(毕业论文)林蛙皮中提取胶原蛋白的方法比较正文终稿.doc

长春工业大学毕业论文摘 要中国林蛙，属于两栖类珍稀动物。中国林蛙以其独特的营养价值与药用价值日益受到人们的重视，是蛙类中最有经济价值的一种。林蛙富含多种氨基酸、激素、微量元素和维生素等营养成分，在药用、滋补和美容等方面都具有非常高的利用价值。 林蛙皮是摘取林蛙油后作为饲料或废弃物的物质。本研究立足于中国林蛙资源丰富以及蛙皮中含有大量生物活性物质这一优势，以干燥的林蛙皮为原料，用不同方法对林蛙皮进行胶原蛋白提取试验，利用羟脯氨酸比色法比较了几种方法的提取效果，得出最佳的提法方法，并通过单因素试验及正交试验对最佳提取方法进行优化。结果表明：酸法浸提是从林蛙皮中提取胶原蛋白的最佳方法，液料比为20:1，利用0.1mol/L柠檬酸在37下浸提48h为最佳工艺条件。关键词：林蛙皮；胶原蛋白；方法比较；最佳工艺AbstractRana chensinensis, belongs to the amphibian of rare animals. The rana chensinensis has been paid increasingly attention by people with its unique nutrition value and medicinal value, and becomes one of the frogs which have most economic value. Rana is rich in amino acids, hormones, trace elements, vitamins and other nutritions, and has very high value in the use of pharmaceutical, tonic, cosmetic and other aspects. Rana skin is gathering after rana oil as feed or waste material. This study bases on the advantage that rana chensinensis resources are rich and rana skin contains a lot of biological active substance, with dry rana skin as raw materials, using different methods to the extraction test by rana skin collagen, then compared several methods of extraction effect by hydroxyproline colorimetric method to get the best extraction method，and through the single factor experiment and orthogonal experiment, the best extraction method is optimized. The results show that: acid extraction is the best method of collagen protein extracted from the frog skin, liquid to solid ratio 20:1，using 0.1 mol/L citric acid in 37 soaks raises 48h is the best technological conditions. Key words: Rana skin; collagen protein; comparison of methods; best technological conditions 目 录摘 要IAbstractII目 录III第一章 前 言1第二章 文献综述22.1 林蛙皮32.1.1 林蛙皮的功能32.1.2 林蛙皮中胶原蛋白52.1.3 林蛙皮研究现状和应用前景62.2 胶原蛋白72.2.1 胶原蛋白的结构72.2.2 胶原蛋白的功效82.2.3 胶原蛋白的应用112.2.4 胶原蛋白的发展趋势132.3 胶原蛋白的提取方法142.3.1 酸法142.3.2 碱法142.3.3 酶法142.3.4 盐法142.3.5 热水法152.4 本论文的研究内容及研究意义15第三章 实验部分163.1 材料与设备163.1.1 原材料163.1.2 主要仪器163.1.3 主要试剂163.2 林蛙皮中提取胶原蛋白试验方法173.2.1 胶原蛋白的提取工艺方法173.2.2 对二甲氨基苯甲醛法测定林蛙皮中胶原蛋白的含量173.3 结论与讨论193.3.1 羟脯氨酸标准曲线的绘制193.3.2 胶原蛋白提取的试验结果比较与讨论203.4 最佳提取方法的工艺优化213.4.1 酸法提取溶剂的选择213.4.2 单因素试验223.4.3 正交试验25第四章 结论与展望274.1 结论274.2 展望27致 谢28参考文献2930长春工业大学毕业论文第一章 前 言 中国林蛙（Rana chensinensis），是我国山区，尤其是东北山区，包括长白山脉、小兴安岭大部、张广才岭腹地，纯野生动物，亦被称作哈什蚂（哈士蟆）。其与蛤蟆、田鸡完全是非同原动物。唯中国仅有，已被列为易危物种。是集药用、食补和美容功能于一体的珍稀两栖类动物1。中国林蛙凭借其特有的营养价值与药用价值日益受到人们的重视，成为蛙类中最有经济价值的一种。在各地所产的林蛙中，以东北地区的林蛙体格大、产油率高、体制健壮、繁殖率高而成为林蛙中的极品。中国林蛙富含18种氨基酸、4种激素、13种微量元素和9种维生素2，在药用、滋补和美容方面都具有非常高的利用价值。林蛙的营养价值比较高，俗称“大补品”。由于其主要以昆虫类为食，因此又称“农林卫士”和“纯绿色食品”，在近些年市场上显现出了巨大的商机。 中国林蛙皮中含有丰富的胶原蛋白资源。胶原蛋白富含除半胱氨酸和色氨酸外的18种氨基酸，其中有7种是维持人体生长所必需的氨基酸，在胶原蛋白中甘氨酸占30，而脯氨酸和羟脯氨酸含量共占约25，是各类蛋白质中含量最高的，此外，丙氨酸和谷氨酸的含量也都比较高2，同时胶原蛋白还含括了一般蛋白质中极少见的羟脯氨酸和焦谷氨酸以及在其他种类蛋白质中几乎不存在的羟基赖氨酸。有资料报道：胶原蛋白肽可以被人体主动且无障碍吸收3。由此可见，胶原蛋白具有十分丰富的营养。 本课题立足于中国林蛙资源丰富以及蛙皮中含有大量生物活性物质这一优势4，以干燥的林蛙皮为原料，对从林蛙皮中提取胶原蛋白相关提取方法比较做重点研究。目前广泛采用的提取胶原的方法主要分为酸法、碱法、酶法、盐法以及热水浸提法5类。本课题以干燥的林蛙皮为原料,研究其胶原蛋白的酸法、碱法、酶法、盐法及热水法提取工艺条件,对比不同提取方法提取得到的胶原得率，比较出最佳的胶原提取方法，并通过单因素试验及正交试验对最佳的提取方法进行优化，从而得出最佳的工艺条件。第二章 文献综述 中国林蛙（Rana chensinensis），俗称哈什蟆，在分类上属于两栖纲、无尾目、蛙科、蛙属2，主要分布在中国东北山区，包括长白山脉、小兴安岭大部等地，是纯野生动物，为国家二级保护动物1。中国林蛙与蛤蟆、田鸡完全是非同原动物。近年来由于过量捕获，林蛙已被列入中国濒危动物红皮书，为易危（v）物种1。中国林蛙是集药用、食补和美容功能于一体的珍稀两栖类动物。中国林蛙凭借其特有的营养价值与药用价值日益受到人们的重视，成为蛙类中最有经济价值的一种。在各地所产的林蛙中，以东北地区的林蛙体格大、产油率高、体制健壮、繁殖率高而成为林蛙中的极品。中国林蛙富含18种氨基酸、4种激素、13种微量元素和9种维生素，在药用、滋补和美容方面都具有非常高的利用价值2。林蛙的营养价值比较高，俗称“大补品”。林蛙全身是宝：这其中林蛙皮是高级制革业的主要原材料；林蛙卵中富含卵磷脂和性激素；林蛙肉凭借其低脂肪、高蛋白的特性可加工成高级保健品5；林蛙雌蛙输卵管的干燥物即林蛙油，又称哈什蟆油，是极其珍贵的药材6。哈什蟆油是我国医学中记载使用的滋补强壮之药物，有补虚、增精、解毒、退热、消肿、润肺、益肝肾、健脾胃之功效，可治疗神经衰弱、失眠眩晕、脾胃虚弱、体弱气虚、咳嗽肺虚、创痛肿毒、水肿腹胀、肝炎和疮疾、肺结核等疾病2。此外，提取到林蛙油后的副产品，如骨骼、内脏、肌肉等也可作为毛皮动物的饲料，又可浸泡后入药。林蛙除了药用、美容、保健、饲料价值外，在中国东三省和广东、台湾及东南亚等地又被人们充分的认可，具有纯天然的绿色的药用和食用价值，因而，具有广泛的消费市场。 中国林蛙中雌蛙体长约为75mm左右，雄蛙体长较小；林蛙的头部很发达，位于身体的前端，背面观呈三角形，扁而宽，头长路小于头宽，头长与体长相比较，为体长0.32-0.38倍；林蛙的口宽阔，位于吻端腹面，吻尖，向前突妯，略长于下颌，吻端上方有一对外鼻孔，其上有瓣膜，可随时开闭，以控制气体进出，头两侧有大而凸出的眼，眼有上下眼睑，下眼脸的上方有二层折叠的眼睑，可以上下移动遮着眼球以适应陆地生活，两眼后方各有一圆形鼓膜、遮着鼓室并传导空气中声波产生所觉；雄蛙在鼓膜后的两侧各有一个声囊；林蛙的躯干部自颈椎部起至体后端正中部分，即鼓膜之后为躯干部，是身体各部分中最大的一段，短而宽，躯体腹部较膨大，雌性比雄性大，没有明显的颈部，末端有二个泄殖腔孔，为泄殖腔的开口；林蛙的前肢由上臂、前臂、腕、掌、四指组成，短而细，上臂部与手部长度相比，上臂略短于手长，指瑞无爪并钝圆，关节下瘤、趾基下瘤及内外掌突均明显，指间无蹼，指长顺序为3、1、4、2；前肢背面有3-4条环形黑斑，雄蛙第一手指内侧有一瘤状物为软婚垫；林蛙的后肢发达，由股、胫、跗、五趾组成，其长度为前肢的2.5-2.7倍，胫长超过体长之半，后肢拉直前伸，即胫跗关节前伸可超过眼部，伏卧时两后肢的脚跟部常相互重叠，膝部内侧有一明显的突起；趾细而长，具五趾，第1脚趾很短，第4趾特长，为第1趾长的4倍，趾长顺序为4、5、3、2、1，趾间有蹼，很发达，呈薄膜状，蹼殊缘有浅凹，除第4耻外均达趾端，蹼膜宽顺序为5-4、4-3、3-2、2-1，后肢肌肉发达；因此，林蛙善于跳跃、游缺、攀登、爬行。2.1 林蛙皮2.1.1 林蛙皮的功能 中国林蛙皮在生命停止后，无论在水中泡或是烈日下晒，还是在阴干的地方存放，它的形体几十年不会变质、不会霉烂。冬季东北林蛙在河水冻成冰时，由于胸腹呼吸困难，因此可用皮肤进行呼吸，夏季在进入森林中，用皮肤从土地中、露水中吸水，其性格被堪称动物中典范。 (1) 林蛙皮的保湿功能 林蛙可以用皮肤呼吸并吸收水分，其机体具有完善的保湿系统，林蛙的某些组织中天然保湿因子含量较高，尤其是保湿因子的典型代表物透明质酸(Hyalu ronic acid，HA)的含量与牛眼玻璃体中HA的含量接近，而牛眼玻璃体中HA的含量是至今为止动物性原料中HA含量最高的。HA是目前世界公认的性能优越的保湿因子，其分子中的羧基和其他极性基团可与水形成氢键而结合大量的水，当含量低于0.1时，HA可结合其质量1000倍的水。这种天然保湿因子可使皮肤含水量增加，表皮角质层柔软，改善皮肤表面的血液循环，增强皮肤弹性，阻止表皮细胞纤维化，从而起到护肤作用。HA是皮肤固有的生物物质，当皮肤所含HA浓度下降时，可导致皮肤干燥和皱纹的产生，而通过口服或涂抹HA，可增加体内HA及其合成前体，从而有效改善皮肤的保水性和弹性。HA可维持眼玻璃体呈胶凝状，明显延长泪膜破裂时间，是治疗干眼病的首选药物，还可应用于眼科手术的粘弹性填充剂。HA在皮肤中可清除阳光中的紫外线照射所产生的活性氧自由基，保护皮肤细胞免受其害，可有效抑制由于自由基侵害而出现的皮肤衰老及色素沉淀的出现，提高皮肤的抗病能力。人们以雄性林蛙皮及摘油后的雌性林蛙皮为原料，采用复合酶解进行天然保湿因子的提取和纯化，最终得到HA纯品。HA目前的市售价格为雄性林蛙及摘油后的雌性林蛙胴体价格的11300倍以上，因此林蛙皮的利用为提高林蛙产品的附加值，实现其高附加值综合利用开辟了一条新途径。 (2) 林蛙皮的治疗痤疮功能痤疮俗称“青春痘”，是最常见的毛囊皮脂腺的慢性炎症性皮肤病。中国医学研究表明：痤疮虽生长在皮肤表面，但与脏腑功能失调息息相关；西医认为痤疮与内分泌失调有关，此外与神经精神因素、饮食因素、大便睡眠等个人行为因素、烟酒等嗜好因素、药物因素、化妆品及皮肤护理因素等诱因有关。研究表明，大孔多肽因子为蛙皮的有效成份且具有广谱杀菌的功效，可有效的杀灭由皮肤表层引起的豆口、痤疮而产生的细菌，在加上其保湿因子的作用，使皮肤表面温度上升、表皮角质层柔软、血液的循环得到改善，进而可以达到治疗痤疮、皮肤湿润祛斑的目的。 (3) 林蛙皮的祛斑功能斑是困扰人们的一种皮肤疾病。斑产生可能有遗传、内分泌失调、日晒衰老等多种原因。林蛙皮的透明质酸HA在抗氧化试验中表现出了与谷胱甘肽等非酶自由基清除剂相同的作用，所以它具有对理想细胞的保护作用，可以延缓因为自由基的侵害而引起的色素沉着和皮肤衰老，并可以改善皮肤的新陈代谢，以此加速皮肤中黑色素的分解，达到提高皮肤抗病能力的作用，从而具有祛斑的功效。 (4) 林蛙皮的祛皱功能 研究结果表明，林蛙皮中胶原蛋白的含量可达48，而多肽类的含量可达10以上。林蛙皮中的胶原蛋白，经过口服吸收，可以有效的补充人体衰老的肌肤中流失的胶原蛋白，能提高皮肤弹性，并且能减少皱纹生成。此外，林蛙皮中保湿因子-透明质酸HA可以有效提高皮肤中保湿因子的含量，增强皮肤的保水性，并能够减少由紫外线照射而产生的自由基损害皮肤，可提高皮肤的抗病能力。综合以上结果，胶原蛋白可以减轻皮肤的衰老症状，使皮肤逐渐恢复原有弹性。林蛙皮中含有大量的多肽类成分，可以防治自身受感染。它的皮腺内包含各种活性因子，其包括多肽生长因子、保湿因子、血管紧张素因子、林蛙生物抗菌因子、舒缓激肽样多肽、铃蟾肽类因子、吗啡因子、促甲状腺素肽类等14种多肽类因子。研究表明，林蛙皮当中抗菌多肽有广谱抗菌作用，其包括对革兰氏阴性细菌、革兰氏阳性细菌特别对耐药株有明显的抑制作用，还可杀灭皮肤当中各种有害的细菌，有助于减少青春痘生成，并且以不损害真核细胞为前提对癌细胞、病毒和真菌有抑杀作用。亦可用来治疗肠炎、痢疾、胃痛等某些炎症类的疾病。在世界范围内林蛙油保健效果已得到普遍的共识，林蛙皮当中的活性成分同林蛙油类似，即可促进细胞的修复，亦可延缓组织细胞的衰老。当代研究证明，林蛙皮的成分组成当中含有不同种类的活性因子，它的作用是由一种或几种生长因子协同作用诱导细胞DNA的分裂和合成。林蛙皮当中含有蛙皮素，含丰富的脯氨酸抗菌肽可以预防创面感染，它的特点是抗菌谱广，并能在几分钟或几小时内杀死病原菌，且对正常细胞是没有害的。林蛙的活性蛙皮在治疗创伤的过程中，即有抗感染又有止痛、止血、透气、保湿和隔绝创面的作用，可以代替传统的敷料，一方面主动参与，促进创面愈合；同时，可以覆盖创面，是一种新型的胶体生物敷料。成纤维细胞作为机体内极为重要的一种细胞，在创伤愈合和组织修复等过程中起着至关重要的作用。随着年龄的增长人体内透明质酸HA的含量逐渐降低，极可能与老化时皮肤弹性的下降有关。林蛙皮当中胶原蛋白的含量可达到48%，多肽类得含量可达到10%以上，透明质酸（HA）的含量极为丰富，这几种成分则是成纤维细胞生长繁殖所必需的基质。人类的皮肤内透明质酸HA伴随着衰老，特别是光导致的老化，透明质酸（HA）的含量会逐渐减少，同时皮肤的保湿能力也有所下降。在机体内透明质酸HA以它特有的理化性质和分子结构成就了很多重要的生理功能。它具有特殊的持水作用，是当前发现的在自然界中保湿性最佳的一种物质，故被称为理想天然保湿因子（NMF)。人类皮肤的成熟和老化过程亦随着透明质酸（HA）的新陈代谢和含量多少而变化，适当的补充透明质酸（HA）可以改善皮肤的营养代谢，从而使皮肤去皱、光滑、柔嫩、提高弹性、预防皮肤衰老。通过研究可知，林蛙皮的提取液能显著提高成纤维细胞增殖，其中透明质酸HA成分极可能起重要作用，从而进一步证明林蛙皮可以促进伤口愈合、恢复衰老皮肤的弹性以及治疗烧伤等过程作用机制，成为林蛙皮应用于临床的理论根据。2.1.2 林蛙皮中胶原蛋白林蛙皮中的胶原蛋白：胶原蛋白是一种生物性高分子物质，英文学名Collagen。在动物细胞中扮演结合组织的角色。为生物科技产业最具关键性的原材料之一，也是需求量十分庞大的最佳生物医药材料。其应用领域包括生物医药材料、化妆品、食品工业、研究用途等。 林蛙皮中含有许多生物活性物质，其中胶原蛋白就是其中之一，且含量十分丰富。近些年，关于林蛙皮中胶原蛋白提取和研究受到广泛关注。胶原蛋白是一种高分子蛋白质，丝状的胶原蛋白纤维能使皮肤保持结实而有弹性。它存在于人体皮肤、骨骼、牙齿、肌腱等部位，主要生理机能是做结缔组织的粘合物质。在皮肤方面，它与弹力纤维合力构成网状支撑体，提供真皮层安定有力的支撑。随着年龄的增长，人体胶原蛋白含量会逐渐流失，网状支撑体亦会渐渐变厚变硬、失去弹性，当真皮层的弹性与保水度降低，皮肤便会失去弹性并变薄老化，同时可导致真皮的纤维断裂、脂肪萎缩、汗腺及皮脂腺分泌减少，使皮肤出现色斑、皱纹等一系列老化现象，显出老态。胶原蛋白是人体皮肤的主要成分，占人类皮肤干重70%-80%。医学研究提示；胶原蛋白中的羟脯氨酸是人体皮肤形成的关键物质。胶原蛋白在结缔组织与弹性蛋白及多糖蛋白相互交织形成的网状结构，产生一定的机械强度，是承托人体曲线，体现挺拔体态的物质基础。胶原蛋白还能保持血管壁弹性，防止血管破裂，栓塞。提高关节、软骨以及韧带的润滑，减轻关节僵硬、酸痛、积水等症状。胶原蛋白（英文“collagen”）是一种天然存在的无支链的纤维蛋白质，主要存在于动物的皮、骨、肌腱等组织中，是人体和脊椎动物的主要结构蛋白，起着支撑器官、保护机体的作用。胶原蛋白是体内含量最多的蛋白质，占体内蛋白总量的25 %-30 %，相当于体重的6 %。近年来，随着胶原蛋白提取技术的发展和结构、性质等方面的深入研究，胶原蛋白水解产物和多肽的生物功能也逐渐得到了广泛的认同，胶原蛋白作为天然的生物资源具有优越的生物相容性和生物可降解性，使其在食品、美容美体、医疗保健等领域都有着广泛的应用7。2.1.3 林蛙皮研究现状和应用前景东北林蛙皮成份组成中含有活性因子,它是蛋白质和肽类，其作用是一种或几种生长因子的协同作用来诱导细胞DNA的合成和分裂，其结构与人体生物皮类同。目前，国内学者对此已有所熟悉，如：血小板来源的生长因子、血管内皮因子、酸性或碱性成纤维细胞生长因子、表皮细胞生长因子、转化生长因子、生物抗菌因子等，某些生长因子也有趋化作用。血管内皮生长因子，是迄今为止发现的作用最强的血管形成因子。可防止创面感染，其特点是抗菌谱广，能在几分钟或几小时内杀死病原菌，而且对正常细胞是无害的。东北林蛙活性蛙皮在治疗创伤中，即有隔绝创面又有止血、止痛、保湿、透气、抗感染的作用，是不可多得的生物敷料。可代替传统敷料，它一方面可以覆盖创面，同时，主动参与和促进创面愈合，是一种新型胶体生物敷料。同时林蛙皮中含有丰富的透明质酸，HA是一种高分子量的直链多糖，由N-乙酰氨基葡糖和葡糖醛酸二糖单位重复交替连接形成。HA广泛的分布于动物和人体的结缔组织中，但不同组织来源的HA化学结构完全相同，只是在含量多少和相对分子量大小上存在差异，没有种属特异性。经过多年的研究，人们对HA的结构、理化性质及生理功能已有了明确的认识。它在水溶液中的无规则卷曲状态和它的流体动力学特点赋予其重要的物理特性，即高度粘弹性、可塑性、渗透性和良好的生物相容性，作为一种可吸收、可降解的生物材料，其应用研究领域不断扩大，表现出良好的市场前景。由于HA具有保湿功能，广泛用于化妆品和口服美容保健食品中；作为粘弹性保护剂，用于眼科手术和关节疾病的治疗；作为媒介在滴眼液中广泛应用；交联的HA在粘连的预防和软组织修复等应用中获得成功；HA与其他药物反应形成的加合物对药物发挥控释作用，可达到定向和定时释放的目的。林蛙皮表面湿润、裸露，为抵御环境有害因子侵袭，在自然选择的过程中，经长期进化，其皮肤分泌液中含有大量具有防御功能的抗菌活性物质。此种物质能抑制部分菌种的生长，可以将其开发为低毒、高效药用资源或食物保鲜剂。目前，国内针对中国林蛙的研究多见于雌性东北林蛙输卵管蛤士蟆油的成分和功能等方面的报道，而对东北林蛙皮肤活性物质的研究少有报导。蛙类皮肤中含有丰富的具有特殊分子结构、功能复杂多样的生物活性物质，具有重要的应用价值及较大的开发利用潜力。国外对蛙类皮肤中的活性多肽的研究有40多年的历史。从70年代开始，就已大规模地从两栖类动物皮肤及其分泌物中寻找具有药用价值的生物活性物质，已涉及到600多种蛙类，从中提取出100多种活性肽，其中对部分蛙皮多肽抗生素的结构、功能与性质等方面, 已做了深入研究。这些活性肽的结构功能各不相同，其中抗菌肽具有分子量小、水溶性好、抗原性低、稳定性高等特点，不但能够抗细菌，而且能够抗真菌、抗原虫、抗肿瘤、抗病毒，对哺乳动物正常细胞却只有很低的毒性。可在食品工业中作为天然防腐剂加以应用。2.2 胶原蛋白2.2.1 胶原蛋白的结构 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。分子量为300ku。胶原蛋白最普遍的结构特征是三螺旋结构。其由3条a链多肽组成，每一条胶原链都是左手螺旋构型。3条左手螺旋链叉相互缠绕成右手螺旋结构，即超螺旋结构闭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等。 人体之所以能够活动自如，就是因为有关节的结构，大部分的关节，不但是提供人体活动之需，并经由软骨保护骨头避免磨损，软骨当中有65%至80%是由水所组成，其它则有醣蛋白、胶原蛋白及软骨细胞，这些提供了软骨健康营养及功能保护。事实上，软骨本身是一多孔结构，胶原蛋白是一条条细长纤维形成的网套，醣蛋白则是具有弹性的球体，水分则填塞其中，这些组成都必须完整，才可使软骨负荷重力，若胶原蛋白变少，会使醣蛋白与胶原蛋白的网套连接松弛，或是醣蛋白内含物减少，会使醣蛋白不再具有弹性，都会导致关节受力时容易变加速磨损，随着患者年龄增长，造成这些材质自然消失或者功能退化，就形成所谓的退化性关节炎。所以银发族、更年期妇女、运动过度者、骨折者或关节容易酸痛者应多补充富含胶原蛋白之食物。2.2.2 胶原蛋白的功效2.2.2.1 胶原蛋白对皮肤的作用胶原蛋白是人体皮肤真皮层的主要组成部分，它具有将水分保留在真皮层的作用， 并提供支持和保护，赋予皮肤弹性和强度。随着年龄的增长，肌肤中的胶原蛋白会慢慢代谢减少，此外紫外线通过表皮达到真皮层，促使胶原蛋白分解。皮肤中缺乏胶原蛋白，胶原纤维就会发生联固化，使细胞间粘多糖减少，皮肤便会失去柔软、弹性和光泽，同时真皮的纤维断裂、脂肪萎缩、汗腺及皮脂腺分泌减少，皮肤会出现色斑、皱纹等一系列老化现象。2.2.2.2 胶原蛋白对骨骼的作用 骨骼中胶原含量约占20%，约占骨中总蛋白含量的80%。胶原蛋白可使钙质与骨细胞相结合。钙对于骨骼来说非常重要，骨骼中钙的流失直接导致骨质疏松。因此，当钙流失时，若只增加钙的摄取量是无法改善这种骨质疏松现象的，因为钙无法在骨中得到保存。这时想要保住骨本就必须先补充胶原蛋白。另外，胶原蛋白还能使骨骼与牙齿更坚硬、有弹性。骨骼与肌肉的相互联接也靠胶原蛋白，这里的胶原蛋白称为肌腱。骨与骨之间相连接的部分（如膝盖和关节等软骨组织）的主要成分也是胶原蛋白，它使得人在做运动时筋骨能够保持柔软且有弹性。在一般动物的筋骨中，也含有许多胶原蛋白称为“骨胶原”。因此，可以从动物的筋骨中抽取胶原用作医药及工业用途8。2.2.2.3 胶原蛋白对眼睛的作用 胶原蛋白是眼角膜的主要成分蛋白质，眼角膜中所含胶原纤维呈现规则排列，这种结构不但可使让光线透过，还可令眼角膜呈现透明。圆锥角膜是一种眼科疾病，其机械强度要比正常角膜低，有研究表明通过核黄素及UV-A照射后得到的交联的角膜胶原能够增加角膜基质的硬度，阻止圆锥角膜的进一步发展。目前，还出现了以胶原蛋白为材料制成的隐形眼睛，能提高眼睛的保水力。 此外，人体主要的内脏器官、组织中都含胶原蛋白，其最大的功能在于保护和强化脏器，但不同器官、组织中胶原含量不同8。2.2.2.4 抗氧化自由基可攻击生命大分子物质及细胞壁，造成机体的多种损伤和病变，加速机体的衰老。在正常生理状态下，机体内自由基的产生与清除处于动态平衡状态，但当机体处于不良环境状态下， 以及随着年龄的增长，体内的自由基将会产生过多或清除过慢。自由基清除剂也称为抗氧化剂，可清除体内过剩的自由基，减轻它们对机体的损伤。自由基在体内增加时，可作用于机体细胞的生物大分子(蛋白质、核酸、脂类等)，使大分子受损，从而引起疾病和衰老。自由基在生物体内对氧化和衰老起巨大作用，有效地清除超氧化自由基对抗氧化和抗衰老有积极地作用。Mendis E等人利用三种商品酶对Hoki(Johnius belengerii)鱼鳞水解，然后检测产生的胶原多肽的自由基清除能力。结果证实，胰蛋白酶水解所得的胶原多肽具有最强的自由基清除能力。并分离出了具有最强自由基清除能力的一个肽段，其序列为His-GlyPro-LeuGlyProLeu（797Da）。而且，这个肽段对亚油酸自氧化的抑制能力接近BHT。进一步研究证实，该肽段可以提高人的肝细胞中抗氧化酶的水平。经推测认为，该肽段可能与维持细胞环境氧化还原的平衡有关9。董玉婷研究了鳕鱼皮胶原蛋白水解产物的抗氧化活性，发现不同分子量的鳕鱼皮胶原多肽对羟基自由基和超氧阴离子都具有清除活性，分子量越低，活性越高。在相同浓度下，各多肽组分对羟基自由基的清除活性较超氧阴离子自由基高10。Jing-long Yang等人分析军草鱼皮中明胶水解产物的特性及其抗氧化活性，得到酶水解后的鱼皮明胶水解物分子量范围在700Da6500Da之间。其分子量大多在700Da以下的水解产物抗氧化能力显著提高11。2.2.2.5 减肥降血脂减肥需要分解脂肪(分解代谢)，而胶原蛋白能激活脂肪酶的活性，使这种分解代谢过程增加和延长。汪静慧等人研究水产胶原肽对小鼠营养性肥胖的预防作用，发现水产胶原肽可以明显减少小鼠因高脂饮食导致的体重增加，对小鼠营养性肥胖的预防作用显著，对肝肾无损害并能减轻有害物对肝细胞的损伤12。中国科学技术大学的黄碧霞等曾对补充了氨察，发萎 现可加速人体的血清譬白蛋白、喜自细胞、血小板和红细胞的生成，有明显的提高免疫功能与改善心肌能的作用，调节血胆固醇和甘油三酯的作用13。2.2.2.6 降血压高血圧是对人类健康危害极大的一种疾病，潜伏期长。高血压的早期阶段，一般没有明显不适症，直至发生临床迹象心脏病发作、脑血管破裂而导致死亡。据国家高血压研究中心统计，我国高血压患者己达1.2亿人，发病率为l0.8 其危害仅次于肿瘤。因此，治疗和防治高血压病是当今社会关注的一个热门课题。许多医学研究和临床观察表明，高血压的发病与血管紧张素转换酶(Angiotenisin convertingenzyme，ACE)密切相关。国内外相关研究证明，胶原蛋白水解产物中的一些多肽对血管紧张素转换酶的活性具有较强的抑制作用，具有良好的降压效果。赵元晖从海地瓜水解胶原蛋白中提取血管紧张素转换酶抑制肽，得到的肽主要由Glu、Asp、Pro、Gly、Ala这5种氨基酸组成，分子量在410-950Da之间14。陈胜军等人探讨了酶水解罗非鱼鱼皮胶原蛋白制备抑制血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)的工艺条件，采用双酶复合水解工艺所得水解产物的水解度为30.43体外对ACE的抑制率达68.615。林琳研究发现鱼皮胶原蛋白多肽Mw2000Da的组分，通过长期预防给药的试验表明，可以显著的降低。肾血管性高血压大鼠的动脉血压， 并能显著降低人鼠血浆中AngII的含量，具有较好的降压效果，呈剂量依赖性，200g/g剂量的降压效果与卡托普利14g/g相当16。2.2.2.7 预防疾病和术后恢复胶原蛋白能够活化细胞机能，有加速血红蛋白和红细胞生成的功能，改善循环，提高免疫力，抑制癌细胞，有利于防治冠心病、缺血性脑病。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。林琳研究发现，鱼皮胶原蛋白多肽对于血管内皮细胞的损伤具有一定的保护和修复作用，并且随着多肽浓度的增加，作用增强。崔凤霞对海参中胶原蛋白肽活性进行了研究，结果表明，海参胶原肽在48小时内均能显著促进OX-LDL诱导损伤的血管内皮细胞的增殖，降低细胞内MDA水平，显著提高细胞内NOS活性和NO释放量，且其作用效果随浓度的增大而增强17。徐彬等人对重型颅脑损伤术后病人采用富含胶原蛋白肽的肠内营养临床应用，探讨重型颅脑损伤围手术期营养治疗的有效方法，结果发现对于颅脑损伤术后患者，富含胶原蛋白肽的肠内营养，有助于降低高代谢，降低感染率，增强免疫力，有助于病情恢复，其降低病死率的效果，优于其他肠内营养18。2.2.2.8 其他功效水解胶原蛋白中含有大量的甘氨酸，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。研究表明，胶原蛋白还能够减少减缓更年期妇女的更年期症状，减轻不适的感觉。胶原蛋白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，促进胃溃疡愈合。此外，胶原蛋白还能够保护胃粘膜，其机理为：1胶原蛋白可在胃内形成保护膜从而减少胃粘膜的损伤；2提高胃粘膜cGMP/cAMP值，促进胃粘膜细胞增殖；3缓冲胃酸对溃疡面的刺激，同时可促进血小板的凝聚而有止血作用，减轻各种因素对胃粘膜的直接损伤。胶原蛋白来源广泛， 比一般药物廉价， 而且是体内主要蛋白成份之一， 无毒副作用，适合开发保护胃粘膜类保健食品19。2.2.3 胶原蛋白的应用2.2.3.1 在食品方面的应用 胶原蛋白本身即可作为一种食品，食用胶原一般来源于动物的肌腱、真皮及骨胶原，外观通常为白色，味道清淡，口感柔和，易消化。但大多数情况下，胶原蛋白在食品中会被作为功能物质和营养成分。 （1）在功能保健食品中的应用 胶原蛋白可降低胆固醇和血甘油三酯，并可增加体内缺乏的一些必需微量元素，从而使之维持在相对正常的范围，是一种十分理想的减肥和降血脂食品。胶原蛋白还有加速红细胞和血红蛋白生成的功能，可改善循环，有助于防治冠心病及缺血性脑病。胶原还可以保持血管的正常功能，与预防高血压、动脉硬化有十分密切的关系。胶原蛋白还可以包住癌细胞，抑制其增殖和转移。因此，它是适于肾脏病、糖尿病等重症患者摄取的优质高蛋白20。此外，胶原蛋白可以协助机体排出铝元素，从而降低老年痴呆症的发生。 研究表明，胶原蛋白可以减少妇女疾病，减缓妇女更年期症状。胶原中的甘氨酸，不仅参与合成胶原蛋白，也是大脑中的一种抑制性神经递质，对于中枢神经有镇静之作用。同时，它对焦虑症及神经衰弱等也有很好的治疗作用21。此外，胶原蛋白食品还能抑制蛋白质因胃酸作用而引起的凝聚，有助于食物的消化，同时也有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，以促进胃溃疡的愈合。 （2）在食品添加剂中的应用 酒类、饮料澄清剂鱼胶是一种功能性鱼蛋白，是由鱼体组织的胶原蛋白制成的水产品，包括粗胶、明胶和鱼漂胶。它是国际上已公认的最高级的胶澄清剂。在啤酒、葡萄酒行业明胶和鱼胶作为澄清、沉降剂获得了非常好的效果，产品质量非常的稳定。在果酒的酿造过程中也起到乳化、增黏、澄清、稳定等作用。在茶饮料生产中，明胶可用于防止因长时间存放而变混浊，可以改善茶饮料的品质。明胶可通过破坏胶原蛋白分子内部的氢键，使其原有的紧密超螺旋结构被破坏，形成结构松散的小分子，加入肉制品中可改善结缔组织嫩度，使之具有优良的品质，不仅增加了蛋白质含量，且口感好又有营养。明胶还可以作为冷冻食品的改良剂，用作增黏剂，增黏熔较低，极易溶于热水中，具有入口即化的特点，常用作粮食胶冻及果冻等。在冰淇淋和雪糕等生产中加入适量的明胶，可防止冰晶形成粗粒，保持组织的细腻并降低溶化速度。此外，胶原蛋白还有很好的染色性，可根据制品的需要，用食用色素将其染成相似于肌肉组织的红色，令消费者更容易接受。 胶原蛋白经过再分解而形成的胶原多肽，拥有很好的生物功能性及较高的消化吸收性，可广泛应用于鲜牛奶、奶粉、酸奶及奶饮料等乳制品之中，起到抗乳清析出和乳化稳定的功效。胶原多肽还可以添加到面包、糕点中用于延长老化时间和增加体积及松软度，也可以添加至糖果中，令软糖果保持稳定的形态，即使承受了较大的压力也不变形。 （3）在食品包装材料中的应用 人造肠衣是以胶原蛋白为主制造的胶原肠衣，本身是营养十分丰富的高蛋白物质，热处理过程中，胶原几乎和肉食品的收缩率一致，其它可食用包装材料并不现具有这种优点。胶原本身具有固定化酶的功能，可改善食品尤其是肠类制品的风味与质量。人造胶原肠衣具有透明度高、口感好、制作工艺简单的特点，开发前景十分乐观。 包装膜胶原蛋白可用作果脯、蜜饯的内包装膜辅，加以甘油等添加剂，提高膜机械性能的同时，也是可食性的胶原。包装膜通常具有良好的热封性、抗张强度和较高的防气、隔油、阻湿性等功效，可被广泛应用于各类食品保鲜。明胶作为涂层材料使食品表面有光泽。明胶可作为稳定剂，有防止产品干缩、变形的作用。明胶也具有保鲜作用，明胶溶液可以在果蔬的表面形成皮膜，保证食品的天然风味并延长食品的保质期。这些作用都已经得到了广泛的应用。2.2.3.2 在化妆品方面的应用目前在化妆品工业中，多种不同的蛋白质被作为原材料，其目的是保护皮肤的结构和改善其功能。胶原蛋白可作为化妆品原材料的有效性已经被确定。胶原蛋白用于化妆品中的主要功效如下：（1） 营养性可补充皮肤层所需要的养分，补充17种对人有益的氨基酸，令皮肤中胶原蛋白的活性增加，保持角质层得水分及纤维结构完整性，可改善皮肤细胞得生存环境，促进皮肤组织新陈代谢，达到延缓衰老、滋润皮肤、消皱、养发、美容的目的。（2） 修复性胶原蛋白与周围组织的亲和性很好，故而使之具有独特的修复组织的功能。胶原蛋白可以用于皮肤的缺损修复和组织的缺损修复，是很好的医用美容材料。（3） 保湿性天然保湿因子是维持皮肤水分十分重要的物质，水解胶原产品中所含的氨基酸与天然保湿因子的成分极其相近。此外，胶原分子外侧有大量的亲水基团羧基、羟基等存在，这使得胶原分子极易和水分子形成氢键，因此，胶原蛋白及多肽拥有相当好的保水、保湿性能。（4） 配伍性胶原蛋白可调节和稳定pH值、稳定泡沫、乳化胶体。同时其作为一种功能性成分，在化妆品中能起到减轻各种