人类对胶原蛋白的认识和应用可谓历史悠久。
古埃及人从动物皮中提取胶原蛋白做胶,我国在西汉时期也已有了以“胶”入药的记载。上世纪中期,胶原蛋白在欧洲开始了商业化生产,到70、80年代,法国、美国、德国等进一步完善了胶原蛋白的工业化生产技术。
但长久以来,胶原蛋白更多是被当做一种对机体组织起支撑、保护作用的惰性基质,并没有引起人们的足够重视。随着近代医学、近代细胞生物学和营养学等学科行业的发展,人们逐渐认识到来源于生物机体组织的胶原蛋白具有多种优良的功能特性,如良好的生物相容性、高保水性、低免疫原性、抗氧化性、易吸收以及可生物降解性等,可广泛适用于食品、医疗、化妆品、造纸、饲料等多个行业领域。
目前,至少有29种不同类型的胶原被鉴定出来,并根据其氨基酸序列、结构和功能等特点,分别被命名为I型-XXIX型。
不同组织中的胶原蛋白可以通过相应适当的工艺进行提取、纯化,但也有部分胶原正处于初级研究阶段,尚未找到完备的提取分离方案。
那么,胶原蛋白可以来自哪些动物呢?
牛
我国是畜禽肉类生产和消费大国,近年我国畜禽肉年均总产量为直逼8000万吨,其中牛肉年均产量约700万吨。在大量的牛肉生产消费过程中,牛骨和牛皮作为主要副产物,被广泛用于提取胶原蛋白。
胶原蛋白为牛骨中主要蛋白质,含量高达90%以上。它具有良好的清除自由基和抑制多不饱和脂肪酸氧化细胞的能力。
猪
研究猪皮的化学成分发现,猪皮中含有水分70%,蛋白质28%,灰分0.6%以及硫酸软骨素等成分。猪皮蛋白质中胶原蛋白占87.7%,此外还有少量角质蛋白和弹性蛋白。
猪皮肤与人皮肤组织同源性较高,结构较为接近。因此,从猪皮中提取胶原蛋白有利于人体吸收利用,常被加工成美容保湿敷料。
鱼
主要从比目鱼、海鳗鱼、黄鳍金枪鱼、军曹鱼、鲤鱼、罗非鱼、红鼓鱼、鳕鱼等水生动物中提取。而海洋鱼类生活在高压、高盐的环境中,这种特殊的生存环境,造就了它们的皮肤和鱼鳞等屏障组织对促进人类皮肤创伤愈合具有天然的优势。
鱼皮中富含胶原蛋白,胶原蛋白含量占蛋白质总含量的80%左右,比鱼体其他部位高许多。鱼类胶原蛋白肽具有缓解机体疲劳,增强免疫力等作用,具有良好的开发利用价值。
蛙
有研究表明,东北林蛙皮中含有丰富的胶原蛋白。而蛙皮中的其他生物活性肽也逐渐得到人们的关注,它不仅可以促进人体对氨基酸的吸收,满足人体对营养物质的需求,而且对于高血压、肿瘤等疾病的治疗方面都有独特的疗效。
驴
从驴皮制取的驴胶和阿胶因其补养气血、安胎、提神益志的功效在国内市场一直享誉盛名。而实际上,驴胶和阿胶的主要成分就是胶原蛋白,胶原蛋白发挥着主要功效。
鹿
鹿除了具有其较高的观赏价值之外,还有较高的药用价值。
鹿茸中的粗蛋白质含量占干重质量50%以上,而胶原是鹿茸中含量最高的蛋白质。此外,从鹿骨、鹿皮、鹿胎盘中都能提取出能够有效地增强体质、强筋健体、延缓机体衰老的胶原蛋白。
鸡
哺乳动物是现在的胶原蛋白提取的主要来源,同时,人们开始越来越关注非哺乳动物来源胶原的开发。鸡脚,含有丰富的蛋白质(主要是胶原蛋白)并且脂肪含量低,是制备胶原蛋白的良好原料。除了鸡脚外,鸡小肠、鸡软骨和鸡蛋膜也被视作具有潜力的胶原蛋白开发对象。
国内外都有对鸡源胶原蛋白肽的功能进行研究,发现其具有降血压、保护血管等功能。
这些来源于各种动物的胶原蛋白,提取前必须对动物进行认真的预处理。最重要的是刮掉非胶原性附属物,如碎肉、脂肪等,并用有机溶剂抽提脂肪,避免最后得到含有脂肪的胶原蛋白乳浊液。进一步除去骨组织中的钙和软骨组织中的蛋白多糖后,组织材料即可切片、粉碎或匀浆用于胶原蛋白的提取。
在预处理完成后,常见提取方式有:化学法、酶提法和热水提取法。由于生物组织中绝大部分胶原交联程度高,因此,在实际提取过程中,通常是将不同的提取方法相互组合以获得更好的效果。
但是!
提取出来并不等于结束了,这些胶原蛋白并不能直接被使用。
由于从生物组织中提取的胶原蛋白往往掺杂一些杂质,且同一组织也通常含有不同类型的胶原蛋白,所以必须经过分离、纯化才能得到纯度较高或是某单一类型的胶原蛋白。常见的分离纯化方法包括盐析、透析、离子交换色谱、电泳、超滤等。
此外,从生物体内直接提取的胶原蛋白存在分离纯化及加工处理困难、成膜能力较弱、干品质地较脆、遇水溶胀、在体内降解过快、易被细菌分解变质等缺点。如今,实验室或厂家通过化学/物理/高分子材料共混改性法,提高胶原蛋白的抗拉伸能力、抗降解能力、耐热性等多种性能,从而赋予胶原蛋白更强的功能、更广的应用。