1、海洋胶原多肽在美容、化妆品中的研究与应用 陈栋梁 博士 （430022）中国保健协会多肽研究基地 一、 胶原蛋白一 、胶原蛋白的结构及生物学特性胶原是一种天然的蛋白质，它广泛地存在于动物的皮肤、骨、软骨、牙齿、肌腱韧带和血管中，是结缔组织极其重要的结构蛋白质，起着支撑器官、保护肌体的功能。胶原一般情况下是白色透明、无分支的原纤维，胶原组织的周围常以粘多糖和其他蛋白质构成一种基质。人体的胶原主要存在于皮肤中，其次在骨头中、皮肤中的胶原蛋白含量，胶原蛋白的家族共包括 19 种胶原蛋白和 10 种以上的胶原样蛋白。通过对胶原蛋白的分析发现胶原蛋白中含有大量的甘氨酸、脯氨酸及羟脯氨酸。在对胶原蛋白的氨
2、基酸研究时，就发现几乎在所有的胶原蛋白中都有（Gly-x-y）甘氨酸-x-y-的重复序列，它们由三条左旋的多肽链缠绕，右旋形成绳索样右旋超螺旋结构，其级结构的共同特点为：每间隔两个氨基酸存在一个甘氨酸（y-Gly-x-y-） ，其序列中的 x 和 y 位置则分别为脯氨酸和羟脯氨酸，以限制多肽链旋转。三螺旋结构常有 4-羟脯氨酸，产生氢键及氢桥，使结构相对稳定，有时在结构序列中还有球状蛋白序列插入，因而使胶原蛋白具有弹性。胶原具有很强的生物活性及生物功能，它参与细胞的迁移、分化和增殖，使骨、腱、软骨和皮肤具有一定的机械强度，又由于胶原极弱的抗原性和良好的生物相容性，因而在烧伤、创伤、眼角膜疾病、
3、美容、矫形、组织修复、创口止血等诸多领域都有广泛的应用，变性或降解后的胶原蛋白还是食品工业中用途非常广泛的蛋白质资源，几乎在现代食品中都有应用，特别是乳品、乳品饮料中都能看见它的身影。在对胶原蛋白结构进行研究时科学家还发现，、和型胶原蛋白占人体内总胶原蛋白的 8090，这三种胶原蛋白在细胞内由前体形成的前胶原蛋白合成，形成交叉的纹状原纤维。所有的胶原蛋白共同拥有一个三螺旋区，这个区的每一条链大约含有 1000 个氨基酸，其长度大约是 300nm， 、型胶原蛋白是通过蛋白质水平上的一级结构分析发现的，其他则是通过在核酸水平上的胶原域的相似性分析发现的。通过对胶原蛋白的结构的研究，为科学家分析和应
4、用胶原蛋白提供了基础理论，如研究发现皮肤中主要含有、型胶原，肌腱中主要含有型胶原，软骨中主要含有型胶原。我们又可以根据胶原蛋白在体内的分布和功能性，可将胶原分成三大类：A、 间质胶原：一般认为是、型胶原分布最广，量最大，起支架作用，分布于皮肤、血管、脏器间质和包膜中，由成纤维细胞等产生。B、 基膜胶原：由内皮、上皮及平滑肌细胞所产生，有滤过、屏障及渗透等作用，还与细胞再生及肿瘤生长有关。C、 细胞外周胶原：通常是指型胶原蛋白，均含有 3 种不同的胶原蛋白链，即 a1、a2和 a3，它们与许多的分子种类的形成有关。由此可见在美容及化妆品中对胶原蛋白的研究和应用主要是对间质胶原和基膜胶原。二 、胶
5、原蛋白在机体内的代谢合成胶原蛋白主要由成纤维细胞或来源相似的细胞合成。胶原蛋白的合成包括一系列的过程。首先合成多肽链，进而形成胶原蛋白分子，而后再由胶原蛋白分子形成胶原原纤维，进一步聚合形成胶原纤维和胶原束，研究发现这个过程的前期在细胞内，后期在细胞外。2.1 胶原蛋白的生物合成在细胞核内，胶原基因活化后转录成 mRNA，然后 共价交联mRNA 进入胞质，在粗面内质网核糖体上几乎同时形成了 3 条 a 链，离开核糖体后形成 3 条链组成的分子，这就是原始前胶原， 它的 N 端和 C 端均存在 由 1520 个氨基酸组成 原始前胶原经过氨基或羧基前肽酶的非螺旋多肽链，但未形 等特异地切除前胶原的
6、氨基端或羧成大胶原束，随后移至高 机端肽链，使之转化为胶原。若缺尔基体包裹于束内，通过 少这个酶就会导致胶原合成缺陷。微管排到细胞外。细胞内阶段 细胞膜 细胞外阶段从胶原蛋白的生物合成来看仅靠外用补充无法增加皮肤中胶原蛋白的含量，内服增加合成基础物质才是根本。2.2 胶原蛋白的生物降解胶原蛋白的降解与与一般蛋白质不同。胶原的转换率一般较慢，半衰期为数周、数年不等。未变性胶原的典型三螺旋结构对一般蛋白水解酶具有很强的抵抗力，不易降解，必须在一定数量的胶原酶和特定条件的作用下，方能解聚。中性蛋白酶水解从以上胶原蛋白的代谢合成的过程我们不难发现，胶原蛋白直接利用必须有大量的酵素的参与，才能发挥其正常
7、的效率。这也就是人们直接补充胶原蛋白不管是内服还是外用生物利用率极低的根本原因。二、胶原多肽胶原多肽是胶原蛋白降解后的产物，分子量约 200020000 之间。由 322 个氨基酸组成的多个多肽片段的混合物。在保持原有胶原蛋白的部分生物特性外，还具有比胶原蛋白高的消化吸收性，其加工特性和营养特性优于胶原蛋白，胶原多肽可以作为胶原蛋白的新陈代谢促进剂，它可以促进生物体胶原的生物合成，改善随着年龄增长而导致的生物组织衰老和功能的衰退，如对延缓皮肤的衰老，高纯度的胶原多肽还是皮肤增白、抑斑的补充剂，对老年退行性关节症，胃粘膜损伤和溃疡，高血压都有调节和治疗作用。由于胶原蛋白的来源较多，现行商业应用的
8、胶原蛋白 98的均来源动物的皮和骨。由于受到宗教、环境、技术标准等诸多因素的影响，胶原蛋白和胶原多肽的应用受到了局限。中国保健协会多肽研究基地与 肽类物质研究所，利用海洋水产资源，应用生物酶工程技术分离、提取、纯化的海洋生物胶原多肽，在安全性、功能性以及宗教文化方面的融合性，都为胶原多肽的应用开辟了一个新的天地。三、海洋生物活性胶原多肽的应用基础研究海洋生物活性胶原多肽是从深海无污染高经济价值水产如鳕鱼、鲑鱼、海鳗等皮、骨、鳞中提取的胶原多肽。3.1 海洋胶原多肽的氨基酸组成（以鳕鱼胶原多肽为例）鳕鱼胶原多肽的氨基酸组成（g/100g ）氨 基 酸苏氨酸Thr0.94丝氨酸Ser4.66谷氨酸
9、Glu50.46脯氨酸Pro16.03甘氨酸Gly34.70丙氨酸Ala5.48胱氨酸Cys0.13缬氨酸Val0.78蛋氨酸Met2.42异亮氨酸Ileu0.27亮氨酸Leu2.50酪氨酸Tyr2.05苯丙氨酸Phe2.24赖氨酸Lys2.83组氨酸His1.02精氨酸Arg21.99羟赖氨酸Hylys0.70羟脯氨酸Hypro14.08天门冬氨酸Asp4.803.2 海洋胶原多肽氮溶指数（NSI）蛋白质的水溶性是其重要的功能特性之一，一般用氮溶指数来表示（NSI） ，并且是蛋白质在中性 PH 值时的溶解性取决于对多肽蛋白质的加工和制备的首要条件。海洋胶原多肽在酶的作用下水解为多肽的过程中产
10、生大量的亲水基因（COOH，NH2 ，OH 等） ，从而使得多肽与水分子之间的相互作用增加。其水溶性大为增加，海洋胶原多肽的 NSI（）（PH7）94.5。3.3 海洋胶原多肽的功能特性研究3.3.1 吸水性：吸水性是指蛋白质产品吸附或摄取水分的能力，通常用每克产品吸附水分的克数或毫升数来表示。海洋胶原蛋白多肽与酪蛋白的吸水性种类吸水性海洋胶原多肽酪蛋白0. 320.063.3.2 保水性：保水性是指海洋胶原多肽保持水分的能力，通常用水分残存率来表示保水性。（T40，相对湿度 RH54）放置时间 1（min）由上表可知海洋胶原多肽在一定条件下可保持一定量的水分，且这种能力受环境的影响很小。3.
11、3.3 湿润性：是指海洋胶原多肽吸附水分快慢的能力。以酪蛋白作为对比，发现其湿润性大大优于酪蛋白。3.3.4 吸收率：是指海洋胶原多肽与胶原蛋白经肠吸收的对比实验。用海洋胶原多肽与胶原蛋白喂饲正常大鼠 60 分钟后的吸收率项目胃到肠的转移率（）相对转移率（）吸收率（）相对吸收率（）海洋胶原多肽81.410072.4100胶原蛋白62.18253.5693.3.5 模拟人工皮肤透过率：利用人工皮肤将海洋胶原多肽与胶原蛋白作透过率对比实验。海洋胶原多肽与胶原蛋白人工皮肤透过率项目人工皮肤转移率透过率海洋胶原多肽7267.8胶原蛋白16.210.23.3.6 改善胶原合成低下的实验：将海洋胶原多肽喂
12、食老龄大鼠 21 天，然后与对照组的皮肤中胶原蛋白含量进行比较，喂食海洋胶原多肽之老龄大鼠体内胶原蛋白的合成能力明显增强（P0.001）3.3.7 增强皮肤抗氧酶：用海洋胶原多肽喂食（SENCAR 小鼠）,可见小鼠多个器官的抗氧化酶活性显著升高。特别是皮肤和小肠 SOD 和 GSH 酶活性增强最大。3.3.8 对酪氨酸酶的抑制：酪氨酸酶被看作是皮肤黑色素、色斑产生的最主要的物质，体外细胞实验发现海洋胶原多肽对酪氨酸酶的抑制作用十分明显，在对照实验中其抑制率超过熊果苷。四、海洋胶原多肽在美容抗衰以及化妆品中的应用前景通过以上大量的实验不难发现海洋胶原多肽是安全、无副作用，且生物活性功能明确的新的
13、胶原蛋白的替代品，在未来的美容化妆，延缓衰老以及保健产品的开发中将占据极重要的位置。4.1 海洋胶原多肽延缓皮肤衰老皮肤的老化是人体衰老的外在表现，是由于内源性和外源性等综合因素共同作用的结果，随着年龄的增长，皮肤中的胶原蛋白只有婴儿时期的 30，衰老的皮肤开始变得干燥、粗糙、皱纹、无光泽、无弹性、苍白、松弛、老年斑、色斑等。海洋胶原多肽是皮肤护理的最佳活性成分，能控制或调节皮肤老化进程，保护和修复受损的皮肤，延缓皮肤老化。将海洋胶原多肽添加到洗面奶、凝胶、精华素、乳液和面膜中，对衰老的皮肤发挥分子生物学的功能，其主要作用是：4.1.1 在表皮水平上：影响角化细胞的活性和生长因素，刺激角化细胞
14、迁移和上皮化，刺激表皮细胞分化和矫正，促进表皮修复和愈合。4.1.2 在真皮水平上：刺激成纤维细胞活性，为成纤维细胞提供物质基础，增强细胞外基质收缩，为皮肤提取营养。4.1.3 在皮肤整体上：增强对环境的适应能力和对病原物的抵抗力，增强皮肤张力，改善皮肤弹性，刺激疤痕组织褪色。4.2 海洋胶原多肽改善皮肤，延缓衰老的主要机转4.2.1 促进表皮和真皮细胞，特别是成纤维细胞、上皮细胞的增殖，促使新生细胞增多，使皮肤增厚，逐渐恢复皮肤正常结构和生理功能。4.2.2 促进胶原纤维、网状纤维、弹性纤维的形成，调节胶原蛋白和粘多糖的分泌，维持皮肤中水分含量和电解质的平衡，改善萎缩皮肤的缺水状态，滋润皮肤。4.2.3 通过对血管内皮细胞的作用，促进皮肤组织不断形成新的毛细血管。4.2.4 促进创面修复，加速受损皮肤基底细胞的增殖与分化，可以达到迅速封闭创面的目的，还具有诱导毛细血管胚芽形成，促进肉芽组织生长，使创面再生加速。综上所述，不难发现由于海洋胶原多肽的发现，它必将成为胶原资源的一个全新的安全、可靠且有一定价格优势的替代产品，将会给美容、化妆行业带来由内到外的科技改变，同时也为保健食品、营养食品带来新的蛋白质和功能因子资源。转载:胶原蛋白网 原文: http:/
