胶原蛋白在食品中的应用

收稿日期:2009204221.

作者简介:廖艳阳,女,湖南湘乡人,硕士,讲师,研究方向为生物化学与分子生物学.

第29卷第3期黄　冈　师　范　学　院　学　报Vol .29No .3

2009年6月Journal of Huanggang Nor mal University Jun .2009

胶原蛋白在食品中的应用

廖艳阳

(湖南农业大学东方科技学院,湖南长沙410128)

摘　要　介绍了胶原蛋白的组成、结构特点,综述了胶原蛋白在功能性食品、肉制品改良剂、食品包装材料、食品涂层材料等食品工业领域的广泛应用。并对胶原蛋白在食品工业中的发展前景进行了展望。关键词　胶原蛋白;食品工业;应用中图分类号　Q493;TS201文献标识码　A 文章编号　100328078(2009)0320053204

Appli ca ti on of coll agen i n food

L I AO Yan 2yang

(O rient Science &Technol ogy College of Hunan Agricultural University,Changsha 410128,Hunan,China )

Abstract This paper intr oduces the co mpositi on and structure characteristics of collagen and the extensive app licati on of collagen in f ood industry,such as healthy f ood,meat p r oduct i m p r overs,f ood package materi 2als,f ood coating materials and s o on .Further more,the future p r os pect of collagen in f ood industry is vie wed .Key words collagen;food industry;app licati on

胶原蛋白,或称胶原,是由动物细胞合成的一种生物性高分子,广泛存在于动物骨、腱、软骨和皮肤及其它结缔组织中,具有支撑器官、保护机体的功能。胶原是哺乳动物体内含量最多的蛋白质,约占动物体内蛋白质总量的三分之一。近年来,随着胶原提取技术的发展,对其性质、结构等方面研究的深入,以及对胶原蛋白与胶原多肽的生物功能等性能认识的提高,胶原蛋白的研究及

应用成为一个热点[1～4]

。

1　胶原蛋白

1.1　胶原蛋白的组成

在组成上,胶原蛋白中甘氨酸(Gly )、丙氨酸(A la )、脯氨酸(Pr o )和谷氨酸(Glu )含量较高,特

别是甘氨酸的含量几乎占了1/3;胶原蛋白中脯

氨酸和羟脯氨酸(Hyp )的含量是各种蛋白质中含量最高的;胶原蛋白中存在的羟基赖氨酸(Hyl )在其它蛋白质中不存在,羟基脯氨酸和焦谷氨酸在一般蛋白质中也很少见。胶原蛋白富含除色氨酸、半胱氨酸和酪氨酸外的18种氨基酸,包括7种人体必需的氨基酸。1.2　胶原蛋白的分类

胶原蛋白是细胞外基质中的主要分子化合物。随着分子生物学、生物化学和细胞生物学的发展,人类对胶原蛋白的认识逐渐提高。胶原蛋白是一类蛋白质家族,现已发现了30余种胶原蛋白链的编码基因,可以形成16种以上的胶原蛋白分子。根据它们在体内的分布和功能特点,目前

将胶原分成间质胶原、基底膜胶原和细胞外周胶原[5]。

间质型胶原蛋白分子占整个机体胶原的绝大部分,包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型胶原蛋白分子,它主要分布于皮肤、肌腱等组织,其中Ⅱ型胶原蛋白由软骨细胞产生;基底膜胶原蛋白通常是指Ⅳ型胶原蛋白,主要分布于基底膜;细胞外周胶原蛋白通常指Ⅴ型胶原蛋白,在结缔组织中大量存在。

1.3　胶原蛋白的结构和特点

胶原蛋白是细胞外基质的结构蛋白质,其分子在细胞外基质中聚集为超分子结构。相对分子质量为30万道尔顿。胶原蛋白最普遍的结构特征是三螺旋结构,它由3条а链多肽组成,每1条胶原链都是左手螺旋构型,3条左手螺旋链又相互缠绕成右手螺旋结构,即超螺旋结构[5]。胶原蛋白独特的三重螺旋结构,使其分子结构非常稳定,并且具有低免疫原性和良好的生物相容性。结构决定性质,性质决定用途,胶原蛋白结构的多样性和复杂性决定了它在许多领域的重要地位,胶原蛋白产品具有很好的应用前景。

2　胶原蛋白及其降解产物在食品工业中的应用

胶原蛋白通常外观为白色,口感柔和,味清淡,易消化。胶原独特品质使它在许多食品中作为功能物质和营养成分,具有其它替代材料无可比拟的优越性。胶原蛋白在食品中的应用比较早,如早期的向肉制品中加入猪皮用作肉制品的品质改良剂,可使产品嫩度增加、弹性改善等。近年来胶原蛋白在食品中的应用出现了新的发展方向。

2.1　胶原蛋白在功能保健食品中的应用

2.1.1　胶原蛋白应用于预防疾病食品

胶原蛋白有加速血红蛋白和红细胞生成的功能,改善血液循环,有利于防治冠心病、缺血性脑病。胶原蛋白能保持血管正常功能,与预防动脉硬化、高血压有密切的关系。癌细胞对生命体而言是一种异物,胶原蛋白会包住癌细胞,抑制它的增殖或转移。它是适于糖尿病、肾脏病等重症患者摄取的优质高蛋白。此外,胶原蛋白可协助机体排出铝元素,减少铝在体内聚积,可预防老年痴呆症。

2.1.2　胶原蛋白应用于补钙食品

骨细胞中的骨胶原是羟基磷灰石的黏合剂,它与羟基磷灰石共同构成了骨骼的主体,而羟脯氨酸是血浆中运输钙到骨细胞的运载工具,因此摄入足够的胶原蛋白,就能在一定程度上保证正常的钙质需要量。因此,有人认为人体补钙应结合胶原蛋白,这样才能达到较理想的效果。蒋挺大提出,补钙应先补胶原蛋白,人体摄入足够的胶原蛋白就会对钙质取钙质的能力[6]。李彦春等通过小鼠试验发现:结合了钙的胶原蛋白制剂能够显著增强小鼠骨密度,促进生长发育,具有改善骨质疏松的作用,其补钙效果要优于常规补钙剂,证明了胶原在帮助钙吸收方面的重要作用[7]。目前市场上已经出现了结合胶原蛋白和钙制剂的骨骼保健类的营养健康食品[8]。

2.1.3　胶原蛋白应用于美容类保健食品

胶原蛋白是人体皮肤真皮层的主要组成部分,它与少量弹性蛋白共同构成规则的胶原纤维网状结构,使皮肤具有一定的弹性和硬度,并为表皮输送水分。水解胶原蛋白能够为人体胶原蛋白的合成提供优质的氨基酸原料,尤其是脯氨酸和羟脯氨酸,促进胶原蛋白的合成,及时补充人体皮肤流失的胶原蛋白,有助于维持皮肤中胶原蛋白的特殊网状结构,从而达到改善皮肤水分,延缓皮肤衰老的作用。目前,以胶原蛋白为主要原料开发的美容类保健食品日益受到人们的推崇,这类保健食品符合现代人“从内到外”追求美丽的理念。

2.1.4　胶原蛋白应用于减肥降血脂食品

研究表明,胶原蛋白可以降低甘油三酯和胆固醇,并可增高体内某些缺乏的必需微量元素,从而使其维持在一个相对正常的范围内。水解胶原蛋白具有抑制血压升高的作用[9],可以作为一种新型的抗高血压保健食品原料,用来开发辅助降血压保健食品。例如用胶原蛋白、果胶和麦麸按一定比例配置的食品有利于降低体重和血脂,是一种理想的减肥降血脂食品。

2.1.5　胶原蛋白在其他保健食品中的应用

研究表明胶原蛋白还能够减少妇女疾病,减缓更年期妇女的更年期症状,减轻不适的感觉。胶原蛋白由于含有大量的甘氨酸,不仅在人体内参与合成胶原蛋白,而且还是大脑细胞中的一种中枢神经抑制性传递,对中枢神经产生镇静作用,对焦虑症、神经衰弱等有良好的治疗作用。另外,胶原蛋白食品可以抑制胃酸和胃原酶分泌的作用,可减轻胃溃疡患者的疼痛感,促进胃溃疡愈

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