歲時流失膠原蛋白量約為30%［4］。因而，很有必要及時補充外源性膠原蛋白，來對抗機體膠原蛋白的自然流失。如果及時補充膠原蛋白，可使皮膚保濕、消皺與防皺。

近年以來，口服膠原蛋白是否有保健作用在網(wǎng)絡(luò)上引起了巨大的爭議。許多專家也隨之表示，口服膠原蛋白并不能改善皮膚狀態(tài);膠原蛋白是從豬皮、魚皮等食品加工廢棄物中提取而來，其營養(yǎng)價值較低，幾乎沒有美容功效。還有學(xué)者稱，膠原蛋白是動物源蛋白中品質(zhì)較差的蛋白，過多攝入膠原蛋白會給機體帶來很大的副作用［5］。本文綜述了口服膠原蛋白水解物對皮膚修復(fù)作用的研究進展。

1 膠原蛋白水解物在體內(nèi)的吸收利用

自19 世紀(jì)發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)以來，在很長一段時間內(nèi)人們普遍認(rèn)為蛋白質(zhì)在腸腔內(nèi)是完全水解成游離氨基酸然后被人體吸收的。但是后期有學(xué)者研究了蛋白質(zhì)在小腸內(nèi)的降解作用，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)在腸腔內(nèi)的降解產(chǎn)物并不完全是游離氨基酸，而是以二肽和三肽為主的寡肽。肽與氨基酸之間存在著相互獨立的轉(zhuǎn)運吸收系統(tǒng)。氨基酸的轉(zhuǎn)運逆濃度梯度進行，是主動轉(zhuǎn)運的過程，轉(zhuǎn)運的動力來源于Na+濃度梯度。肽在小腸的轉(zhuǎn)運主要有四種方式［6］:一是依照濃度梯度進行的被動擴散;二是由PepT-1 載體調(diào)節(jié)的主動轉(zhuǎn)運(主要是二肽和三肽);三是通過小腸上皮細胞間的緊密連接進行的細胞旁路轉(zhuǎn)運;四是通過小腸上皮細胞的囊泡進行的轉(zhuǎn)胞吞作用(10 肽以上的寡肽以及蛋白質(zhì))。肽在小腸內(nèi)的吸收受到很多因素的影響，而分子量是其中最重要的一個影響因素。膠原蛋白經(jīng)酶水解生產(chǎn)小分子量的膠原蛋白肽，也可以經(jīng)由上述肽吸收轉(zhuǎn)運路徑進入血液循環(huán)，從而被人體吸收利用。

Koji Iwai 等人［7］鑒定了人口服膠原蛋白水解物后血液中膠原蛋白肽的種類，試驗中膠原蛋白來自豬皮、雞爪和軟骨，健康的志愿者禁食12 h 后，口服9.4—23 g膠原蛋白水解物。實驗前測定血液中含Hyp 的肽含量，口服1—2 h 后其值達到最大值(20—60 nmol/mL)，口服后4 h 其值為最大值的一半。血清和血漿中含量最多的膠原蛋白肽被鑒定為Pro-Hyp，同時也存在一定數(shù)量的Ala-Hyp、Ala-Hyp-Gly、Pro-Hyp-Gly、Leu-Hyp、Ile-Hyp and Phe-Hyp。日本學(xué)者［8］研究了低分子量膠原蛋白水解物(LMW-CH)的吸收機制，給小鼠喂食14C 標(biāo)記Pro 和14C 標(biāo)記Gly-Pro-Hyp 的LMW-CH，小鼠在攝入LMW-CH 后3 h，血漿中的LMW-CH 濃度就達到峰值。LMW-CH 以肽的形式被吸收進血液?？诜﨤MW-CH 后2—6 h，14C 標(biāo)記的Gly-Pro-Hyp 三肽分布至全身各主要器官。口服14 d 后，皮膚中的放射水平仍高達70%。對小鼠皮膚水解并分析表明，其皮膚中的Gly-Pro-Hyp 三肽就是來自雞爪的膠原蛋白三肽。

2 口服膠原蛋白水解物對皮膚修復(fù)作用的研究進展

2.1 對人真皮成纖維細胞生長的促進作用

Postlethwaite AE 等［9］研究了人體真皮成纖維細胞對Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型膠原蛋白及膠原蛋白水解物的趨藥性，體外研究結(jié)果表明，三種膠原蛋白及其水解物均能誘導(dǎo)真皮成纖維細胞的生長。而且經(jīng)膠原酶降解或人工合成的含羥脯氨酸的二肽或三肽，也能誘導(dǎo)真皮成纖維細胞的生長。已有研究表明，在損傷及炎癥組織部位，膠原蛋白降解并重新合成。因此，膠原蛋白或膠原蛋白水解物可能通過誘導(dǎo)成纖維細胞的生長，修復(fù)受損組織。Hiroki Ohara 等［10］利用體外培養(yǎng)人體真皮成纖維細胞的方法，研究膠原蛋白肽對真皮細胞外基質(zhì)成分和細胞增殖的影響。在多組膠原蛋白肽的試驗中，200 nmol/mL 的Pro-Hyp 可使細胞增殖速度提高1.5 倍、透明質(zhì)酸合成速度提高3.8 倍、透明質(zhì)酸合成酶2 (HAS2)的mRNA 水平提高2.3 倍，提示膠原蛋白肽Pro-Hyp 可通過激活HAS2 的轉(zhuǎn)錄，刺激成纖維細胞有絲分裂和透明質(zhì)酸合成。

2.2 對小鼠皮膚損傷的修復(fù)作用

Yongliang Zhuang 等［11］研究了水母膠原蛋白和膠原蛋白水解物對UV 誘導(dǎo)的小鼠皮膚光老化的影響，結(jié)果表明，膠原蛋白(JC)和膠原蛋白水解物(JCH)能夠減輕UV 誘導(dǎo)后抗氧化因子的異常變化，能夠保護UV誘導(dǎo)的皮膚脂質(zhì)和膠原蛋白的損傷，而且，神經(jīng)酰胺和粘多糖的變化也得到恢復(fù)。JC 和JCH 在體內(nèi)具有抗氧化和修復(fù)內(nèi)源性膠原蛋白合成等作用。而且，小分子量JCH 的作用高于JC。這些結(jié)果表明，JCH 可作為一種天然抗光老化劑應(yīng)用于化妝品或食品行業(yè)。Tomoko Okawa等［12］研究了口服膠原蛋白三肽對丙酮誘導(dǎo)的皮膚干燥和瘙癢的影響，結(jié)果表明膠原蛋白三肽(CTP)提高了體外培養(yǎng)的人體真皮纖維細胞數(shù)量和小鼠皮膚透明質(zhì)酸的含量?？诜﨏TP 后，丙酮誘導(dǎo)的小鼠皮膚TEWL 值、抓撓行為均有顯著地減少，表皮神經(jīng)生長也受到抑制。定量PCR 分析和免疫組織化學(xué)研究表明，CTP 廢除了丙酮誘導(dǎo)的神經(jīng)生長因子NGF 的增加和Sema3A 水平的增加。Chisato Oba 等［13］研究了膠原蛋白水解物對UVB 誘導(dǎo)的無毛小鼠表皮屏障因子和皮膚彈性流失的影響，并以酪蛋白水解物作為對照。對照組小鼠進行單劑量UVB輻射，結(jié)果導(dǎo)致表皮屏障因子功能紊亂，而服用膠原蛋白水解物的小鼠TEWL 和表皮厚度顯著減小，角質(zhì)層含水量顯著增加。重復(fù)UVB 輻射的對照組小鼠，皮膚的彈性和真皮透明質(zhì)酸(HA)的含量減少。然而服用膠原蛋白水解物的小鼠，顯著抑制了TEWL 的增加和角質(zhì)層含水量的減少，改善了皮膚的彈性和HA 的含量。

2.3 口服膠原蛋白水解物在臨床實驗上的研究進展

日本某公司［14］實驗結(jié)果表明，口服高劑量魚膠原多肽粉組(4 g/d)的女性眼下皮膚抵抗皺紋形成能力及濕度在實驗結(jié)束時得到了顯著改善;口服低劑量魚膠原多肽粉組(2 g/d)的女性前臂皮膚濕度在實驗結(jié)束時也得到了顯著的提高;口服高、低劑量膠原多肽粉組的女性皮膚彈性、活性在第4w 也都得到了改善。美國學(xué)者Skovgaard［15］等研究了口服魚膠原蛋白水解物對100名絕經(jīng)后女性皮膚的作用，實驗采用隨機雙盲、安慰劑對照。實驗結(jié)果表明，和服用安慰劑組的志愿者相比，口服魚膠原蛋白水解物的志愿者前額、口周和眼周皺紋有明顯的減輕，色斑、松弛、黑眼圈和整個面部狀況都有顯著改善(P＜0.05)。口服魚膠原蛋白水解物志愿者皮膚密度也有非常顯著的提高(P＜0.000 1)。因而，口服魚膠原蛋白水解物明顯改善皮膚結(jié)構(gòu)、狀況，提高皮膚的堅實度。日本學(xué)者Matsumoto 等［16］初探了I 型魚膠原蛋白水解物對皮膚的改善作用，選用25 名皮膚粗糙干燥的志愿者，口服魚膠原蛋白水解物6w 后(5 g/d)，臉頰部位的皮膚水分含量明顯提高，頸部背面和前臂的水分含量也明顯提高，臉頰處皮膚的彈性、柔韌性、光滑度、皺紋都有了顯著改善。實驗結(jié)果表明，口服膠原蛋白水解物對皮膚的改善程度高達到60%—100%。

Proksch E 等［17］研究了口服膠原蛋白補充劑對婦女皮膚生理性能的影響，實驗采用雙盲、安慰劑對照。隨機選取35—55 歲婦女69人，每天服用2.5 g 膠原蛋白水解物或5.0 g 安慰劑，持續(xù)8w，每組23人。檢測結(jié)果表明，所有服用膠原蛋白水解物組皮膚彈力顯著提高，隨后4w 的跟蹤實驗發(fā)現(xiàn)，老年婦女皮膚彈力顯著提高。其它指標(biāo)變化不明顯，且膠原蛋白水解物對人體無副作用。

3 口服膠原蛋白產(chǎn)品的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望

在美國和歐洲，膠原蛋白水解物一直使用于藥物和食品中。美國FDA 和其它監(jiān)管機構(gòu)認(rèn)可所有水解膠原蛋白產(chǎn)品為“普遍認(rèn)為安全的”。近年來的體外實驗、動物實驗和臨床研究顯示，水解膠原蛋白具有明顯改善皮膚狀況的作用。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多肽，甚至在面部注射膠原蛋白多肽以改善皮膚，減少皺紋。日本厚生省已將膠原食品作為“健康食品”推向市場。

有媒體報道稱［1］，2001—2009年，全球膠原蛋白需求量年均增長率超過17.25%;中國2006年消費膠原蛋白約為3 000t，2009年則達到8 000t，專家預(yù)計2015年國內(nèi)膠原蛋白需求量有望達到2萬t，年均增長率可能高達23.47%。隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，中國消費者對生活品質(zhì)的追求不斷加深，市場對膠原蛋白的需求日益增加。

目前口服膠原蛋白水解產(chǎn)物的臨床研究還不普遍，面對公眾對口服膠原蛋白水解物產(chǎn)品的質(zhì)疑，還需進行更多的基礎(chǔ)科學(xué)研究，以便闡明口服膠原蛋白水解物在體內(nèi)的的吸收代謝機制，及改善皮膚狀況的作用機理，進一步評估口服膠原蛋白水解物的安全性和有效性。

［1］王海燕，劉愛青.水解膠原蛋白在皮膚中作用的研究進展［J］.中國食品添加劑附錄:240-243.

［2］廖群，王利，李詒光.海洋膠原蛋白活性肽的研究進展［J］.肉類研究，2009，122(4):79-84.

［3］成曉喻，等.膠原與膠原多肽的結(jié)構(gòu)、功能及其應(yīng)用研究現(xiàn)狀［J］.肉類研究，2011，25(12):33-39.

［4］傅燕鳳，沈月新.談魚皮膠原蛋白的利用［J］.食品研究與開發(fā)，2004，25(2):16-18.

［5］項丹平.口服膠原蛋白美容不靠譜 營養(yǎng)價值還不如雞蛋牛奶［N］.中國婦女報，2013/7/15/第B01 版.

［6］Daniela R，Daniel M，Gianfranco G，et al.The (193-209)17-residues peptide of bovine β-casein is transported through Caco-2 monolayer ［J］.Mol.Nutr.Food Res，2010，54:1428-1435.

［7］Iwai K，Hasegaw T.Identification of food-derived collagen peptides in human blood after oral ingestion of gelatin hydrolysates［J］.J Agric Food Che，2005，53:6531-6536.

［8］Watanabe-Kamiyama M，Shimizu M，Kamiyama S，et al.Absorption and effectiveness of orally administered low molecular weight collagen hydrolysate in rats ［J］.Food Chem，2010，58:835-841.

［9］Postlethwaite AE，Seyer JM，Kang AH.Chemotactic attraction of human fibroblasts to type I，II，and III collagens and collagen-derived peptides.Proc Natl Acad Sci USA，1978，75:871-875.

［10］Ohara H，Matsumoto H，Ito K，et al.Comparison of quantity and structures of hydroxyproline-containing peptides in human blood after oral ingestion of gelatin hydrolysates from different sources ［J］.J Agric Food Chem，2007，55:1532-1535.

［11］Zhuang YL，Hou H，Zhao X，et al.Effects of Collagen and collagen hydrolysate from Jellyfish (Rhopilema esculentum)on mice skin photoaging induced by UV irradiation ［J］.J Food Sci，2009，74(6):183-187.

［12］Okawaa T，Yamaguchia Y，Takadaa S，et al.Oral administration of collagen tripeptide improves dryness and pruritus in the acetone-induced dry skin model ［J］.J Dermatol Sci，2012，66:136-143.

［13］Oba C，Ohara H，Morifuji M，et al.Collagen hydrolysate intake improves the loss of epidermal barrier function and skin elasticity induced by UVB irradiation in hairless mice ［J］.Photodermatol Photoimmunol Photomed，2006，2013，29:204-211.

［14］Toyo Science Corp.Maruha fish collagen WP ［EB/OL］.［2010-05-15］.http://wenku.baidu.com/view/2afe70ea551810 a6f52486f5.html.

［15］Skovgaard GRL，Jensen AS，Sigler ML.Effect of a novel dietary supplement on skin aging in post-menopausal women ［J］.Eur J Clin Nutr，2006，60:1201-1206.

［16］Matsumoto H，Ohrar H，Ito K，et al.Clinical effect of fish type I collagen hydrolysate on skin properties ［J］.ITE Lett Batter New Technol Med，2006，7(3):386-390.

［17］Proksch E，Segger D，Degwert J，et al.Oral supplementation of specific collagen peptides has beneficial effects on human skin physiology:a double-blind，placebo-controlled study ［J］.Skin Pharmacol Physiol，2014，27:47-55.