Коллаген против коллагеновых пептидов: подробное руководство по пониманию их особенностей и применения

Коллаген — это основополагающий белок, жизненно важный для структуры и функционирования практически каждой ткани человеческого организма. С ростом интереса к его полезным свойствам для здоровья и красоты вырос и рынок добавок на основе коллагена. Тем не менее, среди широкого спектра продуктов, такие термины, как «коллаген» и «коллагеновые пептиды», часто используются взаимозаменяемо, что приводит к широкой путанице относительно их истинной природы и воздействия.

Это руководство глубоко погружается в науку, лежащую в основе этих двух форм, освещая их фундаментальные различия, методы производства и то, как эти различия критически влияют на их усвоение, биологическую активность и пригодность для различных применений. Для разработчиков продуктов, исследователей и всех, кто стремится понять истинную эффективность коллагена, понимание этих нюансов необходимо для принятия обоснованного выбора и раскрытия полного потенциала белка.

I. Что такое коллаген? Архитектор структуры тела

По своей сути, коллаген является самым распространенным белком в организме человека, составляя примерно от 25% до 35% от общей массы белка. Он служит основным структурным компонентом соединительных тканей, выступая в качестве «каркаса», обеспечивающего целостность, прочность и эластичность практически каждой ткани и органа.

Уникальная тройная спиральная структура нативного коллагена

Нативный, или интактный, коллаген характеризуется своей удивительной и высокостабильной тройной спиральной структурой. Эта сложная макромолекула образована тремя отдельными полипептидными цепями, известными как альфа-цепи, каждая из которых свёрнута в левую спираль. Эти три спирали затем переплетаются, образуя правую суперспираль. Эта сложная структура исключительно богата специфическими аминокислотами, в основном:

• Глицин (~33%): имеет решающее значение для плотной упаковки спирали.

• Пролин (~10%): способствует стабильности витков спирали.

• Гидроксипролин (~10%): уникальная аминокислота коллагена, образующаяся посттрансляционно из пролина и жизненно важная для стабилизации тройной спирали посредством водородных связей.

Эта плотно скрученная волокнистая структура обеспечивает огромную прочность на разрыв, позволяя коллагену выдерживать значительные растягивающие усилия. Это то, что придает коже упругость, костям жесткость и сухожилиям способность передавать усилие.

Основные характеристики нативного коллагена:

• Высокая молекулярная масса: Обычно варьируется от 100 000 дальтон (Да) до более 300 000 Да.

• Нерастворимость: Практически нерастворим в холодной воде; может набухать в воде, но не растворяется сразу.

• Ограниченная биодоступность: Из-за большого размера и сложной структуры нативный коллаген очень трудно расщепить на усваиваемые компоненты пищеварительной системе человека. При употреблении в пищу он в первую очередь расщепляется на отдельные аминокислоты, теряя любые потенциальные сигнальные преимущества целых пептидов.

Источники нативного коллагена для промышленного использования:

Нативный коллаген, используемый для дальнейшей обработки или специальных применений, обычно получают из побочных продуктов животного происхождения:

• Крупный рогатый скот: Из шкур, костей и хрящей.

• Свиной: Из кожи и костей.

• Морской (рыба): Из кожи, чешуи и костей.

• Птичий (курица): Из грудинного хряща и других тканей.

Нативный коллаген находит применение в специализированных областях, таких как биомедицинская инженерия (например, перевязочные материалы для ран, тканевые каркасы), но его прямое пероральное применение для достижения системного эффекта ограничено из-за его плохой абсорбции.

II. Что такое коллагеновые пептиды? Эволюция биодоступности

Коллагеновые пептиды, также широко известные как гидролизованный коллаген или гидролизат коллагена, представляют собой технологически продвинутую форму коллагена, специально разработанную для обеспечения превосходной биодоступности и функциональной эффективности в составе пищевых добавок. По сути, это нативный коллаген, прошедший контролируемый ферментативный процесс расщепления его большой и сложной структуры на более мелкие, более усвояемые белковые фрагменты, называемые пептидами.

Процесс гидролиза: точное расщепление

Преобразование нативного коллагена в коллагеновые пептиды происходит посредством гидролиза, что буквально означает «расщепление водой». Этот процесс обычно включает в себя:

1. Подготовка: Источники нативного коллагена (например, бычьи шкуры, рыбья кожа) очищаются и деминерализуются.

2. Желатинизация: Необработанный коллаген нагревают в воде для разрушения некоторых поперечных связей, образуя желатин. Желатин — это частично гидролизованная форма коллагена, которая при охлаждении образует гель. Его молекулярная масса значительно ниже, чем у нативного коллагена, но всё же выше, чем у коллагеновых пептидов (обычно 50 000–100 000 Да).

3. Ферментативный гидролиз: Затем раствор желатина обрабатывается специфическими протеолитическими ферментами (протеазами). Эти ферменты точно расщепляют пептидные связи внутри коллагеновых цепей, расщепляя их на более короткие цепочки аминокислот – коллагеновые пептиды. Тип фермента, температура, pH и время реакции тщательно контролируются для достижения определённого профиля молекулярной массы и оптимизации присутствия определённых биоактивных пептидов.

4. Фильтрация и Очистка: Раствор фильтруется для удаления примесей, после чего концентрируется.

5. Сушка: Концентрированный раствор подвергается распылительной сушке или лиофилизации (сублимационной сушке) для получения мелкодисперсного растворимого порошка.

Основные характеристики коллагеновых пептидов:

• Низкая молекулярная масса: Средняя молекулярная масса коллагеновых пептидов обычно составляет от 500 Да до 10 000 Да, при этом многие коммерческие продукты ориентированы на конкретные диапазоны (например, 2 000–5 000 Да для оптимальной биодоступности). Этот небольшой размер имеет решающее значение для абсорбции.

• Высокая биодоступность: В отличие от нативного коллагена, коллагеновые пептиды легко всасываются через кишечный барьер в кровоток. Они могут проходить через тонкий кишечник в основном нетронутыми в виде дипептидов (две аминокислоты) и трипептидов (три аминокислоты) или даже более крупных олигопептидов, которые затем могут транспортироваться в целевые ткани.

• Растворимы в холодной воде: Благодаря полному разрушению тройной спирали коллагеновые пептиды легко растворяются как в горячих, так и в холодных жидкостях без образования комков или геля.

• Нейтральные органолептические свойства: Высококачественные коллагеновые пептиды, как правило, не имеют вкуса и запаха, что делает их весьма универсальными для интеграции в различные пищевые продукты и напитки без изменения их сенсорного профиля.

• Не образуют геля: В отличие от желатина, коллагеновые пептиды не образуют гель при охлаждении, что обеспечивает разнообразное применение.

III. Фундаментальное различие: размер, растворимость, биодоступность и их глубокое влияние на эффективность

Определяющее различие между нативным коллагеном и коллагеновыми пептидами заключается в их молекулярном размере, который напрямую определяет их растворимость и, что наиболее важно, их биодоступность. Это различие не просто академическое; это напрямую влияет на то, насколько эффективно организм может использовать эти белки для достижения терапевтического эффекта.

Значение биодоступности:

Способность коллагеновых пептидов усваиваться в виде целых ди- и трипептидов имеет решающее значение. Исследования показывают, что эти специфические пептиды, особенно те, которые содержат гидроксипролин (например, Pro-Hyp, Hyp-Gly), являются не просто строительными блоками, но и действуют как сигнальные молекулы. Они способны достигать целевых клеток, таких как фибробласты кожи, хондроциты хрящей и остеобласты костей, стимулируя их к увеличению собственной выработки коллагена, эластина и гиалуроновой кислоты. Этот «сигнал» и отличает истинную эффективность коллагеновых пептидов от простого потребления обычного источника белка.

IV. Анализ типов коллагена: целевые преимущества для формул продуктов

Хотя все коллагеновые пептиды гидролизуются, их исходный источник определяет преобладающие типы коллагена, которые могут обеспечить целевые преимущества для достижения конкретных целей здоровья. Понимание этих типов крайне важно для создания эффективных и ориентированных на рынок линеек добавок.

Существует не менее 28 идентифицированных типов коллагена, но несколько из них доминируют в организме человека и на рынке пищевых добавок:

• Коллаген типа I:

  • Распространенность: Самый распространенный тип коллагена в организме человека, составляющий около 90% от общего количества коллагена.

  • Распределение в организме: Содержится в коже, костях, сухожилиях, связках, волокнистом хряще, зубах и соединительных тканях органов.

  • Основные преимущества: Решающее значение для эластичности, упругости и увлажненности кожи; прочности и плотности костей; целостности сухожилий и связок; Здоровье волос и ногтей.

  • Распространенные источники пептидов: бычьи шкуры, морская (рыбья) кожа и чешуя.

  • Применение в качестве добавки: Идеально подходит для красоты изнутри (кожа, волосы, ногти), здоровья костей и общей поддержки соединительной ткани.

• Коллаген типа II:

  • Распространенность: Менее распространен, чем коллаген типа I, но является основным коллагеном суставного хряща.

  • Распределение в организме: Содержится исключительно в хряще, обеспечивая его прочность и эластичность.

  • Основные преимущества: Необходимый для здоровья суставов, амортизации и гибкости. Поддерживает структуру и функцию хряща.

  • Распространенные источники пептидов: Куриный грудной хрящ, бычий хрящ.

  • Применение в качестве добавки: В основном используется для здоровья суставов, поддержки при остеоартрите и для снятия нагрузки на суставы во время занятий спортом.

  • Важнейшее различие: гидролизованный и неденатурированный (нативный) коллаген типа II:

    • Гидролизованные пептиды коллагена типа II: Полностью распадаются на небольшие пептиды. Они действуют как строительные блоки и сигнальные молекулы для хондроцитов (клеток хряща) для синтеза новых компонентов хряща. Часто встречается в мультиколлагеновых смесях.

    • Неденатурированный (нативный) коллаген II типа (например, UC-II®): эта форма обрабатывается при очень низких температурах для сохранения своей нетронутой тройной спирали. Механизм его действия иной: он действует через пероральную толерантность, модулируя иммунную систему и уменьшая воспалительные реакции, которые могут разрушать хрящ. Он эффективен в гораздо более низких дозах (например, 40 мг/день), чем гидролизованные пептиды. Разработчики продуктов должны понимать эту разницу, поскольку их эффективность, дозировка и заявления совершенно различны.

• Коллаген типа III:

  • Распространенность: Второй по распространенности тип коллагена, часто встречается наряду с типом I.

  • Распределение в организме: В большом количестве содержится в коже, кровеносных сосудах и внутренних органах (например, кишечнике, печени, легких). Образует ретикулярную (сетчатую) структуру волокон.

  • Основные преимущества: Способствует эластичности и молодости кожи, поддерживает целостность кровеносных сосудов и органов.

  • Распространенные источники пептидов: Бычьи шкуры (часто встречаются вместе с типом I в пептидах бычьего коллагена).

  • Применение в качестве добавки: Часто сочетается с типом I для комплексного здоровья кожи и общей структурной поддержки.

• Коллаген типа V:

  • Распространенность: Менее распространен, но широко распространен.

  • Распределение в организме: Встречается на поверхности клеток, в волосах, плацента, и часто ассоциируется с коллагеном типа I в различных тканях.

  • Основные преимущества: Играет роль в организации фибрилл типа I и III, важен для структуры волос и кожи.

  • Распространенные источники пептидов: Куриный коллаген, мембрана яичной скорлупы.

  • Применение в качестве добавки: Все чаще включается в добавки для волос, кожи и ногтей для более широкого подхода.

• Коллаген типа X:

  • Распространенность: Небольшой, но специализированный тип коллагена.

  • Распределение в организме: Преимущественно встречается в гипертрофических и минерализующихся хрящ (например, пластины роста в костях) и играет роль в эндохондральной оссификации (формировании кости).

  • Основные преимущества: связаны со здоровьем и ростом костей, особенно молодых костей и хрящей в процессе развития и восстановления.

  • Распространенные источники пептидов: Куриный грудной хрящ.

  • Применение в качестве добавки: направлено на здоровье костей и некоторые формулы для суставов.

Многие добавки премиум-класса предлагают мультиколлагеновые смеси, объединяющие пептиды из различных источников (бычий, морской, куриный, мембрана яичной скорлупы), чтобы обеспечить более широкий спектр типов коллагена (например, I, II, III, V, X). Этот комплексный подход направлен на обеспечение комплексного положительного воздействия на различные системы организма.

V. За пределами типа: критические аспекты поиска и разработки вашей линейки коллагеновых продуктов

Разработка успешной линейки коллагеновых добавок — это не просто выбор типа коллагена. Стратегический поиск поставщиков, тщательная обработка, подходящие формы доставки и надежная сертификация одинаково важны для эффективности продукта, доверия потребителей и успеха на рынке.

1. Источник имеет значение: нюансы выбора сырья

Источник животного происхождения влияет не только на типы коллагена, но и на аминокислотный состав, устойчивость, стоимость и восприятие на рынке.

• Пептиды бычьего коллагена:

  • Плюсы: Наиболее широко доступны и экономически эффективны. В основном типы I и III. Могут быть получены от животных, выращенных на травяном корме и пастбищах, что привлекательно для определенных сегментов потребителей. Полезен для общего здоровья кожи, костей и соединительной ткани.

  • Минусы: Не подходит для пескетарианской или веганской диеты. Могут возникнуть некоторые опасения относительно методов получения, если они не от проверенных поставщиков.

• Морские (рыбные) коллагеновые пептиды:

  • Плюсы: Преимущественно тип I. Часто может иметь меньшую молекулярную массу (хотя она может меняться в зависимости от обработки), что потенциально приводит к более быстрому усвоению. Считается более экологичным, если получен из выловленной в дикой природе рыбы-побочного продукта. Подходит для пескетарианцев. Часто воспринимается как «премиум».

  • Минусы: Как правило, более дорогой. Иногда может сохранять легкий «рыбный» запах или вкус, если не подвергается высокой очистке. Не подходит для людей с аллергией на рыбу.

• Пептиды куриного коллагена:

  • Плюсы: Отличный источник коллагена типа II, что делает его идеальным для формул для здоровья суставов. Также может содержать типы V и X.

  • Минусы: Реже используется для специфических продуктов типа I и III.

• Коллаген яичной скорлупы:

  • Плюсы: Уникальный натуральный источник, содержащий несколько типов коллагена (I, V, X), а также природный эластин, гиалуроновую кислоту, хондроитинсульфат и глюкозамин. Обеспечивает комплексное воздействие на здоровье суставов и кожи.

  • Минусы: Новейший продукт на рынке, может стоить дороже, а поставки могут быть более ограниченными, чем на коровий или морской. Не подходит для людей с аллергией на яйца.

• Растительные «усилители коллагена» / веганские альтернативы коллагену:

  • Важное уточнение: Настоящий коллаген — это белок животного происхождения. Продукты на основе коллагена на растительной основе — это не коллаген, а скорее смеси растительных аминокислот (особенно глицина, пролина, аналогов гидроксипролина) и кофакторов (витамина С, цинка, меди, кремния, гиалуроновой кислоты, биотина), которые имеют решающее значение для эндогенного синтеза коллагена в организме.

  • Привлекательность для рынка: подходит для потребителей, придерживающихся веганского/вегетарианского питания, а также для тех, кто избегает продуктов животного происхождения.

  • Стратегия разработки: бренды могут создавать привлекательные продукты для этого растущего сегмента, тщательно подбирая аминокислоты и синергетические питательные вещества для поддержки естественной выработки коллагена в организме.

2. Профиль молекулярной массы: зона Златовласки абсорбции

Хотя «более низкая молекулярная масса» обычно желательна для биодоступности, не существует единого идеального молекулярного веса для всех коллагеновых пептидов. Различные диапазоны средней молекулярной массы могут влиять на то, какие конкретные пептиды абсорбируются и потенциально эффективнее воздействуют на различные ткани.

• Типичный диапазон: Большинство высококачественных коллагеновых пептидов имеют молекулярную массу от 500 Да до 10 000 Да.

• Меньшие пептиды (например, <1000 Да): часто ассоциируются с быстрой абсорбцией и потенциалом для прямой сигнализации.

• Большие пептиды (например, >2000 Да): по-прежнему биодоступны и могут вносить более значительный вклад в качестве строительных блоков после дальнейшего расщепления.

• Аналитические методы: авторитетные производители используют такие методы, как гель-проникающая хроматография (ГПХ) или эксклюзионная хроматография (ЭХ) для характеристики молекулярно-массовое распределение их коллагеновых пептидов.

3. Формы выпуска: адаптация к потребительским предпочтениям и эффективности продукта

Отличная растворимость коллагеновых пептидов и нейтральный сенсорный профиль позволяют использовать широкий спектр форм выпуска, что позволяет брендам обслуживать различные сегменты потребителей.

• Порошки:

  • Плюсы: Наиболее распространены и экономичны. Высокая гибкость дозировки. Можно смешивать с различными напитками (кофе, смузи, водой).

  • Минусы: Требуется смешивание. Некоторым потребителям не нравится текстура, если она не растворилась полностью.

• Капсулы/Таблетки:

  • Плюсы: Удобные, безвкусные, точная дозировка. Портативные.

  • Минусы: Ограниченная дозировка на порцию, требующая нескольких капсул для увеличения суточной нормы потребления.

• Мармеладки:

  • Плюсы: Вкусные, приятные, очень привлекательные для более широкой демографической группы (включая детей). Воспринимаются как лакомство.

  • Минусы: Часто содержат добавленный сахар. Более низкая доза активного ингредиента на мармеладку. Проблемы со стабильностью некоторых чувствительных ингредиентов.

• Жидкости/Готовые к употреблению напитки (RTD):

  • Плюсы: Быстрое всасывание. Удобство. Можно включать другие активные ингредиенты.

  • Минусы: Более высокие производственные затраты. Более короткий срок хранения. Более объемный для транспортировки.

• Батончики/Функциональные продукты питания:

  • Плюсы: Включаются в ежедневный рацион. Высокая потребительская привлекательность.

  • Минусы: Сложности с формулой для поддержания стабильности и вкуса.

• Местное применение: Хотя статья в основном посвящена пероральным добавкам, стоит отметить, что коллагеновые пептиды также используются в кремах для ухода за кожей. Однако их местное всасывание в глубокие слои кожи является спорным из-за барьерной функции кожи, и пероральный прием обычно считается более эффективным для системного улучшения кожи.

4. Качество, чистота и Сертификации: укрепление доверия и обеспечение соответствия

Для успешной линейки коллагеновых продуктов соблюдение самых высоких стандартов качества, чистоты и этичных источников поставок не подлежит обсуждению.

• Надлежащая производственная практика (GMP): необходима для любого уважаемого производителя добавок, обеспечивая стабильное качество, безопасность и чистоту конечного продукта.

• Тестирование третьей стороной: Независимые лабораторные испытания на:

  • Тяжелые металлы: Свинец, ртуть, кадмий, мышьяк.

  • Микробные загрязнители: Бактерии, дрожжи, плесень.

  • Пестициды и Гербициды: Особенно для корма травой или органических источников.

  • Чистота и эффективность: Проверка фактического содержания коллагенового пептида и отсутствия наполнителей.

• Чистая этикетка и прозрачность: Потребители все чаще требуют продукты без искусственных красителей, ароматизаторов, подсластителей, консервантов и распространенных аллергенов (глютена, сои, молочных продуктов). Прозрачность в источниках и переработке укрепляет доверие.

• Сертификации для доступа на рынок и потребительских предпочтений:

  • Сертификация Халяль: Крайне важно для рынков с большим мусульманским населением (например, Ближний Восток, Юго-Восточная Азия). Гарантирует соответствие исламским диетическим законам от сырья до конечного продукта.

  • Сертификация кошерности: Важно для иудейских потребителей, гарантирует соблюдение законов кашрута.

  • Проверено на отсутствие ГМО: Подходит для потребителей, обеспокоенных генетически модифицированными организмами.

  • Сертификация без глютена: Необходим для людей с целиакией или чувствительностью к глютену.

  • Статус GRAS (общепризнанный как безопасный): Указывает, что ингредиент признан экспертами безопасным в условиях его предполагаемого использования.

  • Сертификаты устойчивого развития: Для морского коллагена такие сертификаты, как MSC (Морской попечительский совет), подтверждают экологически устойчивые методы рыболовства. Для крупного рогатого скота — сертификация для гуманного обращения с животными.

• Прослеживаемость: Возможность отслеживать сырье от источника до готового продукта дает огромную уверенность в качестве и этичности практик.

VI. Заключение: Раскрытие полного потенциала коллагена посредством осознанного выбора

Понимание сложного различия между коллагеном и коллагеновыми пептидами является основой успешной разработки продукции в процветающей индустрии здравоохранения и оздоровления. В то время как нативный коллаген служит жизненно важным структурным каркасом организма, именно научно разработанные коллагеновые пептиды с их низкой молекулярной массой, превосходной растворимостью и высокой биодоступностью раскрывают истинный потенциал пероральных добавок.

От различия между типами I и II до понимания нюансов бычьего и морского происхождения и обеспечения строгого контроля качества с соответствующими сертификатами, такими как Халяль, каждое решение в процессе разработки и производства влияет на эффективность конечного продукта и его рыночную привлекательность. Используя эти всесторонние знания, бренды могут стратегически разрабатывать линейки коллагеновых добавок, которые не только отвечают разнообразным потребностям потребителей, но и выделяются как лидеры по качеству, инновациям и научной добросовестности.

Ссылки

1. Asserin, J., Lati, E., Shioya, T., & Prawitt, J. (2015). Влияние приема оральных коллагеновых пептидов на влажность кожи и дермальную коллагеновую сеть: данные исследований in vivo. Journal of Cosmetic Dermatology, 14(4), 291-301.

2. Choi, F. D., Sung, C. T., Juhasz, M. L. и Mesinkovska, N. A. (2019). Прием оральных коллагеновых добавок: систематический обзор дерматологических применений. Journal of Drugs in Dermatology, 18(1), 9-16.

3. Figueres, L. и Sergerie, B. (2019). Характеристика коллагена и коллагеновых пептидов. В Коллаген: источники, обработка и применение (стр. 1–28). Издательство Nova Science.

4. Хонг, И. и др. (2020). Пероральный прием коллагеновых пептидов улучшает увлажненность кожи, эластичность и толщину дермы у стареющих женщин: рандомизированное, двойное слепое, плацебо-контролируемое исследование. Журнал косметической дерматологии, 19(5), 1162–1170.

5. Кёниг, Д., Оессер, С., Шарла, С., Шмидт, К. и др. Шульце, К. (2018). Специфические коллагеновые пептиды улучшают минеральную плотность костей и костные маркеры у женщин в постменопаузе & mdash; Рандомизированное контролируемое исследование. Питательные вещества, 10(1), 97.

6. Кумагава, Т. и др. (2020). Влияние неденатурированного коллагена II типа на симптомы коленного сустава: систематический обзор и метаанализ. Журнал Американского колледжа питания, 39(1), 1-13.

7. Московиц, Р. В. (2000). Роль гидролизата коллагена в заболеваниях костей и суставов. Журнал спортивной медицины и физической подготовки, 40(3), 200-204.

8. Oesser, S., Adam, M., Babel, W., & Seifert, J. (1999). Пероральный прием гидролизата желатина, меченого 14C, приводит к накоплению радиоактивности в хрящах мышей (C57/BL). Журнал диетологии и витаминологии, 45(6), 760-770.

9. Proksch, E., Schunck, M., Zague, V., Segger, D., Degwert, D., & Oesser, S. (2014). Пероральный прием определенных биоактивных коллагеновых пептидов уменьшает морщины на коже и увеличивает синтез дермального матрикса. Фармакология и физиология кожи, 27(3), 113–119.

10. Шунк, М., Загу, В., Эссер, С. и МакЭлиндон, А. (2020). Пищевое дополнение определенными коллагеновыми пептидами оказывает благоприятное воздействие на морфологию целлюлита, зависящее от индекса массы тела. Журнал лечебного питания, 23(1), 18–27.

11. Сибилла, С., Годфри, М., Тернер, У., Блумберг, Дж. и O’Brien, J. (2015). Обзор благотворного влияния приема гидролизованного коллагена на свойства кожи: научные основы и клинические исследования.The Open Nutraceuticals Journal, 8(1).