動物源副產(chǎn)物膠原蛋白肽的制備及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

摘 "要：在動物加工過程中會產(chǎn)生大量的副產(chǎn)品和廢棄物，這些產(chǎn)品中富含生物活性蛋白質(zhì)，可以通過化學(xué)處理或酶水解等方式轉(zhuǎn)化為具有特殊生理功能的膠原蛋白肽。膠原蛋白具有一定的營養(yǎng)價值，但由于其分子質(zhì)量較大，難以被人體消化吸收。而膠原蛋白肽分子質(zhì)量較小，更容易被人體消化吸收，并且發(fā)現(xiàn)動物源副產(chǎn)物膠原蛋白肽具有許多特殊的生理功能，因此將膠原蛋白肽作為新型食品原材料成為近些年來的研究熱點之一。本文綜述動物源副產(chǎn)物膠原蛋白肽制備方式的優(yōu)缺點，及膠原蛋白肽在人體中的消化吸收，同時介紹膠原蛋白肽在食品加工中的應(yīng)用，為將來開發(fā)膠原蛋白肽新產(chǎn)品提供新思路。

關(guān)鍵詞：動物源副產(chǎn)物；膠原蛋白肽；提取方法；消化吸收；食品應(yīng)用

Collagen Peptides： Preparation from Animal By-Products and Application in Food Industry

ZHANG Tengteng1，2， GAO Xiaoguang2，3， LIU Xiaochang1， LEI Yuanhua1， XIE Peng1， SUN Baozhong1，

XIAO Hu4， KAN Zhuocairen4， GA Songzhaxi4， BA Yongji4， GAO Xiaowei5， ZHANG Songshan1，*

（1. Institute of Animal Sciences， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 100193， China; 2. College of Food Science and Biology， Hebei University of Science and Technology， Shijiazhuang 050018， China; 3. Shijiazhuang Industry Technology Research Institute for Pigs， Shijiazhuang 052260， China; 4. Qumalai County Agriculture and Animal Husbandry Comprehensive Service Center， Yushu 815500， China; 5. Shengwei Food Co. Ltd.， Langfang 065000， China）

Abstract： Large amounts of by-products and wastes are generated during animal processing. These products are rich in biologically active proteins， which can be converted chemically or enzymatically into collagen peptides with special physiological functions. Collagen has nutritional value and is difficult to digest and absorb by the body due to its high molecular mass. Collagen peptides have a small molecular mass and are more easily digested and absorbed by the human body， which have been reported to show various special physiological functions and thus have become one of the research hotspots in recent years. The advantages and disadvantages of the methods to prepare collagen peptides derived from animal by-products are reviewed， the digestion and absorption characteristics of collagen peptides in the human body are briefly described， and the application of collagen peptides in food processing is also summarized. We expect that this review will provides a new idea for the future development of new collagen peptide products.

Keywords： animal by-products; collagen peptides; extraction methods; digestion and absorption; food applications

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20240123-027

中圖分類號：TS251.9 " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1001-8123（2024）01-0067-08

引文格式：

張騰騰， 高曉光， 劉曉暢， 等. 動物源副產(chǎn)物膠原蛋白肽的制備及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 肉類研究， 2024， 38（1）： 67-74. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20240123-027. " "http：//www.rlyj.net.cn

ZHANG Tengteng， GAO Xiaoguang， LIU Xiaochang， et al. Collagen peptides： preparation from animal by-products and application in food industry[J]. Meat Research， 2024， 38（1）： 67-74. （in Chinese with English abstract） DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20240123-027. " "http：//www.rlyj.net.cn

隨著中國畜牧業(yè)和漁業(yè)的快速發(fā)展，在動物屠宰加工過程中產(chǎn)生大量的獸皮和動物胴體殘骸等副產(chǎn)物，僅有少量的獸皮當(dāng)皮革低價賣出，大部分副產(chǎn)物會被丟棄，造成環(huán)境污染。這些副產(chǎn)物中富含大量生物活性蛋白質(zhì)，主要為膠原蛋白，可以通過化學(xué)或物理的方式將其分解成膠原蛋白肽等小分子活性物質(zhì)，提高副產(chǎn)物的附加值。膠原蛋白肽是由2～20 個氨基酸通過肽鍵以不同的組合和排列共價連接在一起的小分子活性片段，膠原蛋白肽特有的（Gly-X-Y）n序列賦予其獨特的理化性質(zhì)和生物活性[1]。

膠原蛋白具有一定的營養(yǎng)價值，但由于其分子質(zhì)量較大，不能被人體迅速消化、吸收和利用[2]。膠原蛋白肽是小分子活性片段，與膠原蛋白相比更易被人體消化吸收，并且在體內(nèi)顯示出許多潛在的生物活性，例如抗氧化、降血脂、降血壓、調(diào)節(jié)人體免疫力、促進(jìn)傷口愈合和抗衰老等[3-4]。通過使用動物副產(chǎn)物制備膠原蛋白肽，如牛皮、豬皮、魚骨和魚皮等[5]，在改善食品質(zhì)量和開發(fā)功能性食品方面具有巨大潛力。為提高動物源副產(chǎn)物膠原蛋白肽的產(chǎn)量和進(jìn)一步開發(fā)其生理功能，選擇有效的制備方法對膠原蛋白肽活性進(jìn)行研究具有重要意義[6]。本文綜述目前常見膠原蛋白肽的制備方法，總結(jié)

目前提出的新興綠色提取輔助技術(shù)，討論膠原蛋白肽在體內(nèi)的消化吸收，為膠原蛋白肽在食品領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 動物源副產(chǎn)物膠原蛋白肽的制備

1.1 膠原蛋白的預(yù)處理

膠原蛋白主要存在于哺乳動物、家禽和魚類的皮膚與骨骼中[5]，通過高拉伸強度和低彈性而呈現(xiàn)出相當(dāng)大的黏彈性[7]。在提取前進(jìn)行預(yù)處理是為了在保持膠原完整結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，同時打破其分子間的交聯(lián)。在動物體內(nèi)這些膠原蛋白的結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定，即使在沸水中也很難徹底破壞其結(jié)構(gòu)，需要使用稀釋過的酸或堿對膠原進(jìn)行預(yù)處理，這不僅切割了交聯(lián)，同時也可以保持膠原鏈的完整[8]。

針對不同來源的獸皮，需要進(jìn)行相應(yīng)的處理，如浸泡、去肉、脫毛和切割等。將原料進(jìn)行清潔和減小尺寸能夠去除污染物和最大限度地提取膠原蛋白肽[9]。

1.1.1 酸處理

酸性預(yù)處理過程中一般使用乙酸溶液處理原料，將洗滌和切碎的皮片在受控溫度下浸入酸中。酸會滲透進(jìn)原材料，使其膨脹到初始體積的2～3 倍，并水解交聯(lián)物[10]。酸預(yù)處理適用于纖維纏結(jié)程度較低、相對易碎的皮，如豬皮和魚皮[8]。

1.1.2 堿處理

堿性預(yù)處理過程通常使用氫氧化鈉或碳酸氫鈉溶液處理原料，預(yù)處理的時間根據(jù)原材料的厚度決定，堿性預(yù)處理適用于從厚而硬的原材料中提取膠原蛋白

肽[1，8]。通過堿處理可以有效除去非膠原成分，如脂質(zhì)、色素等[9]。使用堿處理時要選擇合適的濃度，高濃度的氫氧化鈉可能會導(dǎo)致酸溶性膠原蛋白肽的大量損失[8]。Sun Shanshan等[11]預(yù)處理時將羅非魚皮在0.1 g/100 mL碳酸氫鈉溶液中浸泡2 h以除去非膠原成分。

1.2 膠原蛋白肽的制備

膠原蛋白肽是由氨基酸經(jīng)過不同的組合和排列所組成的線性或環(huán)狀化合物，可分為寡肽和多肽。目前常用的制備膠原蛋白肽的方法主要是蛋白質(zhì)水解技術(shù)，主要包括化學(xué)水解法和酶促水解法，膠原蛋白肽制備的優(yōu)缺點如表1所示。

1.2.1 化學(xué)水解法

蛋白質(zhì)的化學(xué)水解主要包括酸水解和堿水解，酸水解和堿水解法具有成本低、操作簡單等優(yōu)點。酸水解制備常使用的溶劑主要有無機酸（如鹽酸和亞硫酸等）和有機酸（如檸檬酸和乳酸等），酸水解法水解較為徹底，但通常會破壞膠原蛋白肽中部分氨基酸結(jié)構(gòu)，影響膠原蛋白肽的生物活性且產(chǎn)品得率較低，并且可能會對設(shè)備造成腐蝕[12]。堿法提取常用的是氫氧化鈉、碳酸鈉等，其工藝步驟簡單且成本低；但因膠原蛋白在堿性條件下肽鏈易斷裂，易引起變性，并且堿水解過程可能會使得膠原蛋白肽中的氨基酸發(fā)生消旋等高級結(jié)構(gòu)變化，故應(yīng)用不廣泛[13]。

1.2.2 酶促水解法

酶促水解法是指選用合適的蛋白酶降解膠原蛋白非螺旋區(qū)段肽鍵，釋放出具有特定結(jié)構(gòu)的生物活性肽片段[21]，酶可以特異性切斷膠原肽鍵，從而產(chǎn)生小分子活性肽。植物源（木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶等）、動物源（胃蛋白酶、胰蛋白酶等）和微生物源的食品級（風(fēng)味蛋白酶、堿性蛋白酶等）和非食品級（膠原酶、絲氨酸蛋白酶等）商業(yè)蛋白酶被廣泛應(yīng)用于膠原蛋白肽的制備過程[22]。不同蛋白酶的酶切位點不同，所以酶解的產(chǎn)物也不同，因此在需要篩選具有特定功能的膠原蛋白活性肽時應(yīng)選擇不同的蛋白酶，從而獲取合適的氨基酸、二肽及多肽比例。李曉瑞等[23]將堿性蛋白酶和風(fēng)味蛋白酶組合使用，發(fā)現(xiàn)能夠提高蛋白水解度并且明顯增加了游離氨基酸和核苷酸等物質(zhì)含量。此外，需要根據(jù)目標(biāo)生物活性肽的結(jié)構(gòu)和功能特性選擇合適的酶和酶促反應(yīng)條件，如蛋白溶液的pH值、溫度、水解時間和酶濃度等[24]。趙熙成[25]研究胰蛋白酶、堿性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶和胃蛋白酶5 種常用蛋白酶對延邊黃牛骨膠原蛋白水解程度的影響，發(fā)現(xiàn)胰蛋白酶為最優(yōu)酶，并優(yōu)化了制備延邊黃牛骨膠原蛋白肽的最適條件。Offengenden等[24]在回顧了膠原蛋白肽的制備過程和影響因素后得出結(jié)論，酶水解是制備膠原蛋白肽的首選方法。酶水解提供了更好的反應(yīng)選擇性，對膠原蛋白的損害更小，因此能夠最大程度提升膠原蛋白產(chǎn)量，提取出的產(chǎn)品純度更高[9]。酶往往比酸、堿和鹽貴得多，但它們可以在溫和的反應(yīng)條件下使用。與化學(xué)物質(zhì)相比，酶處理對加工設(shè)備的腐蝕性更小，消耗的能量更少，產(chǎn)生的廢物更少，可以更好地控制水解程度[14]。不同蛋白酶有不同的水解位點和水解程度（表2）[1]，但在水解過程中容易產(chǎn)生復(fù)雜的水解副產(chǎn)物，導(dǎo)致目標(biāo)肽的產(chǎn)率相對較低[9]。

1.2.3 微生物發(fā)酵法

微生物發(fā)酵是通過微生物的代謝和發(fā)酵活動產(chǎn)生具有不同分子質(zhì)量的活性肽[15]。使用微生物發(fā)酵制備活性肽的過程反應(yīng)條件溫和，氨基酸結(jié)構(gòu)保存完整，安全性較高。微生物代謝所產(chǎn)生的酶系可以使底物中的膠原蛋白水解更徹底，釋放出的肽具有更高的生理活性和營養(yǎng)價值。在選擇微生物菌株方面，蛋白酶活性高的細(xì)菌、霉菌和酵母是最常用的，不同的菌株對蛋白質(zhì)的提取有不同的影響。吳占春[26]制備鱖魚副產(chǎn)物水解肽，通過不同發(fā)酵菌實驗最后選用清酒乳桿菌，并且得到最優(yōu)發(fā)酵條件，在此條件下可以獲得水解度最高的水解肽。微生物發(fā)酵過程中產(chǎn)生的酶可能會使原料中的異味被分解，使活性肽產(chǎn)品滋味得到改善或產(chǎn)生獨特的發(fā)酵香氣。宮田嬌等[27]采用青春雙歧桿菌和嗜熱鏈球菌混合菌株發(fā)酵方法脫除柞蠶蛹蛋白臭味并制備抗氧化肽，混合菌株發(fā)酵明顯改善了柞蠶蛹蛋白的氣味，并且1，1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除率明顯提高。微生物在發(fā)酵過程中會產(chǎn)生一些代謝產(chǎn)物，這些物質(zhì)可能會提高膠原蛋白肽的生物活性。但是微生物發(fā)酵法時間較長，并且發(fā)酵菌種的選擇較復(fù)雜，后續(xù)仍需加深對菌種的探索以及發(fā)酵產(chǎn)物的鑒定。

1.3 膠原蛋白肽提取的新興輔助技術(shù)

由于傳統(tǒng)的提取方法存在一些弊端，例如成本高昂、提取時間較長、產(chǎn)生污染等問題，隨之產(chǎn)生了很多綠色新興技術(shù)，有助于提高膠原蛋白肽的提取效率。UAE、SWE、HPP輔助提取、MAE和PEF輔助提取等新型提取方法具有較好的潛力，可以通過促進(jìn)膠原蛋白三股螺旋結(jié)構(gòu)解旋，從而加速膠原蛋白的水解。盡管這些技術(shù)有其缺點，但可以極大縮短提取時間，降低成本。將新興技術(shù)與傳統(tǒng)提取技術(shù)結(jié)合在一起，可以開發(fā)高效的加工流程和生產(chǎn)出高質(zhì)量的膠原蛋白肽。

1.3.1 UAE

在膠原蛋白肽的制備過程使用UAE可以明顯提高產(chǎn)量并且可以縮短提取所需時間[16]。UAE利用超聲波將復(fù)雜分子分解成更小的化合物，增加溶劑與目標(biāo)化合物之間的接觸面積，使物料中的有效物質(zhì)能在短時間內(nèi)釋放，從而提高傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)速率。膠原蛋白肽的產(chǎn)量受超聲波振幅和持續(xù)時間的影響，較高的振幅可以縮短提取時間并提高產(chǎn)量[28]。UAE在使用堿提取的過程中破壞膠原蛋白的結(jié)構(gòu)，這是由于堿會削弱氫鍵并破壞膠原蛋白中的部分共價鍵，從而促進(jìn)超聲波對膠原蛋白結(jié)構(gòu)的破壞[16]。之前有研究表明，由于超聲波的機械沖擊會破壞酶的氫鍵和范德華力，從而影響酶的二級和三級結(jié)構(gòu)，消除酶的生物活性，但是目前發(fā)現(xiàn)超聲波并不能滅活所有的酶，在特定頻率和強度下使用超聲波處理可以導(dǎo)致酶活性增強，而不會改變其構(gòu)象[29]。

He Long等[30]研究超聲誘導(dǎo)抗氧化肽釋放的內(nèi)在機制，發(fā)現(xiàn)通過超聲波處理降低了膠原分子之間的交聯(lián)，將部分折疊結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為螺旋結(jié)構(gòu)，增加了酶對肽鍵的可及性，進(jìn)一步增強了膠原蛋白肽的釋放。牛金鴿等[31]利用超聲波輔助酶提取藏羊皮膠原蛋白肽，顯著提高了膠原蛋白肽的提取率。

1.3.2 SWE

亞臨界水是保持在100～374 ℃、0.1～22.0 MPa狀態(tài)下的水，亞臨界水解不需要引入其他化學(xué)物質(zhì)，不會產(chǎn)生有毒物質(zhì)，亞臨界水提取物可以安全食用并且反應(yīng)時間較短。來自亞臨界水的能量可以通過降低解吸過程所需的活化能破壞黏性分子溶質(zhì)-基質(zhì)和溶質(zhì)-溶質(zhì)之間的相互作用，同時高壓可以通過迫使水分子滲透基質(zhì)（孔隙）輔助提取[32]。先前的研究表明，亞臨界水處理可以在幾分鐘內(nèi)水解膠原蛋白[17]。Melgosa等[33]使用亞臨界水在不同溫度下對大西洋鱈魚骨進(jìn)行萃取，發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高，膠原蛋白肽的回收率也提高，并且在每個溫度下獲得的膠原蛋白肽分子質(zhì)量逐漸降低，該研究還發(fā)現(xiàn)，這種肽在人類上皮細(xì)胞模型中顯示出較高的抗炎能力。溫度對亞臨界水有一定影響，根據(jù)操作時間和原材料的區(qū)別，在提取時要選擇合理的溫度范圍。Melgosa等[34]

水解沙丁魚罐頭的廢料，在140 ℃時得到最高產(chǎn)量的膠原水解物，當(dāng)達(dá)到190 ℃時氨基酸產(chǎn)量開始降低，但在250 ℃時獲得的膠原水解物具有最高的抗氧化活性。亞臨界水的極性隨著溫度的升高而降低，因此，可以區(qū)分極性、中極性、低極性和非極性物質(zhì)[35]。如今SWE大多數(shù)應(yīng)用在實驗室中，但是設(shè)備成本高昂是SWE在實際生產(chǎn)中應(yīng)用受到限制的主要原因。

1.3.3 HPP輔助提取

HPP輔助是以水為介質(zhì)，使樣品在密閉的容器中受到100～1 000 MPa 壓力，從而破壞膠原蛋白中的非共價鍵，改變分子結(jié)構(gòu)，促進(jìn)膠原蛋白肽的釋放[36]。王艷茹等[37]使用HPP技術(shù)輔助堿性蛋白酶制備牛皮膠原蛋白肽，發(fā)現(xiàn)HPP輔助制備的膠原蛋白肽具有較高的抗氧化活性，并且通過形態(tài)學(xué)顯示產(chǎn)生的膠原蛋白肽分子質(zhì)量更小。娜荷芽[38]利用HPP技術(shù)對馬骨進(jìn)行預(yù)處理，當(dāng)HPP壓力為300 MPa時馬骨具有最高的脫脂率（73.56%），進(jìn)而促進(jìn)膠原蛋白肽的產(chǎn)率。合理選擇HPP壓力是膠原蛋白肽制備過程中最重要的因素之一，適當(dāng)?shù)膲毫蜁r間可以促進(jìn)膠原蛋白的展開，暴露更多疏水基團和氨基酸殘基，從而提高副產(chǎn)物膠原蛋白肽的功能特性和利用價值[18]。Gao Yanlei等[18]在300 MPa下持續(xù)15 min時制備的牛皮膠原蛋白肽具有最佳的功能特性。

1.3.4 MAE

MAE是通過使用頻率300 MHz～300 GHz的電磁輻射，促進(jìn)內(nèi)部化合物的釋放，從而提高膠原蛋白肽的產(chǎn)量[19]。MAE具有制備時間更短、溶劑消耗量更少、產(chǎn)率更高等優(yōu)點，已經(jīng)初步應(yīng)用于生物活性物質(zhì)的制備[32]。

Liu Tingwei等[39]發(fā)現(xiàn)，在短時間內(nèi)（5～30 min）兔皮膠原蛋白肽中氨基酸含量基本不變，但在長時間（60～90 min）時蛋白質(zhì)過度水解造成物理特性下降，表明通過MAE產(chǎn)生的物質(zhì)可能會隨著時間的延長被破壞。因此在制備過程中需要確定最佳制備時間。由于MAE促進(jìn)了蛋白水解和低分子質(zhì)量肽的形成，使蛋白水解產(chǎn)物的生物活性增強。但提取過程中產(chǎn)生的熱量會對化合物造成一些損傷[19]。

1.3.5 PEF輔助提取

PEF是在食品加工過程中施加短時間（μs）脈沖電壓（1～45 kV/cm）[20]。中等強度PEF（1～20 kV/cm）被初步應(yīng)用在冷凍干燥和提取過程中[40]，以縮短操作時間和增加提取產(chǎn)量。Zhang Xinyue等[41]發(fā)現(xiàn)，施加7.5 kV/cm脈沖電壓時具有較高的提取效率，并且藜麥分離蛋白溶解度和乳化性顯著增強。目前PEF輔助技術(shù)主要應(yīng)用在果蔬干燥和果蔬汁的提取中，在膠原蛋白肽的制備中應(yīng)用較少，仍需進(jìn)一步完善提取工藝并探究加工過程中的主要機制，為后續(xù)PEF的廣泛利用提供理論基礎(chǔ)。

2 動物源膠原蛋白肽的消化吸收特性

2.1 膠原蛋白肽的體內(nèi)吸收

之前普遍認(rèn)為，動物攝取的蛋白質(zhì)在進(jìn)入消化道后會經(jīng)過多種消化酶的作用最終被完全水解成游離氨基酸后才能被機體吸收利用。然而，隨著對蛋白質(zhì)吸收的深入研究，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)在消化吸收過程中酶解成游離氨基酸時產(chǎn)生的中間產(chǎn)物肽也能被吸收。Matsui等[42]使用萘-2，3-二甲醛作為肽衍生化的熒光試劑，檢測血液中吸收的肽。隨著血液中小肽的發(fā)現(xiàn)以及腸胃能夠吸收肽的理論不斷被證實，生物活性肽逐漸被認(rèn)為是有效的氨基酸來源，并且比氨基酸單體具有更高的體內(nèi)吸收效率。從膠原蛋白中提取的膠原蛋白肽在體內(nèi)表現(xiàn)出多種生理活性，具有良好的健康促進(jìn)作用并且無毒副作用，因此具有保健食品的潛力。生物活性肽以完整的形式到達(dá)作用靶點后，因其具有特定的氨基酸序列可以與相應(yīng)的受體發(fā)生作用，進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的生理活性。生物活性肽通過腸屏障以其活性形式被吸收到血液循環(huán)中[43]，Caco-2細(xì)胞體外轉(zhuǎn)運模型被廣泛用于評估肽在腸道細(xì)胞中的轉(zhuǎn)運，并且通過表觀滲透系數(shù)（apparent permeation coefficient，Papp）評價不同分子質(zhì)量肽之間的滲透難易程度[44]。具有相同氨基酸組成但順序不同的肽（Trp-His與His-Trp、Ile-Phe與Phe-Ile）表現(xiàn)出完全不同的滲透模式，這表明氨基酸序列可能會影響膜滲透性[43]。

膠原蛋白肽可以通過載體轉(zhuǎn)運、細(xì)胞旁路轉(zhuǎn)運和胞吞轉(zhuǎn)運等方式被人體消化吸收[45]。二肽和三肽主要通過寡肽轉(zhuǎn)運蛋白（proton-dependent oligopeptide transporter，PepT1）進(jìn)行識別和轉(zhuǎn)運，PepT1是質(zhì)子依賴性轉(zhuǎn)運蛋白質(zhì)，在轉(zhuǎn)運過程中會受到競爭性

抑制[46]。Osmanyan等[47]發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物會改變PepT1 mRNA的表達(dá)，增加PepT1的腸道轉(zhuǎn)運能力并促進(jìn)肽的吸收。寡肽則是通過細(xì)胞旁路途徑進(jìn)行轉(zhuǎn)運，該途徑不消耗能量，常用于轉(zhuǎn)運水溶性肽。Xu Qingbiao等[48]發(fā)現(xiàn)，乳鐵蛋白制備的膠原蛋白肽可以通過細(xì)胞旁路途徑穿過Caco-2細(xì)胞單層。大分子肽段則需要利用胞吞作用被人體吸收，由于大分子肽段易被蛋白酶水解，因此完整轉(zhuǎn)運的頻率較低[45]。Xu Feiran等[49]發(fā)現(xiàn)，十肽Tyr-Trp-Asp-His-Asn-Asn-Pro-Gln-Ile-Arg通過胞吞途徑轉(zhuǎn)運被完整吸收。

2.2 膠原蛋白肽在體內(nèi)的生物利用度

肽和蛋白質(zhì)產(chǎn)品的口服生物利用度極低（通常低于1%），主要是因為胃腸穩(wěn)定性差和滲透性有限[50]。膠原蛋白肽在腸道中的轉(zhuǎn)運受到肽的大小、分子質(zhì)量、氨基酸組成、結(jié)構(gòu)特征、電荷和濃度的影響[48]。短鏈肽（具有更高的Papp）比長鏈肽更容易和更有效地被吸收，長鏈肽易于被腸細(xì)胞肽酶水解；中性氨基酸殘基更易被PepT1識別，具有疏水性氨基酸的肽鏈更易完成跨膜轉(zhuǎn)運[48，51]。此外，肽的吸收也可能受共存的無活性肽或食物成分影響，這是因為在吸收過程中不同肽對轉(zhuǎn)運載體PepT1親和力不同，并且當(dāng)2 種及以上成分共存時會產(chǎn)生競爭吸收抑制作用，影響目標(biāo)肽的吸收[44]。由于膠原蛋白肽的氨基酸序列和功能的多樣性，在體內(nèi)的消化吸收仍需進(jìn)一步完善。

低生物利用度會限制膠原蛋白肽在營養(yǎng)補充劑和功能性食品開發(fā)中的應(yīng)用。為了最大限度發(fā)揮肽在人體中的作用，目前可以通過活性肽的化學(xué)改性、添加蛋白酶抑制劑、添加滲透吸收促進(jìn)劑以及各種生物活性肽聚合物顆粒遞送體系的使用提高生物活性肽在體內(nèi)的生物利用度[45]。使用物理或化學(xué)方法改變膠原蛋白肽的結(jié)構(gòu)，以防在消化吸收過程中被酶水解。許多酶抑制劑可以抑制膠原蛋白肽的水解，如胰蛋白酶、糜蛋白酶抑制劑、內(nèi)肽酶抑制劑，滲透促進(jìn)劑與肽酶抑制劑相結(jié)合可以降低生化屏障，改善肽的腸道運送[48]。雖然這些方法可以提升膠原蛋白肽的生物利用度，但也易使有害物質(zhì)進(jìn)入血液循環(huán)，因此仍需開發(fā)更安全、新型的方法。

3 膠原蛋白肽在食品中的應(yīng)用

3.1 膠原蛋白肽在食品添加劑中的應(yīng)用

膠原蛋白肽可用作脂質(zhì)食品中的抗氧化劑、低脂肉制品中的脂肪替代品、飲料中的澄清劑及改善牛乳質(zhì)量的添加劑。Palamuto?lu等[52]在魚丸的制作過程中添加魚膠原蛋白肽發(fā)現(xiàn)可以抑制脂質(zhì)氧化，并且在成品中魚膠原蛋白肽的魚腥味被配方中的香料所掩蓋。Zhang Yi等[53]

將豬皮膠原蛋白肽作為澄清劑添加到菊花飲料中可以提高其透光率，并且可以提高感官品質(zhì)與貯藏穩(wěn)定性。Znamirowska等[54]發(fā)現(xiàn)，在益生菌發(fā)酵乳中添加膠原蛋白肽可以改善產(chǎn)品的硬度和黏附性，減少脫水作用，提高雙歧桿菌Bb-12在21 d貯藏期間的存活率，并保留了特有的牛乳味道和氣味。張肖楠等[55]研究表明，將適量的豬皮膠原蛋白肽添加到豬肉餡中可以降低豬肉餡的蒸煮損失率并且使豬肉餡的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更均勻致密，改善豬肉餡的質(zhì)構(gòu)和感官特性。

膠原蛋白肽可以作為食品冷凍保護(hù)劑添加到冷凍食品中。將面團冷凍是延長其保質(zhì)期的一種方法[56]，但是在貯藏和運輸過程中的溫度波動會導(dǎo)致面團多次凍融循環(huán)，使面團中的水分再分布和重結(jié)晶，縮短其保

質(zhì)期[57]。Cao Hui等[58]將牛骨膠原蛋白肽作為食品冷凍保護(hù)劑添加到冷凍面團中抑制冰晶的生長，使冷凍時間與解凍時間縮短，并且膠原蛋白肽的加入能夠提高酵母的存活率，改善面團的質(zhì)地。膠原蛋白肽在食品添加劑中的應(yīng)用如表3所示。

3.2 膠原蛋白肽在保健食品中的應(yīng)用

一些膠原蛋白肽可以通過腸道直接吸收，發(fā)揮延緩皮膚衰老、抗骨質(zhì)疏松的作用。Adibi[60]使用同位素示蹤法在血液中檢測到腸道中吸收的肽，并認(rèn)為蛋白質(zhì)消化后主要以肽的形式吸收。Shigemura等[61]研究連續(xù)服用膠原蛋白水解物4 周，發(fā)現(xiàn)大量的蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物在消化后產(chǎn)生含有羥脯氨酸的二肽和三肽，通過腸細(xì)胞上的肽轉(zhuǎn)運蛋白被吸收到血液中，并通過血液循環(huán)系統(tǒng)分布到多種組織。每天攝入膠原蛋白水解產(chǎn)物可以促進(jìn)其在組織中的分布和積累，因此將膠原蛋白肽作為功能活性成分應(yīng)用于營養(yǎng)膳食補充劑，用于改善因膠原蛋白缺失所引起的多種亞健康狀態(tài)。

膠原蛋白肽可用作膳食補充劑，通過促進(jìn)膠原纖維和彈性纖維的形成來改善人類皮膚健康[62]。Kang等[63]將無毛老鼠的背部暴露在紫外線輻射中，其中一些小鼠口服從羅非魚鱗中提取的膠原蛋白肽，持續(xù)9 周，發(fā)現(xiàn)口服膠原蛋白肽可以增加皮膚組織中透明質(zhì)酸的產(chǎn)生，減少了皺紋的形成。Lee等[64]通過魚鱗制備膠原蛋白肽并研究其生理功能，通過篩選確定Gly-Pro作為魚鱗膠原蛋白水解產(chǎn)物具有代表性的小分子質(zhì)量肽，對皮膚健康有益。并且將無毛老鼠暴露于紫外線輻射，無毛老鼠口服膠原蛋白肽后血漿Gly-Pro和Pro-Hyp濃度顯著增加，減弱了皺紋的形成，并且增加了皮膚的水合作用。Mei Fengfeng等[65]

研究表明，魚皮膠原蛋白肽可以通過改變傷口組織中微生物群定植，從而控制炎癥反應(yīng)、增加傷口血管生成和膠原沉積促進(jìn)大鼠皮膚傷口愈合。Mistry等[66]發(fā)現(xiàn)，豬源膠原蛋白肽在一定濃度下可以通過增強細(xì)胞增殖促進(jìn)纖維細(xì)胞和角質(zhì)細(xì)胞的愈合，攝入豬膠原蛋白肽的個體

在2 h后血清濃度/血漿濃度峰值與體外傷口愈合產(chǎn)生有益作用的濃度相似，說明膠原蛋白肽可以促進(jìn)人類傷口愈合。

膠原蛋白肽可以作為功能性成分添加到食品中，賦予產(chǎn)品特殊的生理功能。Brook等[67]發(fā)現(xiàn)，將膠原蛋白肽添加到口服營養(yǎng)液中可以通過給老年人補充熱量和蛋白質(zhì)減少肌肉損失。Ayati等[68]在酸乳中添加膠原蛋白肽GPLGAAGP、GRDGEP和MTGTQGEAGR，結(jié)果表明，添加膠原蛋白肽的功能性酸乳物理化學(xué)特性和感官特性未發(fā)生變化，并且表現(xiàn)出更高的抗氧化活性與血管緊張素轉(zhuǎn)換酶I（angiotensin converting enzyme I，ACE-I）和二肽基肽酶-IV（dipeptidyl peptidase-IV，DPP-IV）抑制活性。Wangtueai等[69]在無麩質(zhì)面條中添加魚膠原蛋白肽改善其抗氧化性，并且使其具有更高的蛋白質(zhì)含量；Kumar等[70]在餅干中添加膠原蛋白肽豐富了餅干的口感和賦予其一定的營養(yǎng)價值。

膠原蛋白肽可用作患有心血管疾病患者的功能性食品中的功能成分。Cao Songmin等[71]從牛骨中提取的膠原蛋白肽RGL-（Hyp）-GL和RGM-（Hyp）-GF在體內(nèi)可以降低自發(fā)性高血壓，說明膠原蛋白肽可以作為控制血壓的營養(yǎng)候選物。Tian Li等[72]從牦牛皮中提取膠原蛋白肽，發(fā)現(xiàn)其具有較高ACE抑制活性，表明膠原蛋白肽具有作為抗高血壓和抗氧化活性功能性食品的潛力。Tometsuka等[73]使用生姜蛋白酶制備膠原蛋白肽，發(fā)現(xiàn)長期口服可以通過改變脂質(zhì)代謝對小鼠產(chǎn)生降血脂作用，說明長期服用膠原蛋白肽可能有助于減輕肥胖和預(yù)防高血脂等疾病。

膠原蛋白肽在保健食品中的應(yīng)用如表4所示。

4 結(jié) 語

目前通過動物源副產(chǎn)物制備的膠原蛋白肽已經(jīng)應(yīng)用于多個領(lǐng)域，但是其應(yīng)用與推廣還面臨著許多挑戰(zhàn)與困難。首先，盡管膠原蛋白肽的來源極其廣泛，但是在提取過程中會消耗大量的化學(xué)試劑，造成資源浪費。其次，盡管人體可以通過腸道吸收膠原蛋白肽，但其在攝入后的生物利用度研究仍不明確。因此，探索新型、綠色、環(huán)保的制備方法，優(yōu)化膠原蛋白肽的制備工藝，提高產(chǎn)品的純度與活性十分必要。此外，膠原蛋白肽在人體中的消化吸收機制仍需進(jìn)一步研究，進(jìn)一步開發(fā)攝入后在人體中的生理功能活性。

隨著研究的深入，膠原蛋白肽產(chǎn)品在國際國內(nèi)市場會占領(lǐng)更大份額，具有較大的開發(fā)潛力和市場前景。食品是目前膠原蛋白肽應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，隨著消費者需求的改變，膠原蛋白肽作為膳食纖維補充劑的需求進(jìn)一步增加，因此需要研發(fā)出具有特定功能活性的膠原蛋白肽，創(chuàng)造更豐富的產(chǎn)品組合。另外，膠原蛋白肽作為一種新型的食品添加劑，在食品加工過程和貯藏過程中與其他成分的相互作用仍需繼續(xù)探索。

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