鹿產(chǎn)品中膠原蛋白的研究范文

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《經(jīng)濟(jì)動物學(xué)報》2014年第二期

1鹿產(chǎn)品中膠原蛋白的研究現(xiàn)狀

1．1鹿茸中提取膠原蛋白鹿茸是雄性馬鹿(CervuselaphusLinnaeus)或梅花鹿(CervusnipponTemmick)未骨化的、密生的、茸毛的幼角，始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》。鹿茸“味甘、性溫、主漏下惡血、寒熱驚癇、益氣強志、生齒不老”。對多種鹿茸中化學(xué)成分的分析表明［11-13］:鹿茸中含有大量的I型膠原。鹿茸中粗蛋白質(zhì)含量占干重質(zhì)量50%以上，而膠原是鹿茸中含量最高的蛋白質(zhì)。鹿茸具有可再生、生長速度快的特點，藥理作用廣泛，因此鹿茸作為膠原提取原料具有其他原料無法比擬的特點。徐云鳳等［14］采用胰蛋白酶水解制備鹿茸膠原蛋白，運用正交試驗法考察膠原蛋白的提取工藝，用高效凝膠色譜法考察膠原蛋白的酶解條件，優(yōu)選出提取鹿茸膠原蛋白的最佳工藝:料液比為1∶3(g/mL)，水煮時間4h，提取5次，胰蛋白酶與底物(鮮鹿茸)比1∶5000，酶解時間2h，得出鹿茸膠原蛋白收率為12.52%，蛋白含量為56.89%。趙玉紅等［15-16］采用胃蛋白酶法提取鹿茸中的膠原，運用Box-Behnken中心組合試驗設(shè)計優(yōu)化膠原提取條件:提取時間52h、酶用量5%、液料比為1∶23(g/mL)。試驗結(jié)果表明，二杠茸中膠原含量和得率分別為65.8mg/g和4.53%，均高于毛桃茸和三杈茸。采用胃蛋白酶法在酸性條件下制備的梅花鹿鹿茸膠原在波長230nm處具有強特征峰;紅外圖譜證明提取的鹿茸膠原為Ⅰ型膠原;含有17種氨基酸，其中甘氨酸含量最高，其次為丙氨酸和脯氨酸，酪氨酸、蛋氨酸和組氨酸含量較低;其熱收縮溫度為84.05℃，高于一般脊椎動物的熱收縮溫度;具有完整的三螺旋結(jié)構(gòu)。李銀清等［17-18］采用醇提法制備鹿茸膠原，得出鹿茸醇提物中主要含有Ⅰ型膠原，含量約70%;相對鮮鹿茸，膠原提取率為10.3%。醇提法制備的鹿茸膠原中含有18種氨基酸，其中甘氨酸、脯氨酸和丙氨酸含量最高，組氨酸和酪氨酸含量較低。對鹿茸膠原酶解物進(jìn)行藥效學(xué)研究結(jié)果表明，鹿茸膠原酶解物具有免疫調(diào)節(jié)、抗炎、抗應(yīng)激作用［19-20］。同時，鹿茸膠原對大鼠成骨細(xì)胞有明顯的促貼壁和增殖作用，對雌性大鼠骨質(zhì)疏松癥具有一定的治療作用［21］。

1．2鹿筋中提取膠原蛋白鹿筋是貴重的動物類中藥，是鹿科動物馬鹿(CervuselaphusLinnaeus)或梅花鹿(CervusnipponTemmick)的四肢干燥筋。始載于《唐本草》［22］，性溫，味淡微咸，主要用于治療風(fēng)濕關(guān)節(jié)痛、手足無力、腎虛、大壯筋骨、轉(zhuǎn)筋及勞損等癥，臨床上主要用于治療肩周炎、骨關(guān)節(jié)炎、強直性脊柱炎、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、風(fēng)濕等［23］。鹿筋是一種營養(yǎng)保健價值較高的補品，現(xiàn)代研究表明，膠原蛋白是鹿筋的主要成分。從鹿筋中提取膠原蛋白的常規(guī)方法是將新鮮的鹿筋去筋膜、皮及脂肪后，用生理鹽水反復(fù)清洗去除脂肪和血，再用蒸餾水沖洗干凈以備用。張鶴等［24-25］對鹿筋用石油醚脫脂、4%的鹽酸脫鈣后，采用醋酸浸泡、100℃沸水浸提、胃蛋白酶酶解，運用單因素試驗和正交試驗篩選出提取鹿筋膠原蛋白的最佳條件:醋酸體積分?jǐn)?shù)為5.5%、料液比為1∶7(g/mL)、浸提時間14h，胃蛋白酶與底物比1∶1000、酶解時間24h。采用鹽酸浸泡、100℃沸水浸提、胰蛋白酶酶解，運用單因素試驗篩選出提取鹿筋膠原蛋白的最佳條件:鹽酸質(zhì)量濃度為0.2%，料液比為1∶12(g/mL)，浸提時間48h，胰蛋白酶與底物比為1∶8000，酶解時間3h。試驗結(jié)果表明，鹿筋膠原蛋白收率分別為74.56%和82.12%;蛋白含量分別為65.54%和72.25%。從試驗結(jié)果可以看出，采用胰蛋白酶酶解鹿筋膠原蛋白得出的膠原蛋白收率和蛋白含量較高。Takeshi等［26］通過胃蛋白酶酶解制備梅花鹿鹿筋膠原，得出的膠原蛋白的產(chǎn)量相當(dāng)于鹿筋冷凍干燥后質(zhì)量的37.5%。紅外光譜分析顯示，從鹿筋中提取的膠原蛋白的二級結(jié)構(gòu)與豬皮、牛皮中提取的膠原蛋白不同。孫曉迪等［27-28］對鹿筋膠原蛋白進(jìn)行藥理學(xué)研究，結(jié)果表明，鹿筋膠原蛋白具有免疫調(diào)節(jié)、抗炎作用。同時，鹿筋膠原蛋白還對弗氏佐劑誘導(dǎo)的大鼠佐劑性關(guān)節(jié)炎有明顯的治療作用。曲毅等［29］對鹿筋膠原蛋白進(jìn)行藥理學(xué)研究，結(jié)果表明，鹿筋膠原蛋白具有明顯抗炎、鎮(zhèn)痛作用。張鶴等［30］研究鹿筋膠原對維甲酸誘導(dǎo)的大鼠骨質(zhì)疏松模型的治療作用，結(jié)果表明，鹿筋膠原蛋白對維甲酸導(dǎo)致的骨質(zhì)疏松癥具有較好的防治作用，同時也為臨床上治療骨質(zhì)疏松方面的新藥開發(fā)提供了理論基礎(chǔ)。

1．3鹿骨、鹿角盤中提取膠原蛋白鹿骨是鹿科動物馬鹿(CervuselaphusLinnae-us)或梅花鹿(CervusnipponTemmick)的骨骼。鹿骨的藥用被首載于《名醫(yī)別錄》。現(xiàn)代研究表明，鹿骨膠具有祛風(fēng)除濕、益氣補血、補腎壯陽的功能，對四肢疼痛、風(fēng)濕、貧血、精髓不足、久病體弱等癥臨床療效較好。鹿骨是養(yǎng)鹿業(yè)的副產(chǎn)物，富含膠原蛋白，約占57%。鹿角盤是雄性鹿科動物馬鹿(CervuselaphusLinnaeus)或梅花鹿(CervusnipponTemmick)在每年的7、8月份，鹿茸被割下以后自然生長出來的形狀不一、十分堅硬的盤狀物質(zhì)，待到第2年的4、5月份自然脫落。鹿角盤中含有大量的膠原蛋白，是鹿角霜、鹿角膠的原料［31］。因此，對鹿骨、鹿角盤的開發(fā)利用，是增加養(yǎng)鹿業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑之一。由于鹿骨和鹿角盤都屬于骨類，質(zhì)地堅硬，從中提取膠原蛋白一般采用高溫浸提或酒制的方法。粗提得到的膠原蛋白為明膠，低溫放置仍具有凝膠性，分子量在幾萬到十萬，不易被人體消化利用，因此常進(jìn)行酶解，酶解得到膠原蛋白分子量在幾千到幾萬。從鹿骨和鹿角盤中提取膠原蛋白的常規(guī)方法是預(yù)處理(脫脂、脫鈣)、溶膠(高溫浸提)、酶解(蛋白酶切除膠原的末端肽)。趙玉紅等［32-34］利用Alcale堿性蛋白酶對鹿骨進(jìn)行水解的最佳酶解條件為水解溫度65℃、水解時間135min、pH值為9、酶用量3500U/g。在此條件下得出鹿骨膠原蛋白的水解度為12.2%，•OH自由基的清除率70.8%。研究表明，鹿骨膠水解物蛋白具有較強的體外抗氧化作用。他們還采用酸和酶提取法從鹿骨中提取酸溶性膠原蛋白(C)和胃蛋白酶促溶性膠原蛋白(PSC)，通過紫外掃描分析得出鹿骨的C和PSC在234nm處均有強烈吸收，具有膠原蛋白的特性;通過紅外光譜分析說明膠原纖維保留了大量的三股螺旋結(jié)構(gòu);經(jīng)DSC測定，鹿骨的C和PSC熱收縮溫度分別為55℃和58℃。SDS－PAGE電泳顯示，膠原蛋白含有3條不同的鏈，α1、α2和β鏈。張鶴［35］采用單因素試驗和正交試驗優(yōu)化，得到鹿骨膠原蛋白提取的最佳工藝:料液比1∶5(g/mL)，水煮3.5h，水煮3次;采用SDS－PAGE確定胰蛋白酶的用量為酶與底物比1∶5000，酶解1h，提取率為5.11%，蛋白含量約80.59%。采用單因素試驗和正交試驗優(yōu)化得到提取鹿角盤膠原蛋白的最佳工藝:料液比1∶5(g/mL)，水煮5h，提取4次;采用高效液相凝膠色譜法確定胰蛋白酶的用量為酶與底物比1∶10000，酶解1.5h，收率為22.31%，平均蛋白含量66.32%。氨基酸分析表明，鹿骨膠原蛋白和鹿角盤膠原蛋白中均含有17種氨基酸，其中甘氨酸含量最高，分別為33.87%和31.51%，這表明運用此方法水解得到的膠原蛋白中各成分均沒有受到破壞，依然保存膠原蛋白的特點。牛放等［36］采用熱水浸提，胰蛋白酶酶解，得到鹿角脫盤膠原蛋白，采用Folin－酚試劑法測定鹿角盤膠原蛋白中蛋白含量約為66%。試驗結(jié)果表明，鹿角盤膠原蛋白對去卵巢所致的骨質(zhì)疏松大鼠有一定的治療作用。

1．4鹿皮中提取膠原蛋白鹿皮是鹿科動物馬鹿(CervuselaphusLinnae-us)或梅花鹿(CervusnipponTemmick)的皮，它是梅花鹿系列產(chǎn)品中的一個重要組成部分。《本草綱目》中記載鹿皮“補氣，澀精，斂瘡”。《四川中藥志》收錄:“性溫，味咸，無毒，能補氣，澀虛滑。治婦女白帶，血崩不止，腎虛滑精;涂一切瘡。”王建輝等［37］采用酸法和酶法從東北特產(chǎn)梅花鹿鹿皮中提取膠原蛋白，其中，酶法提取的膠原蛋白含量高于酸法的1.5倍，而且純度較高。酶法提取鹿皮膠原蛋白中蛋白質(zhì)含量為81.4%，鹿皮膠原的相對分子量分布為(11.7～21.4)×104，飽濕倍數(shù)、吸水倍數(shù)分別為20、2.4，等電點為4.19。鹿皮膠原蛋白中含有18種氨基酸(谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、精氨酸、脯氨酸和羥脯氨酸的含量較高)和21種人體所必需的微量元素(其中Zn、Ge、Se的含量較高，分別為93.4，0.56，0.01μg/g)。

2鹿產(chǎn)品膠原蛋白的應(yīng)用現(xiàn)狀

2．1在食品、保健品行業(yè)的應(yīng)用膠原蛋白本身可以作為一種食品，食用膠原蛋白一般來源于動物的肌腱、真皮和骨骼，但多數(shù)情況下，膠原蛋白在食品方面主要是營養(yǎng)和功應(yīng)用兩方面［38］。人們食用富含膠原蛋白的食品，能夠有效地增強體質(zhì)、強筋健體、延緩機體衰老［39］。在古代，我國食用鹿產(chǎn)品在諸多典籍中均有記載，近現(xiàn)代，鹿產(chǎn)品食用有了更大的發(fā)展，食用鹿產(chǎn)品幾乎包括其全部品種，鹿產(chǎn)品早已成為中餐的重要組成部分以及最受消費者歡迎的門類之一。藥理學(xué)研究表明，鹿筋、鹿茸、鹿角盤等酶解產(chǎn)物均具有抗氧化、抗疲勞和提高免疫功能的作用。但是，由于鹿產(chǎn)品在保健食品、預(yù)包裝食品和中醫(yī)藥膳食療領(lǐng)域的應(yīng)用受到現(xiàn)行體制及相關(guān)的法律、法規(guī)政策的限制，僅有少數(shù)品種審批上市。

2．2在化妝品行業(yè)中的應(yīng)用膠原蛋白具有純天然的防皺、祛斑、美白保濕等作用，膠原蛋白廣泛應(yīng)用于化妝品中主要有親和性、保濕性、修復(fù)性、營養(yǎng)性及配伍性等功效。在化妝品工業(yè)中，膠原蛋白作為化妝品原料的有效性已經(jīng)確定。膠原蛋白可從動物皮中提取，其中，從鹿皮中提取的膠原蛋白具有較強的吸水性和飽濕性，利用這一性質(zhì)，可以用于化妝品生產(chǎn)。研究表明，鹿皮膠具有特有香氣，鹿皮膠營養(yǎng)液具有養(yǎng)顏、潤膚作用［40-41］。鹿產(chǎn)品中鹿皮、鹿筋、鹿茸等都含有豐富的膠原蛋白，我國古籍中有許多鹿產(chǎn)品用于美容化妝的記載，如“永和公主澡豆方”《太平圣惠方》中的鹿角膠、鹿角霜;“小地黃煎丸”《圣濟(jì)總錄》中的鹿角膠等［42］。現(xiàn)在市場上也不斷有鹿產(chǎn)品為原料的高檔美容化妝品上市，如鹿胎素化妝品、康鹿鹿茸養(yǎng)顏寶、鹿脂蛋白乳等，不斷滿足消費者對天然、高檔美容化妝品的需求。

2．3在醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)中的應(yīng)用膠原蛋白是細(xì)胞重要的組成成分，可構(gòu)成細(xì)胞外基質(zhì)的骨架，膠原蛋白能防止血栓、保持血管壁彈性、提高韌帶及軟骨的潤滑、減輕關(guān)節(jié)僵硬等，其在治療真皮缺陷或損傷、美容整形、增強機體免疫力等方面的作用已被認(rèn)可。我國是世界上最早將鹿產(chǎn)品列入藥用的國家，但是《中華人民共和國藥典》僅將鹿茸、鹿角及鹿角制品鹿角膠、鹿角霜4種鹿產(chǎn)品列入法定中藥材，在民間，我國應(yīng)用鹿花盤治療兒童腮腺炎及乳房腫塊等疾病具有較悠久的歷史。鹿角盤中具有豐富的蛋白質(zhì)及多肽;臨床上，鹿角盤膠原蛋白具有治療骨質(zhì)疏松、乳腺增生等作用。張金寶［43］報道了1例鹿角盤治療胃癌晚期患者的病例，2年后痊愈。張維滋等［44］通過146例臨床觀察證實，鹿花盤注射液對乳腺增生的良好療效。藥理研究結(jié)果表明，鹿茸膠原多肽可以應(yīng)用于治療骨質(zhì)疏松［45］、成骨細(xì)胞生長［21］、組織修復(fù)［46］、乳腺增生等，鹿茸液能夠減少CHF大鼠心肌細(xì)胞凋亡，從而抑制左室重構(gòu)，具有良好的臨床研究前景［47］。

3小結(jié)

隨著生活水平的提高，人們追求健康的意識逐漸加強，膠原蛋白的美容、保健功效越來越受到人們的青睞。鹿科動物也是哺乳類動物中最富有價值的動物。鹿產(chǎn)品具有極高的藥用價值和保健功效。鹿的人工養(yǎng)殖技術(shù)已經(jīng)成熟，現(xiàn)有鹿產(chǎn)品已經(jīng)脫離對野生動物資源的依賴。利用人工生產(chǎn)的鹿產(chǎn)品可以作為提取膠原蛋白的一種新型原料來源應(yīng)用于食品、化妝品及醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域。而且，我國是世界上產(chǎn)鹿種類最多的國家，也是人工養(yǎng)鹿業(yè)的開拓者。從世界范圍來看，養(yǎng)鹿業(yè)已經(jīng)成為一個新興的產(chǎn)業(yè)，相信隨著科學(xué)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步，鹿產(chǎn)業(yè)將帶來更好的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益。

作者：衛(wèi)功慶劉少華陳大勇范寧趙巖張連學(xué)單位：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)中藥材學(xué)院