透明質(zhì)酸鈉功能機(jī)理及在食品中的應(yīng)用進(jìn)展

宋東宇 王若賢 李碩 王琪淋 武仕卿 趙文菲

摘 要：透明質(zhì)酸鈉（Sodium Hyaluronate，SH）是人體內(nèi)部自然存在的物質(zhì)，其對(duì)人體的生理功能具有調(diào)節(jié)作用，2021年成功入選我國(guó)新資源食品原料名單，具有廣闊的市場(chǎng)發(fā)展空間。本文綜述了透明質(zhì)酸鈉對(duì)人體的生理調(diào)節(jié)功能及近年來(lái)在食品應(yīng)用的研究進(jìn)展、未來(lái)研究方向，旨在充分發(fā)掘SH的潛力。

關(guān)鍵詞：透明質(zhì)酸鈉;功能;機(jī)理;應(yīng)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(zhì)酸鈉（Sodium Hyaluronate，SH）在水中易水解為透明質(zhì)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(shí)SH具有免疫抗炎、潤(rùn)滑關(guān)節(jié)、美容養(yǎng)顏等作用。SH的獲批及應(yīng)用能滿足人們不同方面的功能需求[1]。

1 透明質(zhì)酸鈉的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

1.1 透明質(zhì)酸鈉的結(jié)構(gòu)

透明質(zhì)酸鈉遍布人體，是由葡萄糖醛酸和乙酰氨基己糖結(jié)合為雙糖，并以此雙糖為單位通過(guò)聚合反應(yīng)產(chǎn)生的一種高分子質(zhì)量的直鏈黏多糖，其化學(xué)式為（C14H20NO11Na）n，透明質(zhì)酸鈉化學(xué)結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖1[2]。

1.2 透明質(zhì)酸鈉的性質(zhì)

SH是一種黏多糖類物質(zhì)，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(yuǎn)大于生理鹽水[3]。其分子形態(tài)、理化性質(zhì)隨分子量大小的不同呈可變性。

2 透明質(zhì)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(dú)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(jié)構(gòu)與性質(zhì)，且小分子SH不會(huì)被分解，而是被人體吸收進(jìn)入血液并送至皮膚真皮層，促進(jìn)成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)并促進(jìn)生成HA，因此可通過(guò)研究HA功能特性及體內(nèi)吸收情況，從而確定SH的功能及吸收情況[4-5]。在大鼠體內(nèi)，食物在胃中的滯留時(shí)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(nèi)排放到糞便[6]。KIMURA等[7]通過(guò)使大鼠連續(xù)口服HA 5 d及使用HA分析試劑盒和HA結(jié)合蛋白（HA-binding proteins，HABP）測(cè)量最后3 d糞便中HA的含量。在所有實(shí)驗(yàn)組中，糞便中的HA濃度均低于檢測(cè)限，證實(shí)了HA未被排放到糞便中，他們還研究了胃液、腸液和盲腸內(nèi)容物中消化酶對(duì)HA的降解作用。結(jié)果表明，胃液或腸液不會(huì)降解HA，而大鼠大腸中腸道細(xì)菌的透明質(zhì)酸酶可將HA降解為不飽和多糖。此外，液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法（Liquid Chromatography-tandem Mass Spectrometry，LC-MS/MS）分析顯示在大鼠皮膚中檢測(cè)到不飽和HA，表明HA是在大腸中被吸收的。MARIKO等[8]通過(guò)測(cè)量對(duì)大鼠口服或靜脈注射C14標(biāo)記的透明質(zhì)酸后血漿中的放射性濃度發(fā)現(xiàn)一段時(shí)間后皮膚中的放射性高于血液中的放射性，得到的結(jié)論為超過(guò)80%的HA被吸收并分布到皮膚和組織中，且發(fā)現(xiàn)口服透明質(zhì)酸不會(huì)過(guò)度積累。

3 透明質(zhì)酸鈉的功能及作用機(jī)理

3.1 具有促進(jìn)機(jī)體愈合修復(fù)的作用

傷口產(chǎn)生不久后，傷口部位的HA含量增加，原因是在修復(fù)的初始階段，HA作為一種臨時(shí)結(jié)構(gòu)，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)有助于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)擴(kuò)散和廢物從損傷部位清除，并且HA可與角質(zhì)形成細(xì)胞相互作用，角質(zhì)形成細(xì)胞是皮膚表皮的主體，其作用是產(chǎn)生角蛋白，HA直接影響此類細(xì)胞的增殖和遷移[9]。在傷口愈合過(guò)程中，與HA相關(guān)的幾個(gè)重要功能主要來(lái)自CD44受體[10]。CD44是HA的重要受體，幾乎存在于所有細(xì)胞的細(xì)胞膜上。傷口產(chǎn)生時(shí)，CD44負(fù)責(zé)HA降解產(chǎn)物的內(nèi)化，是炎癥反應(yīng)過(guò)程中的重要受體[11]。此外，成纖維細(xì)胞具有促進(jìn)細(xì)胞修復(fù)的作用，CD44可促進(jìn)傷口區(qū)域附近的成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)移到傷口區(qū)域，從而加速傷口愈合。CD44和細(xì)胞表面RHAMM受體之間也存在相互作用，細(xì)胞表面的RHAMM可與CD44相互作用，調(diào)節(jié)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和傷口愈合[12]。相關(guān)研究表明，RHAMM在CD44向細(xì)胞表面的易位中具有關(guān)鍵作用，其有利于觸發(fā)HA和CD44受體激活的通路[13]。WEIGEL等[14]提出了一個(gè)模型，證實(shí)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(guò)程中氧自由基對(duì)組織的損害[15]。HA水平的升高導(dǎo)致生長(zhǎng)因子等的釋放，并通過(guò)形成細(xì)胞周膜影響細(xì)胞間的相互作用，從而導(dǎo)致更快的細(xì)胞增殖，使傷口更易恢復(fù)[16]。

3.2 具有抗炎作用

當(dāng)人體受傷時(shí)，白細(xì)胞會(huì)利用血管壁上的受體遷移到損傷部位，并分泌蛋白酶進(jìn)行組織降解，當(dāng)血液中HA及其鈉鹽水平較高時(shí)，其通過(guò)與白細(xì)胞的CD44受體結(jié)合及相互作用可減緩白細(xì)胞的運(yùn)動(dòng);當(dāng)受體被阻斷時(shí)，只有較少的白細(xì)胞能遷移到炎癥部位，但它并不能完全阻斷白細(xì)胞的遷移過(guò)程，僅能減緩，足夠數(shù)量的白細(xì)胞仍會(huì)遷移到傷口部位以提供愈合作用，但炎癥反應(yīng)會(huì)減少。

3.3 具有潤(rùn)滑關(guān)節(jié)，緩解關(guān)節(jié)疼痛感的作用

SH為關(guān)節(jié)液的重要組成部分，大部分會(huì)與蛋白質(zhì)結(jié)合構(gòu)成蛋白質(zhì)-SH復(fù)合物，在關(guān)節(jié)液中游離[17]。SH在潤(rùn)滑關(guān)節(jié)方面發(fā)揮著重要作用，可大大降低機(jī)體運(yùn)動(dòng)時(shí)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(zhì)的進(jìn)一步破壞[18]。日本對(duì)60名骨關(guān)節(jié)炎受試者進(jìn)行為期1年的安慰劑對(duì)照雙盲實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)組的受試者每天口服200 mg高純度HA，對(duì)照組的受試者服用安慰劑，為期1年。根據(jù)日本膝關(guān)節(jié)炎量表（JKOM）評(píng)分進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果表明，HA受試者癥狀隨著時(shí)間的推移而得到改善，服用HA可明顯緩解關(guān)節(jié)疼痛[19]。

3.4 具有智能調(diào)節(jié)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(jié)構(gòu)式中包含許多氫鍵，并在空間上呈剛性的螺旋柱形，內(nèi)側(cè)存在大量羥基，可結(jié)合大量水分子，且這些水分子在柱內(nèi)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(zhǎng)，纖維芽細(xì)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(nèi)的細(xì)菌分解為低聚糖，通過(guò)大腸吸收到血液或淋巴進(jìn)入全身皮膚，增加纖維芽細(xì)胞的活性，使真皮層的纖維芽細(xì)胞分泌產(chǎn)生HA，從而使皮膚中水分含量保持相對(duì)穩(wěn)定。日本有研究者做了1個(gè)實(shí)驗(yàn)，以22名有皮膚干燥癥狀的人為研究對(duì)象，每天服用1次HA片劑，在6周后與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組皮膚干燥癥狀有明顯的好轉(zhuǎn)，檢測(cè)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明試食組在試食HA前后檢測(cè)皮膚水分含量的差值明顯大于對(duì)照組，說(shuō)明口服透明質(zhì)酸可有效改善皮膚缺水的癥狀。

3.5 具有美容養(yǎng)顏抗氧化的作用

HA可有效改善皮膚細(xì)胞生存微環(huán)境，還可誘導(dǎo)細(xì)胞增殖分化，如皮膚受到陽(yáng)光暴曬后變紅、變黑和脫皮，透明質(zhì)酸可通過(guò)促進(jìn)表皮細(xì)胞的增生和分化，促進(jìn)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(xì)胞更新代謝加快，增強(qiáng)皮膚抵抗力，從而使皮膚煥發(fā)活力，起到良好的美容養(yǎng)顏效果[23]。HA具有抗氧化性能，包括減少紫外線誘導(dǎo)的細(xì)凋亡和酸誘導(dǎo)的DNA損傷[24]。無(wú)論是在體內(nèi)還是體外，HA的羥基官能團(tuán)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(fā)現(xiàn)HA具有體內(nèi)抗氧化作用。

4 透明質(zhì)酸鈉在食品方面的應(yīng)用

目前，SH在醫(yī)美、日用等領(lǐng)域應(yīng)用較廣泛，而在食品行業(yè)處于起步階段，原因是國(guó)內(nèi)許多消費(fèi)者認(rèn)為SH活躍于醫(yī)美行業(yè)，對(duì)于人體只能外用，形成了先入為主的認(rèn)知局限，不認(rèn)為食用SH類產(chǎn)品能發(fā)揮功效。目前，很多發(fā)達(dá)國(guó)家已批準(zhǔn)可將SH當(dāng)作普通食品添加劑食用，且已有一定時(shí)間的實(shí)踐經(jīng)歷，而我國(guó)對(duì)SH在食品方面的應(yīng)用主要集中在保健食品上，在普通食品研發(fā)中多將SH與其他成分組合，共同發(fā)揮作用。2021年，我國(guó)將SH列入新資源食品原料名單后，其在普通食品行業(yè)將會(huì)得到發(fā)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(chǎng)一直被國(guó)外著名SH系列產(chǎn)品生產(chǎn)廠家壟斷，后來(lái)我國(guó)也逐步發(fā)展了一系列的相關(guān)保健食品，如2012年國(guó)內(nèi)同仁堂企業(yè)推出融合了SH的肽粉，后續(xù)又推出血橙SH櫻桃粉風(fēng)味固體飲料。2021年9月北京姿美堂生物技術(shù)有限公司研發(fā)了1種口服SH養(yǎng)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(guān)節(jié)疼痛的作用等。

4.2 普通食品

4.2.1 透明質(zhì)酸鈉+膠原蛋白

透明質(zhì)酸鈉和膠原蛋白組合是相關(guān)食品領(lǐng)域中較常見(jiàn)的組合，人體皮膚蛋白質(zhì)構(gòu)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(gòu)成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是保持皮膚年輕態(tài)的基礎(chǔ)，通過(guò)補(bǔ)充膠原蛋白和SH有利于修復(fù)肌膚損傷，使人體皮膚更加充盈緊實(shí)。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(duì)此項(xiàng)產(chǎn)品的功效進(jìn)行了測(cè)試實(shí)驗(yàn)，挑選了50名從25～65歲不等的我國(guó)女性，使這些人每日服用一瓶yep膠原蛋白肽果味飲料，連續(xù)服用該產(chǎn)品12周后測(cè)量面部皮膚彈性、角質(zhì)層含水量、色度并與服用前進(jìn)行對(duì)比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)該款產(chǎn)品能起到改善皮膚狀態(tài)的作用。

4.2.2 透明質(zhì)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(rèn)的具有較強(qiáng)的清除自由基能力的一種物質(zhì)，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(zhì)酸鈉蝦青素飲料，有修復(fù)紫外線對(duì)皮膚帶來(lái)的損傷、淡化色斑、延緩皮膚衰老等功效。

4.2.3 透明質(zhì)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(méi)有依賴性，能降低人體神經(jīng)細(xì)胞的興奮性，配合SH使用可實(shí)現(xiàn)雙重效果，如華熙生物科技股份有限公司旗下的國(guó)內(nèi)首個(gè)玻尿酸食品品牌“黑零”所研發(fā)的GABA好夢(mèng)軟糖及γ-氨基丁酸百香果透明質(zhì)酸鈉飲品，其作用溫和，睡前服用有助于人們?nèi)胨?。同時(shí)，多種類型的食品大量涌現(xiàn)，如杭州娃哈哈集團(tuán)有限公司發(fā)布的一款融合了SH的低糖版營(yíng)養(yǎng)快線，中華老字號(hào)福州聚春園集團(tuán)有限公司推出SH高纖維巧克力等。多種多樣的新式食品說(shuō)明玻尿酸食品已開(kāi)始成為各大食品企業(yè)觀望的新型產(chǎn)品。

5 前景

SH除在補(bǔ)水功能方面的應(yīng)用外，還可利用其水溶性和增稠性與牛奶或蜂蜜等進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。以牛奶為例，融合SH后可改善牛奶的口感，喝起來(lái)更濃稠，且牛奶富含優(yōu)質(zhì)乳蛋白，其中包含的色氨酸為5-羥色胺的前體物質(zhì)，五羥色胺具有促進(jìn)睡眠的作用，SH對(duì)提高睡眠質(zhì)量也有積極影響，二者的結(jié)合可實(shí)現(xiàn)1+1>2的效果[26-27]。75歲老年人皮膚中的透明質(zhì)酸含量低于19歲青年人的透明質(zhì)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(yīng)用中對(duì)SH的需求正在增加，SH相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)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(fèi)者對(duì)食品的需求更在意美與健康，正如?；撬崾辜t牛維他命飲料有限公司獲得成功，赤蘚糖醇使元?dú)馍质称房萍技瘓F(tuán)有限公司獲得成功，透明質(zhì)酸鈉也擁有廣闊的發(fā)展前景。

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