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罗非鱼胶原蛋白在医用生物材料行业中的应用

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发表于 2019-12-13 15:41:36 | 显示全部楼层 |阅读模式
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胶原蛋白与其它仿生生物材料相比具有可得性、通用性、相容性和可降解性等优点,在医用材料的生产中得到了广泛的应用。传统上,大部分胶原蛋白是从牛、猪或鸡的粪便中提取的。然而,由于一些消费者的宗教信仰、疯牛病和禽流感等疾病的风险,这些来源限制了它们的应用。在商业鱼产品的生产过程中,副产品如富含胶原蛋白的皮肤、骨骼和鱼鳞会被丢弃。
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从鱼的副产品中分离出的胶原蛋白将为这些废物增加价值,从而减少其分解过程中产生的环境影响。从鱼类中分离出的胶原蛋白,由于羟脯氨酸含量不同,且温度较低,因此比陆源的胶原蛋白更容易消化吸收。然而,罗非鱼是作为整条冷冻鱼和新鲜冷冻鱼片养殖和销售的主要鱼种之一。罗非鱼皮是一种副产品,含有约27.8%的胶原蛋白,可用于提取胶原蛋白,增加这些行业的经济价值。在酸性培养基中提取尼罗河鲈鱼的胶原蛋白。
罗非鱼皮肤胶原蛋白具有良好的生物学特性,可作为修复性生物材料、化妆品或食品添加剂。工业化的罗非鱼的残留物被作为提取胶原蛋白的来源。基本上,详细阐述了胶原蛋白的提取和表征方法,为渔业生产提供了理论和实践的视角,以期生产出具有较高商业价值的生物产品。本章的主要目的是展示罗非鱼皮肤酸中可溶性胶原蛋白作为生物材料在医学上的应用潜力。
胶原蛋白是脊椎动物中最丰富的蛋白质,对皮肤、骨骼、软骨、肌腱和血管等结缔组织的硬度有重要作用。胶原蛋白具有生物相容性、生物降解性、低细胞毒性、结构支撑性和止血活性等优点,在食品、医药、美容、生物医药等行业有着广泛的应用。目前,至少有29种类型的胶原被发现,并根据其结构分为纤维性、非纤维性和微纤维性。I型胶原最常见,主要存在于皮肤、肌腱和骨骼中,而II型胶原存在于软骨组织中,而III型胶原则取决于组织的年龄。其他类型的胶原蛋白只存在于非常少量的特定器官中。
与哺乳动物来源相比,由于其结构中脯氨酸和羟脯氨酸的含量不同,水生胶原具有较低的粘度和热稳定性。报道了从鳕鱼和鱿鱼皮肤中分离出的胶原蛋白中脯氨酸和羟脯氨酸的含量相似。胶原蛋白的结构可以在高温条件下变性,形成凝胶。明胶是肽和蛋白质的混合物,部分水解自胶原蛋白分子。明胶是一种天然胶原蛋白的变性形式,分子量比它的前身小。与明胶相比,胶原蛋白具有更大的焓、纤维网络的结构、基本等电点和高的蛋白酶水解抗性、更大的机械抗性和可逆的可扩展性等优点,而明胶具有凝胶形成、热稳定性好、独特的流变性等特点。
胶原蛋白是多细胞生物中最常见的蛋白质之一,由于其纤维性质,为结缔组织和内脏器官提供结构刚性。工业食品加工过程中产生的废物是胶原蛋白的主要来源。传统上,牛和猪的皮肤、骨头和软骨是隔离它们的材料。但是,这些来源的使用受到伊斯兰教和种族群体的限制。另外,疾病的传播是有概率的,如疯牛病和禽流感。目前,人们对水产工业副产品作为传统胶原蛋白生产原料的替代品的价值越来越感兴趣。
在水产品的工业加工过程中,约75%的初始重量被作为废物丢弃,这是胶原蛋白的来源,可以增加行业的盈利能力。海洋和淡水鱼的皮肤、鳞片、鳍和骨头被认为是食品、化妆品和医药产品中胶原蛋白的潜在来源。与陆地来源的胶原蛋白不同,水生来源的胶原蛋白对疾病免疫;由于其变性温度、代谢相容性、分子量等特点,吸收速度更快;以及低炎症反应。
医用生物材料行业中的应用
胶原蛋白具有多种特性,在食品、医疗、口腔、化妆品、医药等行业有着广泛的应用。此外,根据它的用途,它可以以各种各样的方式加工,如粉末、注射溶液、薄膜、海绵和水凝胶。
胶原蛋白与各种产品和饮料混合在一起,这就是为什么以胶原蛋白为基础的食品补充剂在市场上最常见的原因。胶原蛋白的合成随着年龄的增长而减少,组织失去弹性和厚度,这就是胶原蛋白补充剂主要用于皮肤护理的原因。此外,胶原蛋白的摄入增加了肌肉质量的增加,减少了肌肉的恢复时间,有助于重建受损的关节。
在食品工业中,胶原蛋白被用作改善熟食的流变特性的添加剂,并作为动物源性营养纤维存在的保证。胶原蛋白的作用是作为一个屏障,控制氧的迁移,提供渗透到水蒸气和延长食品的保质期。这些薄膜或可食用的涂层可以通过包装、浸渍、涂刷或喷涂来应用。目前,功能性饮料部门的需求有所增加,需要采用新的配料来满足各种营养需求。他们已经开发出了含有水解胶原蛋白的橙汁、苹果汁和葡萄汁的功能性饮料。水解胶原蛋白由于其独特的氨基酸含量,在食品工业中是一种很有前途的成分,特别是在饮料生产中,因为它增加了胶原蛋白的蛋白质含量和生物利用度。
胶原蛋白是皮肤的主要成分之一,它决定着皮肤的外观和身体状况。皮肤中的胶原蛋白随着年龄和紫外线照射时间的延长而减少。因此,通过食用富含这种蛋白质的化妆品和药品来弥补这些损失是很重要的。与高分子量胶原蛋白相比,化妆品配方使用水解胶原蛋白。这是因为它在中性的pH值下具有优越的溶解度,容易渗透到真皮中,而且它在皮肤内部起着水结合剂的作用。因此,在润肤乳中添加它可以增加润湿能力,为皮肤提供保湿、软化和容光焕发的效果。水生胶原蛋白有潜力成为化妆品行业的优秀成分,这就是为什么面霜和凝胶具有高保湿作用、抗皱和防紫外线的原因。
这篇关于胶原蛋白的文献综述表明,这种天然聚合物具有有益于人类健康的生物特性,并证明其作为医用生物材料的应用价值。从本质上讲,胶原蛋白是一种生物可降解和生物相容性的结构蛋白,它已被用于丰富运动员的食物和新型护肤品。在此,我们提出一种提取罗非鱼皮肤胶原蛋白的简单方法,其性质与传统来源的胶原蛋白相似。
本文源自创联食用胶网http://www.shiyongjiao.cn/
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