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食品原料透明质酸:国内外管理动态及前沿应用探索

透明质酸(Hyaluronic Acid,HA)是一种由N-乙酰氨基葡萄糖和D-葡萄糖醛酸为结构单元的高分子黏多糖,最初是从牛眼玻璃体中提取分离出来的,广泛分布于人体的眼玻璃体、关节、脐带、皮肤等部位,是人体内不可替代的天然物质,随着年龄增长体内含量逐渐减少[1]。HA具备多种生理调节作用,常以结构更稳定的钠盐形式存在,即透明质酸钠(SH)。中国于2008年批准HA(SH形式)作为保健食品原料,2020年国家卫健委批准其为新食品原料,可以应用于普通食品,丰富了食品开发的原料选择。

随着应用范围的扩大,提升行业对HA在各类普通食品中的应用特性的了解、认知很有必要。近期,中营惠营养健康研究院联合四川大学华西公共卫生学院发表了题为《食品原料透明质酸的国内外管理及应用》的研究,对HA的产品特点、口服功效及其在国内外的法规管理与批准使用现状进行了综述,明确了各地对HA的监管要求和分类标准。现摘录文章部分内容共享读者。

一、HA的产品特点

HA为白色、无定形固体,易溶于水但不溶于乙醇等有机溶剂,其分子上的羟基排列形成憎水区,分子链上氢键形成刚性的柱形螺旋结构,使HA具有出色的保水性能。目前,HA的大规模生产主要通过动物组织提取和微生物发酵。动物组织提取法常用的原料包括鸡冠、牛玻璃体、羊玻璃体等,微生物发酵法则通过菌株进行发酵生产,而后通过分离纯化来获取HA。

二、HA的功效

1、维持皮肤健康

HA 具有强保水的特性,在化妆品及医疗美容行业应用广泛。目前已有较多关注口服HA与皮肤健康的临床试验研究,结果显示口服HA能够改善皮肤干燥情况和淡化皮肤皱纹。其作用机制可能为外源性HA经口给予后可进入到皮肤HA的游离库中作为储备,且摄入的HA还有助于增加自身HA的合成,促进皮肤成纤维细胞增殖。此外,研究表明HA还能与角质形成细胞表面的受体CD44结合,并通过信号传导使皮肤功能正常化。

2、缓解关节疼痛

已有较多随机双盲对照临床试验和人群队列研究证明口服HA可有效缓解膝关节疼痛、滑膜炎相关症状及改善肌肉膝关节力量。研究表明,HA可能通过与肠道中的Toll样受体4(Toll-like receptors 4,TLR4)结合并发挥生物活性,抑制促炎因子的表达,从而达到缓解关节疼痛的效果。HA可参与调节免疫,从而改善关节疼痛。同时,HA具有清除关节滑液内自由基的功能,还可调节关节内巨噬细胞的吞噬作用及白细胞趋化性,从而抑制关节内的炎症反应,阻止关节软骨的退化。HA已被证明可减少软骨细胞凋亡,同时增加软骨细胞增殖,这种作用可能是由HA与CD44、RHAMM和CD13等受体结合引起的。此外,HA组成的N-乙酰氨基葡萄糖也可参与缓解关节疼痛。

3、改善眼干燥症

眼干燥症(Dry eye disease,DED)是以泪膜稳态丧失为特征并伴眼部症状的常见眼表疾病,常用人工泪液进行治疗,HA是其常见的活性成分,但口服HA治疗DED的人群研究较少,KIM等开展了一项小规模口服HA治疗DED的临床试验,研究表明与口服HA联用的疗效优于单用HA人工泪液,研究总结见表1。口服HA可能对DED具有一定的治疗效果,因此人工泪液联合口服HA可能成为有效缓解DED症状的新治疗方式。但该研究规模较小,仍需更大规模的研究来验证该结论。

4、维持肠道健康

肠道菌群与肠道功能之间的反馈调节是维持肠道稳态的关键。肠道黏膜免疫系统失调会引起炎症性肠病(Inflammatory bowel disease,IBD),常伴肠道菌群失调。一方面,HA可能作为益生元,为肠道共生菌提供多糖类物质,促进肠道菌群共生,从而维持肠道稳态;另一方面,HA通过吸附在黏膜表面形成生物膜来增强肠道屏障,抵抗病原微生物的进一步刺激 。此外,HA作为胃肠道肠壁黏膜、上皮和细胞外基质的主要成分之一,口服HA也可能通过愈合黏膜从而恢复肠道屏障功能,且HA本身具有免疫调节特性,能够发挥抗炎作用从而修复肠道屏障功能,但这种猜测仍缺乏大规模流行病学调查数据的支持。

表1 口服HA人体功效研究总结

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三、HA的批准管理情况及适用限量范围

目前HA在国外食品领域已得到了广泛应用,日本、美国、欧盟等多个国家/地区允许在普通食品中添加HA;韩国批准HA添加至健康食品和饮料中。中国于2008年批准HA(SH形式)作为保健食品原料,2020年12月将其使用范围扩大至普通食品。

表2  食品级HA在国内外的批准管理情况及适用限量范围

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四、HA的生产工艺及含量要求

目前,获准使用的HA的生产方式主要包括动物组织提取和微生物发酵,但前者过程复杂HA产率较低、受限于原料来源,而后者设备要求高、前期投入大、分离难度高且链球菌等部分细菌生产得到的HA易受细菌内毒素污染,两种方法各有利弊,因此目前各国对于批准HA的生产工艺并未统一。

我国主要采用微生物发酵法即兽疫链球菌发酵而成的HA,对于HA含量要求高,且特别关注灰分这一指标,其意义可能是用于鉴定HA是否受到污染。美国和欧盟则主要采用动物组织提取法,即公鸡鸡冠中提取的HA,质量要求中增加了干燥损失的限制量及对于重金属及其他杂质的要求,要求改变的原因除各国卫生管理要求不同外,可能是受到生产工艺的影响,如动物提取法过程较为复杂,中间途径存在干燥过程,且潜在污染风险较高。除韩国特别注明用于皮肤健康相关的HA仅能由微生物发酵获得外,其余国家或地区对于生产方法无特殊要求。

表3 食品级HA在国内外的批准管理情况及适用限量范围

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结论

随着应用和研究的深入,HA在骨关节健康、皮肤健康,以及干眼症改善、肠道健康方面的研究和报道不断增多。此前,由中营惠营养健康研究院组织编撰的《透明质酸钠健康益处、法规现状和应用》科学报告[1]中对HA的功效研究及证据等级进行了系统评价。目前我国HA的适用范围囊括的食品类别已较丰富,未来以人群研究和量效关系为依据,可为法规管理和HA在不同食品中的应用开发提供更为科学的指导。食品原料的创新将给食品的创新带来很多机会,随着HA作为新食品原料的获批,相信HA在食品行业会有更加广阔的应用场景。


参考资料

[1] 中营惠营养健康研究院编撰,《透明质酸钠健康益处、法规现状和应用》科学报告,2022年.

[2] 张梓渲,周锦,孙安然,等,食品原料透明质酸的国内外管理及应用. 中国食品卫生杂志,2023(12):1764-1770.