透明質酸鈉功能機理及在食品中的應用進展

宋東宇 王若賢 李碩 王琪淋 武仕卿 趙文菲

摘 要：透明質酸鈉（Sodium Hyaluronate，SH）是人體內部自然存在的物質，其對人體的生理功能具有調節作用，2021年成功入選我國新資源食品原料名單，具有廣闊的市場發展空間。本文綜述了透明質酸鈉對人體的生理調節功能及近年來在食品應用的研究進展、未來研究方向，旨在充分發掘SH的潛力。

關鍵詞：透明質酸鈉;功能;機理;應用

Functional Mechanism of Sodium Hyaluronate and its Utilization in Food

SONG Dongyu， WANG Ruoxian， LI Shuo， WANG Qilin， WU Shiqing， ZHAO Wenfei

（College of Science and Engineering， Hebei Agricultural University， Cangzhou 061100， China）

Abstract： Sodium Hyaluronate （SH） is a naturally occurring substance in the human body， which plays an indispensable role in regulating physiological functions of the human body. It has been successfully included in the list of new resource food ingredients in China in 2021， and has a broad market space for development. This paper reviews the physiological regulation function of SH on human body， and the research progress and future research direction of SH application in food in recent years， aiming to fully explore the potential of SH.

Keywords： sodium hyaluronate; function; mechanism; utilization

透明質酸鈉（Sodium Hyaluronate，SH）在水中易水解為透明質酸（hyaluronic acid，HA），二者功能類似，但SH分子量更小，能被人體深層組織吸收，同時SH具有免疫抗炎、潤滑關節、美容養顏等作用。SH的獲批及應用能滿足人們不同方面的功能需求[1]。

1 透明質酸鈉的結構和性質

1.1 透明質酸鈉的結構

透明質酸鈉遍布人體，是由葡萄糖醛酸和乙酰氨基己糖結合為雙糖，并以此雙糖為單位通過聚合反應產生的一種高分子質量的直鏈黏多糖，其化學式為（C14H20NO11Na）n，透明質酸鈉化學結構式見圖1[2]。

1.2 透明質酸鈉的性質

SH是一種黏多糖類物質，呈白色顆粒或粉末狀固體，具有水溶性，在乙醇、丙酮或乙醚中不溶，其在水中溶脹成澄清的具有黏稠彈性的溶液，為一種非牛頓流體，黏稠度遠大于生理鹽水[3]。其分子形態、理化性質隨分子量大小的不同呈可變性。

2 透明質酸鈉可被人體消化吸收的論證

SH在人體中易水解為HA，因此單獨研究SH在人體中是否能被吸收及吸收情況較困難，又因二者具有較相似的結構與性質，且小分子SH不會被分解，而是被人體吸收進入血液并送至皮膚真皮層，促進成纖維細胞生長并促進生成HA，因此可通過研究HA功能特性及體內吸收情況，從而確定SH的功能及吸收情況[4-5]。在大鼠體內，食物在胃中的滯留時間約為2 h，在小腸中約為4 h，在大腸中約為24 h，未被吸收的部分在3 d內排放到糞便[6]。KIMURA等[7]通過使大鼠連續口服HA 5 d及使用HA分析試劑盒和HA結合蛋白（HA-binding proteins，HABP）測量最后3 d糞便中HA的含量。在所有實驗組中，糞便中的HA濃度均低于檢測限，證實了HA未被排放到糞便中，他們還研究了胃液、腸液和盲腸內容物中消化酶對HA的降解作用。結果表明，胃液或腸液不會降解HA，而大鼠大腸中腸道細菌的透明質酸酶可將HA降解為不飽和多糖。此外，液相色譜-串聯質譜法（Liquid Chromatography-tandem Mass Spectrometry，LC-MS/MS）分析顯示在大鼠皮膚中檢測到不飽和HA，表明HA是在大腸中被吸收的。MARIKO等[8]通過測量對大鼠口服或靜脈注射C14標記的透明質酸后血漿中的放射性濃度發現一段時間后皮膚中的放射性高于血液中的放射性，得到的結論為超過80%的HA被吸收并分布到皮膚和組織中，且發現口服透明質酸不會過度積累。

3 透明質酸鈉的功能及作用機理

3.1 具有促進機體愈合修復的作用

傷口產生不久后，傷口部位的HA含量增加，原因是在修復的初始階段，HA作為一種臨時結構，其獨特的結構有助于營養物質擴散和廢物從損傷部位清除，并且HA可與角質形成細胞相互作用，角質形成細胞是皮膚表皮的主體，其作用是產生角蛋白，HA直接影響此類細胞的增殖和遷移[9]。在傷口愈合過程中，與HA相關的幾個重要功能主要來自CD44受體[10]。CD44是HA的重要受體，幾乎存在于所有細胞的細胞膜上。傷口產生時，CD44負責HA降解產物的內化，是炎癥反應過程中的重要受體[11]。此外，成纖維細胞具有促進細胞修復的作用，CD44可促進傷口區域附近的成纖維細胞轉移到傷口區域，從而加速傷口愈合。CD44和細胞表面RHAMM受體之間也存在相互作用，細胞表面的RHAMM可與CD44相互作用，調節信號轉導、細胞運動和傷口愈合[12]。相關研究表明，RHAMM在CD44向細胞表面的易位中具有關鍵作用，其有利于觸發HA和CD44受體激活的通路[13]。WEIGEL等[14]提出了一個模型，證實凝血蛋白和HA之間有一種特定的相互作用，低分子量HA可減少傷口愈合過程中氧自由基對組織的損害[15]。HA水平的升高導致生長因子等的釋放，并通過形成細胞周膜影響細胞間的相互作用，從而導致更快的細胞增殖，使傷口更易恢復[16]。

3.2 具有抗炎作用

當人體受傷時，白細胞會利用血管壁上的受體遷移到損傷部位，并分泌蛋白酶進行組織降解，當血液中HA及其鈉鹽水平較高時，其通過與白細胞的CD44受體結合及相互作用可減緩白細胞的運動;當受體被阻斷時，只有較少的白細胞能遷移到炎癥部位，但它并不能完全阻斷白細胞的遷移過程，僅能減緩，足夠數量的白細胞仍會遷移到傷口部位以提供愈合作用，但炎癥反應會減少。

3.3 具有潤滑關節，緩解關節疼痛感的作用

SH為關節液的重要組成部分，大部分會與蛋白質結合構成蛋白質-SH復合物，在關節液中游離[17]。SH在潤滑關節方面發揮著重要作用，可大大降低機體運動時骨骼的磨損程度且SH可增加滑膜液中HA的含量，防止軟骨基質的進一步破壞[18]。日本對60名骨關節炎受試者進行為期1年的安慰劑對照雙盲實驗，實驗組的受試者每天口服200 mg高純度HA，對照組的受試者服用安慰劑，為期1年。根據日本膝關節炎量表（JKOM）評分進行評估，結果表明，HA受試者癥狀隨著時間的推移而得到改善，服用HA可明顯緩解關節疼痛[19]。

3.4 具有智能調節水平衡，改善皮膚水分的作用

HA廣泛存在于人體肌膚組織，其分子結構式中包含許多氫鍵，并在空間上呈剛性的螺旋柱形，內側存在大量羥基，可結合大量水分子，且這些水分子在柱內非常牢固，具有良好的吸水性和安全性[20]。皮膚含水量逐漸變少的原因是隨著年齡的增長，纖維芽細胞活性大幅度下降，其分泌的玻尿酸也急劇減少，外部攝入的SH可被盲腸內的細菌分解為低聚糖，通過大腸吸收到血液或淋巴進入全身皮膚，增加纖維芽細胞的活性，使真皮層的纖維芽細胞分泌產生HA，從而使皮膚中水分含量保持相對穩定。日本有研究者做了1個實驗，以22名有皮膚干燥癥狀的人為研究對象，每天服用1次HA片劑，在6周后與對照組相比，實驗組皮膚干燥癥狀有明顯的好轉，檢測皮膚含水量較之前有增加[21]。馮寧等[22]組織52名身體健康的不同年齡階段的志愿者進行實驗，實驗結果表明試食組在試食HA前后檢測皮膚水分含量的差值明顯大于對照組，說明口服透明質酸可有效改善皮膚缺水的癥狀。

3.5 具有美容養顏抗氧化的作用

HA可有效改善皮膚細胞生存微環境，還可誘導細胞增殖分化，如皮膚受到陽光暴曬后變紅、變黑和脫皮，透明質酸可通過促進表皮細胞的增生和分化，促進受傷部位皮膚再生且其可以滲入人體皮膚，幫助皮膚代謝廢物，使細胞更新代謝加快，增強皮膚抵抗力，從而使皮膚煥發活力，起到良好的美容養顏效果[23]。HA具有抗氧化性能，包括減少紫外線誘導的細凋亡和酸誘導的DNA損傷[24]。無論是在體內還是體外，HA的羥基官能團都可以吸收活性氧清除自由基[25]。馮寧等[22]研究了口服HA后血清的超氧化物歧化酶活性，發現HA具有體內抗氧化作用。

4 透明質酸鈉在食品方面的應用

目前，SH在醫美、日用等領域應用較廣泛，而在食品行業處于起步階段，原因是國內許多消費者認為SH活躍于醫美行業，對于人體只能外用，形成了先入為主的認知局限，不認為食用SH類產品能發揮功效。目前，很多發達國家已批準可將SH當作普通食品添加劑食用，且已有一定時間的實踐經歷，而我國對SH在食品方面的應用主要集中在保健食品上，在普通食品研發中多將SH與其他成分組合，共同發揮作用。2021年，我國將SH列入新資源食品原料名單后，其在普通食品行業將會得到發展。

4.1 保健食品

2008年，SH被列入新資源食品名單，但僅可作為保健食品原料，初期SH保健食品市場一直被國外著名SH系列產品生產廠家壟斷，后來我國也逐步發展了一系列的相關保健食品，如2012年國內同仁堂企業推出融合了SH的肽粉，后續又推出血橙SH櫻桃粉風味固體飲料。2021年9月北京姿美堂生物技術有限公司研發了1種口服SH養顏水光片，可緩解肌膚干燥脫皮;湯臣倍健股份有限公司的SH口服液能起到緩解關節疼痛的作用等。

4.2 普通食品

4.2.1 透明質酸鈉+膠原蛋白

透明質酸鈉和膠原蛋白組合是相關食品領域中較常見的組合，人體皮膚蛋白質構成中大多為膠原蛋白，彈性蛋白、膠原蛋白和玻尿酸3大黃金元素構成立體網狀結構，是保持皮膚年輕態的基礎，通過補充膠原蛋白和SH有利于修復肌膚損傷，使人體皮膚更加充盈緊實。如湯臣倍健湯臣倍健股份有限公司旗下的yep膠原蛋白肽果味飲料，其成分中包含SH與膠原蛋白，并對此項產品的功效進行了測試實驗，挑選了50名從25～65歲不等的我國女性，使這些人每日服用一瓶yep膠原蛋白肽果味飲料，連續服用該產品12周后測量面部皮膚彈性、角質層含水量、色度并與服用前進行對比，實驗結果證實該款產品能起到改善皮膚狀態的作用。

4.2.2 透明質酸鈉+蝦青素

從天然的雨生紅球藻中提取的蝦青素是人們公認的具有較強的清除自由基能力的一種物質，配合SH的功能可有效提升皮膚的抗氧化能力，如上海薄荷健康科技股份有限公司推出的透明質酸鈉蝦青素飲料，有修復紫外線對皮膚帶來的損傷、淡化色斑、延緩皮膚衰老等功效。

4.2.3 透明質酸鈉+γ-氨基丁酸（γ-GABA）

γ-氨基丁酸是一種存在于人體的天然活性氨基酸，不含激素成分，沒有依賴性，能降低人體神經細胞的興奮性，配合SH使用可實現雙重效果，如華熙生物科技股份有限公司旗下的國內首個玻尿酸食品品牌“黑零”所研發的GABA好夢軟糖及γ-氨基丁酸百香果透明質酸鈉飲品，其作用溫和，睡前服用有助于人們入睡。同時，多種類型的食品大量涌現，如杭州娃哈哈集團有限公司發布的一款融合了SH的低糖版營養快線，中華老字號福州聚春園集團有限公司推出SH高纖維巧克力等。多種多樣的新式食品說明玻尿酸食品已開始成為各大食品企業觀望的新型產品。

5 前景

SH除在補水功能方面的應用外，還可利用其水溶性和增稠性與牛奶或蜂蜜等進行有機結合。以牛奶為例，融合SH后可改善牛奶的口感，喝起來更濃稠，且牛奶富含優質乳蛋白，其中包含的色氨酸為5-羥色胺的前體物質，五羥色胺具有促進睡眠的作用，SH對提高睡眠質量也有積極影響，二者的結合可實現1+1>2的效果[26-27]。75歲老年人皮膚中的透明質酸含量低于19歲青年人的透明質酸含量的1/4，許多年輕人的皮膚水分含量也有所降低[28]。因此，食品應用中對SH的需求正在增加，SH相關產品的研發將有助于改善老年人和皮膚干燥患者的皮膚狀況。目前，消費者對食品的需求更在意美與健康，正如牛磺酸使紅牛維他命飲料有限公司獲得成功，赤蘚糖醇使元氣森林食品科技集團有限公司獲得成功，透明質酸鈉也擁有廣闊的發展前景。

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