透明质酸钠功能机理及在食品中的应用进展

宋东宇 王若贤 李硕 王琪淋 武仕卿 赵文菲

摘 要：透明质酸钠（Sodium Hyaluronate，SH）是人体内部自然存在的物质，其对人体的生理功能具有调节作用，2021年成功入选我国新资源食品原料名单，具有广阔的市场发展空间。本文综述了透明质酸钠对人体的生理调节功能及近年来在食品应用的研究进展、未来研究方向，旨在充分发掘SH的潜力。

关键词：透明质酸钠;功能;机理;应用

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

透明质酸钠（Sodium Hyaluronate，SH）在水中易水解为透明质酸（hyaluronic acid，HA），二者功能类似，但SH分子量更小，能被人体深层组织吸收，同时SH具有免疫抗炎、润滑关节、美容养颜等作用。SH的获批及应用能满足人们不同方面的功能需求[1]。

1 透明质酸钠的结构和性质

1.1 透明质酸钠的结构

透明质酸钠遍布人体，是由葡萄糖醛酸和乙酰氨基己糖结合为双糖，并以此双糖为单位通过聚合反应产生的一种高分子质量的直链黏多糖，其化学式为（C14H20NO11Na）n，透明质酸钠化学结构式见图1[2]。

1.2 透明质酸钠的性质

SH是一种黏多糖类物质，呈白色颗粒或粉末状固体，具有水溶性，在乙醇、丙酮或乙醚中不溶，其在水中溶胀成澄清的具有黏稠弹性的溶液，为一种非牛顿流体，黏稠度远大于生理盐水[3]。其分子形态、理化性质随分子量大小的不同呈可变性。

2 透明质酸钠可被人体消化吸收的论证

SH在人体中易水解为HA，因此单独研究SH在人体中是否能被吸收及吸收情况较困难，又因二者具有较相似的结构与性质，且小分子SH不会被分解，而是被人体吸收进入血液并送至皮肤真皮层，促进成纤维细胞生长并促进生成HA，因此可通过研究HA功能特性及体内吸收情况，从而确定SH的功能及吸收情况[4-5]。在大鼠体内，食物在胃中的滞留时间约为2 h，在小肠中约为4 h，在大肠中约为24 h，未被吸收的部分在3 d内排放到粪便[6]。KIMURA等[7]通过使大鼠连续口服HA 5 d及使用HA分析试剂盒和HA结合蛋白（HA-binding proteins，HABP）测量最后3 d粪便中HA的含量。在所有实验组中，粪便中的HA浓度均低于检测限，证实了HA未被排放到粪便中，他们还研究了胃液、肠液和盲肠内容物中消化酶对HA的降解作用。结果表明，胃液或肠液不会降解HA，而大鼠大肠中肠道细菌的透明质酸酶可将HA降解为不饱和多糖。此外，液相色谱-串联质谱法（Liquid Chromatography-tandem Mass Spectrometry，LC-MS/MS）分析显示在大鼠皮肤中检测到不饱和HA，表明HA是在大肠中被吸收的。MARIKO等[8]通过测量对大鼠口服或静脉注射C14标記的透明质酸后血浆中的放射性浓度发现一段时间后皮肤中的放射性高于血液中的放射性，得到的结论为超过80%的HA被吸收并分布到皮肤和组织中，且发现口服透明质酸不会过度积累。

3 透明质酸钠的功能及作用机理

3.1 具有促进机体愈合修复的作用

伤口产生不久后，伤口部位的HA含量增加，原因是在修复的初始阶段，HA作为一种临时结构，其独特的结构有助于营养物质扩散和废物从损伤部位清除，并且HA可与角质形成细胞相互作用，角质形成细胞是皮肤表皮的主体，其作用是产生角蛋白，HA直接影响此类细胞的增殖和迁移[9]。在伤口愈合过程中，与HA相关的几个重要功能主要来自CD44受体[10]。CD44是HA的重要受体，几乎存在于所有细胞的细胞膜上。伤口产生时，CD44负责HA降解产物的内化，是炎症反应过程中的重要受体[11]。此外，成纤维细胞具有促进细胞修复的作用，CD44可促进伤口区域附近的成纤维细胞转移到伤口区域，从而加速伤口愈合。CD44和细胞表面RHAMM受体之间也存在相互作用，细胞表面的RHAMM可与CD44相互作用，调节信号转导、细胞运动和伤口愈合[12]。相关研究表明，RHAMM在CD44向细胞表面的易位中具有关键作用，其有利于触发HA和CD44受体激活的通路[13]。WEIGEL等[14]提出了一个模型，证实凝血蛋白和HA之间有一种特定的相互作用，低分子量HA可减少伤口愈合过程中氧自由基对组织的损害[15]。HA水平的升高导致生长因子等的释放，并通过形成细胞周膜影响细胞间的相互作用，从而导致更快的细胞增殖，使伤口更易恢复[16]。

3.2 具有抗炎作用

当人体受伤时，白细胞会利用血管壁上的受体迁移到损伤部位，并分泌蛋白酶进行组织降解，当血液中HA及其钠盐水平较高时，其通过与白细胞的CD44受体结合及相互作用可减缓白细胞的运动;当受体被阻断时，只有较少的白细胞能迁移到炎症部位，但它并不能完全阻断白细胞的迁移过程，仅能减缓，足够数量的白细胞仍会迁移到伤口部位以提供愈合作用，但炎症反应会减少。

3.3 具有润滑关节，缓解关节疼痛感的作用

SH为关节液的重要组成部分，大部分会与蛋白质结合构成蛋白质-SH复合物，在关节液中游离[17]。SH在润滑关节方面发挥着重要作用，可大大降低机体运动时骨骼的磨损程度且SH可增加滑膜液中HA的含量，防止软骨基质的进一步破坏[18]。日本对60名骨关节炎受试者进行为期1年的安慰剂对照双盲实验，实验组的受试者每天口服200 mg高纯度HA，對照组的受试者服用安慰剂，为期1年。根据日本膝关节炎量表（JKOM）评分进行评估，结果表明，HA受试者症状随着时间的推移而得到改善，服用HA可明显缓解关节疼痛[19]。

3.4 具有智能调节水平衡，改善皮肤水分的作用

HA广泛存在于人体肌肤组织，其分子结构式中包含许多氢键，并在空间上呈刚性的螺旋柱形，内侧存在大量羟基，可结合大量水分子，且这些水分子在柱内非常牢固，具有良好的吸水性和安全性[20]。皮肤含水量逐渐变少的原因是随着年龄的增长，纤维芽细胞活性大幅度下降，其分泌的玻尿酸也急剧减少，外部摄入的SH可被盲肠内的细菌分解为低聚糖，通过大肠吸收到血液或淋巴进入全身皮肤，增加纤维芽细胞的活性，使真皮层的纤维芽细胞分泌产生HA，从而使皮肤中水分含量保持相对稳定。日本有研究者做了1个实验，以22名有皮肤干燥症状的人为研究对象，每天服用1次HA片剂，在6周后与对照组相比，实验组皮肤干燥症状有明显的好转，检测皮肤含水量较之前有增加[21]。冯宁等[22]组织52名身体健康的不同年龄阶段的志愿者进行实验，实验结果表明试食组在试食HA前后检测皮肤水分含量的差值明显大于对照组，说明口服透明质酸可有效改善皮肤缺水的症状。

3.5 具有美容养颜抗氧化的作用

HA可有效改善皮肤细胞生存微环境，还可诱导细胞增殖分化，如皮肤受到阳光暴晒后变红、变黑和脱皮，透明质酸可通过促进表皮细胞的增生和分化，促进受伤部位皮肤再生且其可以渗入人体皮肤，帮助皮肤代谢废物，使细胞更新代谢加快，增强皮肤抵抗力，从而使皮肤焕发活力，起到良好的美容养颜效果[23]。HA具有抗氧化性能，包括减少紫外线诱导的细凋亡和酸诱导的DNA损伤[24]。无论是在体内还是体外，HA的羟基官能团都可以吸收活性氧清除自由基[25]。冯宁等[22]研究了口服HA后血清的超氧化物歧化酶活性，发现HA具有体内抗氧化作用。

4 透明质酸钠在食品方面的应用

目前，SH在医美、日用等领域应用较广泛，而在食品行业处于起步阶段，原因是国内许多消费者认为SH活跃于医美行业，对于人体只能外用，形成了先入为主的认知局限，不认为食用SH类产品能发挥功效。目前，很多发达国家已批准可将SH当作普通食品添加剂食用，且已有一定时间的实践经历，而我国对SH在食品方面的应用主要集中在保健食品上，在普通食品研发中多将SH与其他成分组合，共同发挥作用。2021年，我国将SH列入新资源食品原料名单后，其在普通食品行业将会得到发展。

4.1 保健食品

2008年，SH被列入新资源食品名单，但仅可作为保健食品原料，初期SH保健食品市场一直被国外著名SH系列产品生产厂家垄断，后来我国也逐步发展了一系列的相关保健食品，如2012年国内同仁堂企业推出融合了SH的肽粉，后续又推出血橙SH樱桃粉风味固体饮料。2021年9月北京姿美堂生物技术有限公司研发了1种口服SH养颜水光片，可缓解肌肤干燥脱皮;汤臣倍健股份有限公司的SH口服液能起到缓解关节疼痛的作用等。

4.2 普通食品

4.2.1 透明质酸钠+胶原蛋白

透明质酸钠和胶原蛋白组合是相关食品领域中较常见的组合，人体皮肤蛋白质构成中大多为胶原蛋白，弹性蛋白、胶原蛋白和玻尿酸3大黄金元素构成立体网状结构，是保持皮肤年轻态的基础，通过补充胶原蛋白和SH有利于修复肌肤损伤，使人体皮肤更加充盈紧实。如汤臣倍健汤臣倍健股份有限公司旗下的yep胶原蛋白肽果味饮料，其成分中包含SH与胶原蛋白，并对此项产品的功效进行了测试实验，挑选了50名从25～65岁不等的我国女性，使这些人每日服用一瓶yep胶原蛋白肽果味饮料，连续服用该产品12周后测量面部皮肤弹性、角质层含水量、色度并与服用前进行对比，实验结果证实该款产品能起到改善皮肤状态的作用。

4.2.2 透明质酸钠+虾青素

从天然的雨生红球藻中提取的虾青素是人们公认的具有较强的清除自由基能力的一种物质，配合SH的功能可有效提升皮肤的抗氧化能力，如上海薄荷健康科技股份有限公司推出的透明质酸钠虾青素饮料，有修复紫外线对皮肤带来的损伤、淡化色斑、延缓皮肤衰老等功效。

4.2.3 透明质酸钠+γ-氨基丁酸（γ-GABA）

γ-氨基丁酸是一种存在于人体的天然活性氨基酸，不含激素成分，没有依赖性，能降低人体神经细胞的兴奋性，配合SH使用可实现双重效果，如华熙生物科技股份有限公司旗下的国内首个玻尿酸食品品牌“黑零”所研发的GABA好梦软糖及γ-氨基丁酸百香果透明质酸钠饮品，其作用温和，睡前服用有助于人们入睡。同时，多种类型的食品大量涌现，如杭州娃哈哈集团有限公司发布的一款融合了SH的低糖版营养快线，中华老字号福州聚春园集团有限公司推出SH高纤维巧克力等。多种多样的新式食品说明玻尿酸食品已开始成为各大食品企业观望的新型产品。

5 前景

SH除在補水功能方面的应用外，还可利用其水溶性和增稠性与牛奶或蜂蜜等进行有机结合。以牛奶为例，融合SH后可改善牛奶的口感，喝起来更浓稠，且牛奶富含优质乳蛋白，其中包含的色氨酸为5-羟色胺的前体物质，五羟色胺具有促进睡眠的作用，SH对提高睡眠质量也有积极影响，二者的结合可实现1+1>2的效果[26-27]。75岁老年人皮肤中的透明质酸含量低于19岁青年人的透明质酸含量的1/4，许多年轻人的皮肤水分含量也有所降低[28]。因此，食品应用中对SH的需求正在增加，SH相关产品的研发将有助于改善老年人和皮肤干燥患者的皮肤状况。目前，消费者对食品的需求更在意美与健康，正如牛磺酸使红牛维他命饮料有限公司获得成功，赤藓糖醇使元气森林食品科技集团有限公司获得成功，透明质酸钠也拥有广阔的发展前景。

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