酶解技术提取动物组织中的胶原蛋白及其肽的研究进展

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(1.南京农业大学食品科技学院,江苏南京 210095;2.江苏省农业科学院农产品加工所,江苏南京210014)

胶原蛋白(简称胶原)一般存在于哺乳动物的肌腱、韧带、软骨、皮肤与一些结缔组织中,其具备独特的三股超螺旋生物构造,是一类理化性质稳定的功能性蛋白质[1]。目前工业上制备胶原大都是从牛、猪这些陆生哺乳动物的皮、骨等部位提取[2]。胶原蛋白肽(简称胶原肽)是分子量比胶原更小的蛋白质,有较强的消化吸收性,因此有利于人体小肠的消化与吸收[3]。胶原的特殊理化性质与生物结构,使其具有很高的营养特性与加工性能,所以有关胶原方面的研究正在被越来越多的研究者青睐。

目前胶原及胶原肽提取的方法有:酸提取法、碱提取法、热水浸提法、中性盐水解法、酶解提取法等[4],每个方法都各有其优缺点。迄今为止,酶解提取法是应用最广泛、较为温和、且能较好地保留样品的生物活性的方法[5]。胶原及胶原肽的需求量在逐年增长,所以关于胶原及胶原肽提取技术的优化和原材料的安全性,最终产物的纯度和提取率等问题将成为近年来的研究热点。为了加强人们对于胶原及胶原肽的了解,并为后期研究者提供相关资料,本文对酶法提取胶原及胶原肽的研究进行相关综述。

1 胶原及胶原肽的性质和功能

1.1 胶原性质及功能

胶原是一种乳白色、不透明、无支链的功能性纤维蛋白质,它并不是特指某一个蛋白质的名称,而是一个庞大的蛋白质家族的统称,胶原的生物结构因原材料的种类、族系及组织的不同而各异。如今胶原的提取已经从陆生哺乳动物逐步转向海洋水产生物[6],Raftery等[7]通过实验得到三文鱼皮(海洋)中提取的胶原可替代从牛腱(哺乳动物)中提取的胶原,且三文鱼皮中提取的胶原有利于伤口愈合和皮肤修复,海洋胶原的深入研究与综合利用,不仅有助于缓解海洋废弃鱼料对环境产生的负担,还可增加胶原提取技术的原材料种类。

表1 常见胶原种类Table 1 Common types of collagen

蛋白质一般是双螺旋结构,而胶原是三螺旋结构,其氨基酸组成主要是甘氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸,其中羟脯氨酸是胶原的特色氨基酸[8]。特殊的结构造就胶原有异于其它蛋白质的性质,包括低免疫原性、生物相容性、止血性和可生物降解性等[9],普遍的加工温度和短暂的加热时间均不能使其分解,从而消化吸收较为困难、人体利用率低,但水解后吸收利用率可得到大幅度提高,且有助于食品中其它蛋白质的吸收。目前胶原方面的研究日趋增多,且国内外相关实验也逐渐成熟,已发现了至少27种的胶原类型,胶原种类名称因分类标准不同而异。根据它们在体内的分布特点,可将胶原分成间质型胶原、基底膜胶原和细胞外周胶原[10-11];根据胶原蛋白功能的不同,通常把Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅺ、XXIV、XXVII型胶原称为成纤维胶原,其余的称为非成纤维胶原,见表1[12-13]。

1.2 胶原肽的性质及功能

根据食品安全国家标准GB 31645-2018规定富含胶原的新鲜动物组织在水解到一定程度后,分子量在10 kDa以下时,称为胶原肽[14]。胶原肽是由胶原衍生出来的物质,也称为水解胶原,其拥有胶原所有的性质,还有多于胶原的特性:易透皮、抗氧化、抑菌、无凝胶属性和降血压;它与其它蛋白多肽的显著区别在于脯氨酸和羟脯氨酸的含量明显居高[15]。Cosgrove等[16]通过研究美国中年妇女膳食营养素摄入量与皮肤老化的关系,可得胶原肽具有延缓皮肤衰老,维持皮肤弹性,改善皮肤状态等奇效。胶原肽不仅局限于美容护肤方面的使用,还在医疗器械、医学药品、食品(包含保健品)等行业有一席之地,荣称为“皮肤的软黄金”,可加速骨骼正常发育,提高骨骼坚固性,减少骨质增生的几率,学者还在不断挖掘它的潜在价值[17-18]。

2 酶提胶原的原材料

2.1 原材料的种类

胶原向来都是“工业宠儿”,深受广大消费者的青睐,许多研究者也因其功能强大而投身研究中。为了得到安全性和纯度都高的胶原,同时能提高提取效率,研究者正在不断探索,寻找适宜的生物材料,因此有关酶提胶原的原材料种类正在扩充中。目前常用于酶提胶原的原材料主要有以下几种:食用陆生哺乳动物皮肤、骨骼、内脏;可食水生动物鱼皮、鱼鳞、鱼骨、鱼肉等(海洋生物相对于陆生哺乳动物具有明显的优势,原料来源丰富低廉,鱼皮、骨头、鳍、头、内脏、鳞片等鱼类加工废弃物“变废为宝”);家禽副产物的综合利用:鸡、鸭、鹅的骨头、皮、毛和蛋壳膜;生物技术及医学应用中常用原材料有猪皮、鼠皮、鸭皮、蛙皮、鸟脚、牛跟腱等[19-20]。

胶原在不同种类的生物组织中分布位置是不同的,且长度也与原材料密切相关。以前工业中使用的胶原多是从牛、猪等陆生哺乳动物的皮肤中获得[21],如今随着研究技术的提高与不断的创新,已逐渐将研究方向转向水生动物领域[22]。由于我国海洋占地面积很大,海洋资源相对较雄厚,因此在水产品加工过程中会产生繁杂大量的下脚料,比如鱼头、鱼皮、鱼鳞、鱼骨等,这些废弃物大约占鱼体总量的50%～70%,能将其“变废为宝”是一项意义非凡的工程[23-24]。

2.2 原材料的预处理过程

从生物体中进行酶提胶原,所用到的生物材料中的脂肪、钙质、非胶原成分与其它杂质的存在会影响胶原的纯度,降低胶原的整体提取率[25]。因此在对生物材料进行酶提胶原的工艺之前,必须对其进行预处理过程。不同种类的生物材料,其所用到的预处理工艺过程和试剂均不相同,主要有以下几个类别:

2.2.1 动物骨

2.2.1.1 脱脂 相关资料显示脱脂不彻底的原材料(脂肪含量大于1%)会引起胶原产品的腥味较重,保质期大大缩短,影响成品的风味和质量[26]。刘丽莉等[27]通过将流动水清洗后的碎骨料采用有机溶剂静置浸泡脱脂和乙醚低温回流脱脂这两种常用方法进行脱脂,发现使用第一种方法(正己烷、石油醚及乙醚三种溶剂)进行实验,虽然脂肪的残油率下降幅度较大,但总耗时长达48 h,而采用乙醚低温回流脱脂,脱脂效果相当明显,可以使残油率降低至0.05%,因此最终选择低温乙醚回流脱脂方法。

2.2.1.2 脱钙 动物骨骼组织是一种坚硬的结缔组织,在脱钙过程中,选取的方法要保证充分除去钙质,且尽量减少脱钙液对组织和细胞成分的损害,使用频率较高的方法有[28]:螯合剂脱钙,利用有机螯合剂能与金属离子结合的特点,被用作脱钙剂,其中10%与13%EDTA脱钙液因配制简便和操作快捷而广泛运用于工业生产中;单纯酸或复合酸脱钙,使用的酸有盐酸(15%～20%)、甲酸(5%～50%)、硝酸(8%～10%)、硫酸和三氯乙酸,其中硝酸与甲酸是工业生产者的偏爱;有相关研究表明当超声波辅助脱钙技术超声波功率为220 W、超声波频率为25 kHz、超声波处理时间为0～6 h为最佳处理条件;低温-微波脱钙技术的关键控制点在于温度和微波参数,实验温度需控制在15 ℃左右,使用的微波是一种高频电磁波,频率为300～300000 MHz,波长为1 mm～1 m[29-30]。

2.2.2 动物皮

2.2.2.1 脱脂 动物皮脱脂方法主要包含四种:酶解法:王萌萌[31]以林蛙皮为原料,用浓度为5%的脂肪酶进行脱脂,脱脂效果显著,最终提取的胶原结构完整,胶原提取率最高达到80.1%;复合盐溶液与脂肪酶联合脱脂法:马艳等[32]将脂肪酶、NaHCO3与NaCl复合盐溶液成功应用于鸡翅脱脂研究中,分别进行了三组实验(碱性脂肪酶作用、复合盐溶液作用、酶+理化方法作用),发现使用复合盐溶液与脂肪酶联合脱脂的效果较好,脱脂率可达到70.88%;脱脂液法:脱脂液是由Na2CO3配成的浓度为5%～10%的溶液,容易制备但需提前配制备用;有机溶剂萃取法(正己烷等)。

2.2.2.2 去除皮中的非胶原及色素成分 一定浓度的NaCl溶液和异丙醇溶液可有效去除原料中杂蛋白成分,刘霞等[33]将新鲜猪皮去掉皮下脂肪后,用10%的NaCl在室温条件下浸泡12 h以除去盐溶性蛋白,结果表明酶提猪皮胶原显现较好的结构完整性;动物皮中的色素成分的去除也是前处理的必要步骤,一般在室温条件下使用NaOH浸泡几小时可除去。

2.2.3 水产动物的皮、骨、鳞、肌肉等 胶原广泛存在于水产动物的皮、骨、鳞、肌肉等部位,鱼鳞和鱼皮中胶原含量丰富,鱼鳞胶原占鱼鳞总蛋白的10%～40%,且其脂质含量较少;鱼肉中的胶原含量匮乏,研究显示只占总蛋白的3%[34]。水产动物除了胶原,还含有少量非胶原成分和脂肪。从其中提取胶原的研究正在如火如荼地进行,它的预处理工艺也在不断摸索和优化中。

目前水产生物的脱脂技术主要可分为四种:物理法(压榨法、离心法、超声波法、超临界二氧化碳萃取法和乳化法)、化学法(有机溶剂萃取法和碱皂化法)、酶法和复合法[35]。丁浩宸等[36]用有机溶剂乙醇对南极磷虾肉糜进行脱脂试验,得到南极磷虾肉糜的脱脂率为97.76%,在有些情况下,将有机溶剂进行复配使用,会得到更好的脱脂效果;化学法中的碱性皂化法多用于工厂生产,但有研究显示此方法加入碱性物质量如果过多,会导致鱼类组织破坏和蛋白质变性[37];许庆陵等[38]使用酶法对鲢鱼肉进行脱脂,最终脱脂率达到98.11%,酶法作用条件较为温和,可有效地去除脂肪。方法之间无优劣之分,在实际的生产中,需要综合考虑原料的种类、作用时间、作用部位、成本等因素,选择合适的脱脂方法。除去水产生物中的杂蛋白的方法主要有三种:搅拌浸泡处理法、超声波辅助分离法、浸灰法。搅拌浸泡处理法需要不停搅拌,耗时耗力耗能,且会产生大量的废水,不利于后期胶原蛋白的提取,几乎已被淘汰;浸灰法相比于其他方法来说,耗时较长,但这种方法可最大限度地去除鱼皮中的脂肪和杂蛋白。超声波辅助碱法,在低温下能提高效率,使得鱼类组织中的杂蛋白快速分离,达到较好的除杂效果[39-40]。综合以上,在条件允许的情况下,超声波辅助碱法是比较有效,且有利于保护产物生物活性的方法。

3 胶原及胶原蛋白肽的检测

在对酶提胶原技术进行大量研究的同时,也应对酶提产物-胶原和酶解胶原产物-胶原肽的性质方面做一些相应的研究。对于胶原和胶原蛋白肽的性质检测是重要的步骤,这样才能保证最终产物符合国家标准。对比国内与国际的胶原检测项目相关标准,可得物理性能检测基本相同,但对胶原的生化特性的检测方面,国际标准要相对严格许多。

3.1 胶原性质检测

3.1.1 纯度检测 目前的实验中多采用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)来测定胶原的纯度及分子量。也可通过分光光度计测定胶原中羟脯氨酸含量来计算所提取的胶原纯度,羟脯氨酸仅存在于胶原、弹性蛋白、伸展蛋白中,约占氨基酸含量13%,可以通过测定胶原中羟脯氨酸含量来间接得到胶原的分子量,以确定胶原的纯度。张艳艳等[41]采用鸡胸软骨为原料,以酶法提取其中的胶原,通过SDS-PAGE电泳,结果显示胶原含有一条较粗的α带和一条较细的β带,氨基酸分析得羟脯氨酸为99残基/1000氨基酸残基,因此证明提取到的胶原为纯度较高、且活性较强的II型胶原。

3.1.2 结构完整性检测 从动物体中提取胶原所用的方法不同,那么所得胶原的种类有可能会不同。胶原有一个很重要的指标是其结构的完整性,万刚涛等[42]以红鳍东方鲀鱼为原料,分别采用酸提取法和酶提取法来提取其皮中的胶原,将所得胶原分别经紫外光谱分析、傅里叶红外光谱分析和SDS-PAGE电泳测定,确定两种提取方法得到的胶原均符合Ⅰ型胶原蛋白的特征,结构具有完整性。

3.1.3 溶解性检测 酶提胶原的溶解性是其重要的功能特性之一,影响因素复杂繁多,需要测定水溶性和酸溶性,可用氮溶解指数(nitrogen solubility index,NSI)来表示。有研究表明采用酶解技术提取胶原,其溶解性和乳化性会得到显著的提高,胡建平等[43]以鱼鳞为原料,利用胃蛋白酶在酸性(乙酸、盐酸、柠檬酸)条件下酶解得到胶原,对其进行性质检测,可得出胶原的溶解性均很好。曾庆祝等[44]通过比较不同方法从鱿鱼皮中提到的胶原的水溶性和酸溶性,结论为热水法和酶法提到的胶原的水溶性和酸溶性均好于酸法。

3.1.4 降低抗原性 低抗原性是胶原的特性之一。李晓辉等[45]关于超高压及酶解两种方法处理虹鳟鱼过敏原Ⅰ型胶原蛋白的对比实验,结果表明经超高压处理后,Ⅰ型胶原抗原性随着压力的升高呈现先降低后上升的趋势,超高压处理条件最优化时得到的Ⅰ型胶原抗原性降低42.66%;采用胰蛋白酶可使Ⅰ型胶原抗原性消减97.69%。表明使用酶处理胶原对降低抗原性更为有效。

3.2 胶原肽性质

胶原肽的吸油性、乳化性、吸水性、保水性、起泡性及泡沫稳定性是其用于工业生产中需要衡量的重要特性。如胶原肽的吸水性与保水性可应用于女性美容、医美治疗、化妆品行业;胶原肽的乳化性和起泡性可用做啤酒、罐头、起泡性饮料等。

3.2.1 吸油性 胶原肽的吸油性是其特性之一。贾冬英等[45]总结不同研究者的实验成果,将胶原肽、大豆脱脂粉、大豆浓缩蛋白及大豆分离蛋白四种蛋白质产品进行吸油性对比,可得出均是用离心法测得的吸油性,胶原肽的吸油性为1.37 mL/g,大豆脱脂粉的吸油性为0.80 mL/g,大豆浓缩蛋白的吸油性为1.01 mL/g,大豆分离蛋白的吸油性为1.20 mL/g。当然不同研究者的操作可能存在差异,如所用油脂类别、离心时间和温度等,但由结果可看出胶原肽的吸油性明显更高。

3.2.2 乳化性 胶原肽的乳化性目前实验中多使用离心法测定。瞿叶辉等[46]对马面鱼骨胶原多肽粉功能性质进行相关研究,比较不同分子量多肽及酪蛋白磷酸多肽乳化性能随离心转速的变化，发现小分子多肽的乳化性降低,大分子多肽及酪蛋白磷酸多肽的乳化性几乎没有发生变化。因此测定胶原肽的乳化性时,应当将离心转速控制在一定的范围内,转速不宜过高。

3.2.3 水合性质 包含吸水性和保水性两种特性。有相关研究表明酶法提取的胶原的吸水性大于热力法提取,但是热力法提取的胶原的保水性大于酶法提取[47]。关于胶原肽的吸水性和保水性要选用一个物质(酪蛋白、甘油)进行对比,然后用测定水分含量的方法测定得出胶原肽的水合性质。

3.2.4 起泡性及泡沫稳定性 起泡性是指胶原肽产生泡沫的能力,泡沫稳定性则是泡沫保持稳定的能力。起泡性在以往实验中多是采用均质设备,设定的时间与转速和原料息息相关,由均质停止时泡沫的体积可得出起泡性。泡沫稳定性则是需要在相同条件下测量多组起泡性的值,衡量泡沫稳定性。

3.3 酶提技术产物纯化

可用于胶原的纯化方法包含盐析法、离心法、电泳法、透析法和色谱法,其中盐析法、离心法和电泳法这三种方法是最常用的。实际生产中比较建议采用两种及以上方法混合使用,单使用一种方法对胶原无法达到完全的分离纯化。盐析法一般采用高浓度NaCl;离心法常选用制备型低温超速离心机;电泳法多采用十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳法(SDS-PAGE),该法既可用于胶原蛋白的分离纯化,还可用来测定胶原蛋白分子的相对分子质量。有研究者[48]用破碎、酶解、盐析三步法提纯苏尼特羊骨骼I型胶原蛋白,先去除骨头中的非胶原物质,然后向沉淀中加入10%的胃蛋白酶,在4 ℃的条件下消化24 h,以14000 r/min离心40 min。弃沉淀向上清液中加NaCl,使它终浓度达到0.9 mol/L,静置过夜,再离心,得到沉淀Ⅰ型胶原蛋白,从而达到纯化的目的。通过SDS-PAGE法进行验证实验所得产物,由电泳图可清晰得出是SDS-PAGE纯度级别的Ⅰ型胶原蛋白,所以可得通过此方法的酶提产物纯度相对较高。

4 酶提胶原优化工艺及辅助技术

4.1 酶的种类

酶的选择对于胶原的提取是至关重要的,目前完全工业化的酶主要是微生物酶(酸性蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶及复合酶)、植物蛋白酶(菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶及木瓜蛋白酶)、动物蛋白酶(胃蛋白酶、胰蛋白酶、动物蛋白水解酶)和风味复合酶。孟昌伟等[49]把鮰鱼骨作为原料,用碱性蛋白酶和风味蛋白酶对其进行分步酶解制备骨胶原肽,探究这两种酶的最佳酶提工艺条件。实际生产中,比较常用到的是胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、胰蛋白酶。微生物蛋白酶与动物蛋白酶和植物蛋白酶相比有溶解性好、活力高的特点，且对蛋白质作用强烈,适合对蛋白质进行较深程度的水解。酶提胶原技术所选取的酶要具有专一性,针对不同的底物,需要选择合适的酶,且其不会随着反应的进行变性而产生异味。当发现使用单一酶无法达到预期效果,那么则要考虑采用复合酶系的方法进行实验[50]。

4.2 其它因素

酶解提取胶原的过程中,为了得到纯度更高的胶原和提高整体的提取效率,还有一些因素也在考虑范围内。酶的种类选取是第一步且是最为重要的一步,但酶的添加量、酶解温度、酶解pH、酶解时间、料水比等因素也必须严格控制。王萌萌等[51]在林蛙皮胶原蛋白的提取过程中,直接选定了胃蛋白酶作为本次实验的酶,然后采用单因素法控制实验条件,设计了一个四因素三水平的实验,选定酶用量、作用时间、pH、料液比四个因素,最终通过结果分析得出用胃蛋白酶水解林蛙皮制备胶原蛋白的最佳酶解工艺条件为:加酶量0.3%、酶解时间36 h、料液比1∶50 g/mL、pH2.0,在此条件下胶原蛋白提取率最高达到80.1%。关于酶的选择是一个实验成败的关键性因素,所以往往需要先选定3～4个酶,然后通过实验确定最为适合的酶,酶的选择和酶的价格及所要作用的原材料密切相关。任萌等[52]研究了关于酶法提取鸡蛋壳膜胶原蛋白的工艺,先选定了胃蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶，对它们进行正交实验分析,并考察了pH、时间、酶用量对蛋壳中胶原蛋白提取率的影响,最终实验结果显示，采用木瓜蛋白酶、pH4.0、酶用量6%、酶解时间5 h条件为最优工艺路线,胶原蛋白平均提取率为0.91%。

4.3 酶提胶原及胶原肽的辅助技术

随着酶制剂工业和食品产业的快速发展,国内外学者也在逐步探索有关各种酶应用的机理及它们在食品各大领域的使用。人们发现酶提技术反应温度低,反应速率快,无环境污染,蛋白纯度高,理化性质稳定且易于人体的消化,是近年来国际上普遍认可的最先进的生产方法,但酶解技术也存在一定的缺陷,所以动物胶原的提取一般采用复合法,通过一些辅助技术与酶法结合,可有效提高胶原蛋白提取率和胶原及胶原肽的纯度。

4.3.1 超声波辅助技术 超声波是一种在酶提技术前提下,通过外加物理场来提取原材料中的胶原的方法。超声时间对于超声波处理技术起决定性的作用,张晓洁等[53]用超声辅助提取兔皮胶原并研究其理化性质,得出结论在超声功率45%(总功率650 W),频率20 kHz,超声时间25 min条件下,其提取率比相同条件下常规酶解提高20%。超声波技术是一种快速且能较好粉碎样品的物理辅助方法,有利于提高后期酶提的效率及酶提产物的得率。

4.3.2 超高压辅助技术 超高压技术可用于辅助酶法进行动物骨的胶原提取,属于一种非热力加工技术,通过控制时间、压力、温度,能够降低胶原的抗原性,基本不改变所选用酶的pH。李晓辉等[54]将超高压处理的样品和未经超高压处理的样品进行对照实验,得出压力的升高对于虹鳟鱼I型胶原的分子质量基本没有影响,而且有助于降低胶原的抗原性。

4.3.3 微波辅助技术 微波技术是利用微波对细胞的辐射作用、破壁功效和较强的局部加热作用,可以将胶原的三维螺旋结构松散化,为后续酶解反应提供更多的酶解位点,使得胶原更易溶出。冯远[55]关于微波辅助酶法提取草鱼鱼鳞胶原的工艺研究,分析了微波处理时间对草鱼鱼鳞胶原酶解法提取的辅助效果，实验中得出微波处理20、40、60 s草鱼鱼鳞胶原提取率与单独使用酶解法比较均得到了提高,且提取的时间也明显缩短。实验所得到的最适工艺条件是:微波功率400 W、微波温度50 ℃、处理40 s、而后酶解2 h,胶原蛋白的提取率可高达55.47%。微波处理时间可影响胶原提取率,过短会导致破壁效果不佳,过长会导致胶原提取不完全或大量损失[55]。

4.3.4 微射流辅助技术 微射流是一种高压均质技术,是在超高压的压力作用下,对流体混合物料进行强烈剪切、压力瞬间释放、高频振荡等综合机械力,从而达到较优的超微化、微乳化和均一化效果。目前使用的多是动态高压微射流技术,但该技术并没有大量投入使用,仍然在不断尝试当中,这是一种特殊形式的超高压均质技术,它可对蛋白酶的活性及构象产生影响,从而提高酶的活性[56]。

4.3.5 高压脉冲电场辅助技术 高压脉冲电场技术是隶属于高压电场技术,是一种非热处理技术,通过高压脉冲电源在两个电极之间形成脉冲电场,然后对两电极间的物料反复施加高电压的短脉冲进行处理。姜薇等[57]使用高压脉冲电场技术辅助胃蛋白酶的方法提取鹿托盘胶原蛋白,本次实验的最佳提取条件为:胃蛋白酶添加量2%、脉冲数8、电场强度20 kV/cm,该条件下鹿托盘胶原的提取率可达73.27%,与普通酶法相比,高压脉冲电场辅助提取胶原的得率提高了10.34%,且较为省时。

5 胶原及胶原肽的应用

5.1 胶原的应用

胶原属于一种自然界中的可再生资源,酶法制备的胶原具有良好的稳定性和低抗原型,目前在食品、美容、医学行业得到广泛应用。胶原以一种添加剂的形式加入饮料、乳制品及其他食品中,优化食品的功效。利用胶原成膜性的特点,可用作食品的(肉类、鱼类等)保护膜和肉食品标签;酶提胶原与人体皮肤的胶原结构相像,具有一定的表面活性和生物相容性,添加胶原的美容产品应用于人体多是通过外用、口服、针剂输入的方法;胶原是一种天然的生物医学材料,将其运用于烧烫伤患者的损伤皮肤组织上,有利于伤口的愈合,已应用于临床医学治疗领域[58-60]。

5.2 胶原肽的应用

当前国内的胶原肽产品类型主要以冲泡粉剂为主,其次是口服液,然后是护肤产品,如面膜、乳液、保湿霜等,与国外多元化的产品相比,国内开发则显得过于单一。胶原肽能降低血甘油三酯和胆固醇,且能激活脂肪酶的活性,因此可应用于功能性食品(营养保健品和减肥类食品)的研发当中[61]。胶原肽[62]不仅可直接用作基料来生产各种饮料、食品、美容产品,还可用于面包、糕点及冰淇淋中的发泡剂、稳定剂、乳化剂。人体与胶原肽之间有着千丝万缕的联系,其能抑制血压上升、提高骨骼强度和降低骨质增生的几率、维持胃部的正常机能[63]。因此胶原肽的应用与开发还需科研工作者们进一步扩展。

6 结语

酶法提取胶原相对于酸法浸提、碱提法、热水提法而言,较为温和且效率更高,产物的活性保留程度更好,但总体成本略高,在工业生产中仍不能大规模地使用,因此本文在尽量降低成本且不影响生产效率的前提下,综述了如何对酶提工艺进行优化处理。

如今胶原及胶原肽的应用逐渐普及化,所以提取胶原的原材料的范围还需进一步扩大,未来胶原及其肽提取技术的发展方向应与高新技术联系在一起,胶原的纯度和安全性也应当引起强烈重视。国内的胶原行业依然处于起步阶段,应多进行国际交流,优化相关技术。为了胶原产业的蓬勃发展,国家应出台相关法律法规来规范胶原及其肽产品市场,企业应当遵守行业规则来加工胶原及胶原肽产品,研究者应当探索新技术提高胶原及胶原肽的得率。