การรับประทานคอลลาเจน และการดูดซึม

คอลลาเจนเป็นโปรตีนที่พบมากที่สุดในมนุษย์ และสัตว์ ซึ่งเป็นโปรตีนหลักตามส่วนประกอบต่างๆในร่างกาย ได้แก่ เนื้อเยื้อ ผิวหนัง เอ็น กระดูกอ่อน กระจกตา ฟัน เล็บ และผม

ร่างกายมนุษย์ และสัตว์สามารถสังเคราะห์คอลลาเจนได้จากสารอาหารโปรตีนที่ได้รับเข้าไปซึ่งขั้นตอนในการสังเคราะห์จะค่อนข้างซับซ้อน และมีหลายปัจจัยมาเกี่ยวข้อง(สามารถเข้าไปอ่านได้ที่ “คอลลาเจน และการสังเคราะห์คอลลาเจน”)

เนื่องจากคอลลาเจนเป็นโปรตีนหลักในผิวหนังของเรา และผิวหนังก็เป็นส่วนที่สามารถมองเห็นได้จากภายนอก จึงมีหลายคนที่ให้ความสนใจ และใส่ใจกับสุขภาพผิว การรับประทานคอลลาเจนเสริมจากการรับประทานอาหารปรกติจึงได้เกิดขึ้น

ชนิดและน้ำหนักโมเลกุลของคอลลาเจน

โดยปรกติแล้วคอลลาเจนมีน้ำหนักโมเลกุลโดยเฉลี่ยประมาณ 300,000 ดาลตัน(1) เมื่อนำคอลลาเจนไปผ่านกระบวนการไฮโดรไลซิส(การใช้ความร้อนร่วมกับกรด หรือ ด่าง)ในระดับหนึ่งจะได้เจลาติน(gelatin)ออกมา มีน้ำหนักโมเลกุลอยู่ในช่วง 80,000 – 250000 ดาลตัน(2) ซึ่งมีขนาดโมเลกุลค่อนข้างใหญ่และยากในการดูดซึม จึงได้มีการปรับปรุงให้มีขนาดเล็กลงด้วยการไฮโดรไลซิส(hydrolysis)เพิ่มเข้าไปอีก กลายเป็นคอลลาเจน/เจลาตินไฮโดรไลเซท(collagen/gelatin hydrolysate) หรือ คอลลาเจน/เจลาตินเปปไทด์ (collagen/gelatin peptide) แล้วแต่จะเรียกโดยผู้ผลิต ซึ่งมีน้ำหนักโมเลกุลอยู่ในช่วงประมาณ 2,000 – 6,000 ดาลตัน(3) และจากความเชื่อที่ว่ายิ่งโมเลกุลมีขนาดเล็กร่างกายยิ่งดูดซึมได้ดี จึงมีการทำให้ขนาดเล็กลงอีกเรียกว่าคอลลาเจนโอลิโกเปปไทด์(collagen oligopeptide) โดยมีน้ำหนักโมเลกุลอยู่ในช่วงประมาณ 180 – 1000 ดาลตันในคอลลาเจนกลุ่มนี้อาจจะประกอบไปด้วย ไดเปปไทด์, ไตรเปปไทด์ และอื่นๆ โดยจะมีจำนวนกรดอะมิโนตั้งแต่ 2-8 ตัว(4)

การดูดซึมคลอลาเจนเมื่อรับประทาน

กลไกการดูดซึม และการนำคลอลาเจนไปใช้ของร่างกายยังไม่เป็นที่แน่ชัดแน่นอน ในปีค.ศ. 1999 Oesser และคณะได้ให้หนูทดลองกินเจลาตินไฮโดรไลเซท(น้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยประมาณ 6100-6800 ดาลตัน) เปรียบเทียบกับการกินกรดอะมิโนโพรลีน จากนั้นติดตามการดูดซึม และการกระจายตัวตามเนื้อเยื้อ และในกระแสเลือด โดยการใช้เทคนิคติดป้ายที่อะตอมคาร์บอน(C¹⁴ labeling)ของไฮโดรไลซ์เจลาติน และกรดอะมิโน เมื่อครบเวลา 192 ชั่วโมงพบว่า

ที่ 6 ชั่วโมงพบในเลือดปริมาณสูงที่สุด และเมื่อครบ 12 ชั่วโมง สามารถดูดซึมได้ 95%ของไฮโดรไลซ์เจลาตินทั้งหมด มีการกระจายตัวของไฮโดรไลซ์เจลาตินมายังที่ผิวของหนูทดลองและแม้ว่าเมื่อครบเวลา 192 ชั่วโมงปริมาณไฮโดรไลซ์เจลาตินก็ยังคงอยู่ในปริมาณ 58% ของปริมาณการกระจายตัวสูงสุด การกระจายตัวตามเนื้อเยื้อต่างๆของไฮโดรไลซ์เจลาติน และกรดอะมิโนโพรลีนไม่แตกต่างกันยกเว้นในกระดูกอ่อนที่พบว่าหนูที่ได้รับไฮโดรไลซ์เจลาตินมีการสะสมมากกว่าและอยู่ได้นานกว่า พบการดูดซึมของไฮโดรไลซ์เจลาตินน้ำหนักโมเลกุลช่วง 2,500-15,000 ดาลตันที่ลำไส้ ผลจากการศึกษานี้แสดงถึงความสามารถของร่างกายที่นำไปใช้ประโยชน์ได้(5)

Iwai และคณะ(2005) ได้ทำการศึกษาในมนุษย์โดยศึกษาถึงชนิดของคลอลาเจนเปปไทด์ในกระแสเลือดภายหลังการรับประทานเจลาตินไฮโดรไลเซทชนิดต่างๆ โดยแบ่งออกเป็น 2 การทดลองซึ่งได้ผลตามตาราง

การทดลองที่	ชนิดคอลลาเจน	นน.โมเลกุล(ดาลตัน)	ปริมาณรับประทาน(กรัม)	เวลาที่พบในเลือดสูงสุดหลังรับประทาน	รูปแบบเปปไทด์ที่พบ
1	Type I	~ 5000	9.4	30-60 min	Pro-Hyp
2	Type I	12498	23	60-120 min	Pro-Hyp
	Type II	12048	11	60-120 min	Pro-Hyp, Pro-Hyp-Gly

Pro = Proline, Hyp = Hydroxyproline, Gly = Glycine

เปปไทด์ของกรดอะมิโนไฮดรอกซีโพรลีนที่พบในกระแสเลือดนั้นจะอยู่ในรูปได และไตรเปปไทด์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในรูปของไดเปปไทด์โพรลีนต่อกับไฮดรอกซีโพรลีน(pro-hyp) นอกจากนี้ Iwai และคณะยังได้กล่าวถึงการทดลองอื่นๆที่ผ่านมาว่า โดยปรกติแล้วไดเปปไทด์ต่างๆเมื่ออยู่ในกระแสเลือดแล้วจะแตกตัวเป็นกรดอะมิโนอิสระภายในเวลาไม่ถึง 10 นาที แต่ pro-hyp จะต่างออกไปซึ่งจากการทดลองพบว่าหลังจากการย่อยที่ 4 ชม. ก็ยังคงพบปริมาณ pro-hyp ในกระแสเลือดในปริมาณครึ่งหนึ่งของปริมาณสูงสุด(6)

ต่อมาในปี 2007 Ohara และคณะ ได้ศึกษาเปรียบเทียบผลของการได้รับคอลลาเจนชนิดที่ 1 จากแหล่งต่างๆ ในอาสาสมัครชายสุขภาพดี 5 คน โดยติดตามเป็นเวลาทั้งหมด 24 ชั่วโมงภายหลังรับประทาน และมีการเจาะเลือดตรวจสอบเป็นระยะ ซึ่งได้ผลดังนี้

แหล่งคอลลาเจน	ระยะเวลาที่มีปริมาณสูงสุดในเลือด (ชั่วโมง)		ปริมาณเฉลี่ยในช่วงเวลา 24ชม. หลังรัประทาน(hr nmol/mL)		รูปแบบเปปไตด์ที่พบ
	กรดอะมิโน ไฮดรอกซี โพรลีนอิสระ	เปปไตด์ในรูปของกรดอะมิโน ไฮดรอกซีโพรลีน	กรดอะมิโน ไฮดรอกซี โพรลีนอิสระ	เปปไตด์ในรูปของกรดอะมิโน ไฮดรอกซีโพรลีน
เกล็ดปลา	1-2	2	1238	522	Pro-Hyp, Ala-Hyp, Ala-Hyp-Gly, Ser-Hyp-Gly, Leu-Hyp, Pro-Hyp-Gly, Phe-Hyp, Ile-Hyp
หนังปลา	1-2	2	799	315	Pro-Hyp, Leu-Hyp, Ala-Hyp, Ile-Hyp, Phe-Hyp, Pro-Hyp-Gly
หนังหมู	1-2	2	1194	345	Pro-Hyp, Ile-Hyp, Leu-Hyp, Phe-Hyp

ไดเปปไตด์Pro-Hyp จะเป็นรูปแบบเปปไตด์ที่พบมากที่สุดหลังจากร่างกายย่อยคอลลาเจนทั้ง 3 แหล่ง โดย Ohara และคณะได้กล่าวว่า Pro-Hyp และ Pro-Hyp-Gly มีคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของไฟโบรบลาสท์(fibroblast) ซึ่งมีส่วนช่วยในการสร้างเนื้อเยื้อและสมานแผล คอลลาเจนที่ได้จากปลานอกจากจะมีเปปไตด์ในรูปของกรดอะมิโนไฮดรอกซีโพรลีนแล้วยังมีเปปไตด์ในรูปของกรดอะมิโนอะลานีน(Ala)อีกด้วย  Ala-Hyp เป็นไดเปปไตด์ที่มีคุณสมบัติเป็นตัวยับยั้ง angiotensin converting enzyme (ACE) ซึ่งสามารถลดความดันโลหิตได้(1)

เช่นเดียวกับการศึกษาของ Ichikawa และคณะ (2010) ที่พบว่าไดเปปไตด์ Pro-Hyp เป็นเปปไตด์ที่พบมากที่สุดภายหลังจากที่ร่างกายเราย่อยเจลาตินไฮโดรไลเซทแล้ว นอกจากนั้นยังพบเปปไตด์ของไฮดรอกซีโพรลีนอื่นๆในปริมาณเล็กน้อย ได้แก่  Ala-Hyp-Gly, Ser-Hyp-Gly, Ala-Hyp, Phe-Hyp, Leu-Hyp, Ile-Hyp, Gly-Pro-Hyp, และ Pro-Hyp-Gly (7)

ในปี 2011 Shigemura และคณะ พบว่านอกจาก Pro-Hyp จะเป็นรูปเปปไตด์หลักหลังจากที่เรารับประทานเจลาตินไฮโดรไลเซทแล้วเปปไตด์ Hyp-Gly ก็พบในปริมาณสูงเช่นกัน และเป็นเปปไตด์รูปที่ยังไม่เคยมีใครกล่าวถึงมาก่อนในการศึกษาก่อนหน้านี้ และนอกจากนี้ยังกล่าวว่า Hyp-Gly มีความทนต่อเอนไซม์เปปติเดสในเลือดได้ดีกว่า Pro-Hyp  และยังกระตุ้นการเจริญเติบโตของไฟโบรบลาสท์หนูได้ดีกว่า Pro-Hyp (8)

ที่มาของข้อมูล

1. Ohara, H., Matsumoto, H., Ito, K., Iwai, K., & Sato, K. (2007). Comparison of quantity and structures of hydroxyproline-containing peptides in human blood after oral ingestion of gelatin hydrolysates from different sources. Journal of agricultural and food chemistry, 55(4), 1532-1535.
2. Gudipati, V.(2013). Chapter 13 Fish Gelatin: A Versatile Ingredient for the Food and Pharmaceutical Industries. In Marine Proteins and Peptides: Biological Activities and Applications (ed. Se-Kwon Kim.). Wiley. com.
3. Dybka, K., & Walczak, P. (2009). Collagen hydrolysates as a new diet supplement. Zeszyty Naukowe. Politechnika Łódzka. Chemia Spożywcza i Biotechnologia, 73, 83-92.
4. Jia, J., Zhou, Y., Lu, J., Chen, A., Li, Y., & Zheng, G. (2010). Enzymatic hydrolysis of Alaska pollack (Theragra chalcogramma) skin and antioxidant activity of the resulting hydrolysate. Journal of the Science of Food and Agriculture, 90(4), 635-640.
5. Oesser, S., Adam, M., Babel, W., & Seifert, J. (1999). Oral administration of 14C labeled gelatin hydrolysate leads to an accumulation of radioactivity in cartilage of mice (C57/BL). The Journal of nutrition, 129(10), 1891-1895.
6. Iwai, K., Hasegawa, T., Taguchi, Y., Morimatsu, F., Sato, K., Nakamura, Y., ... & Ohtsuki, K. (2005). Identification of food-derived collagen peptides in human blood after oral ingestion of gelatin hydrolysates. Journal of agricultural and food chemistry, 53(16), 6531-6536.
7. Ichikawa, S., Morifuji, M., Ohara, H., Matsumoto, H., Takeuchi, Y., & Sato, K. (2010). Hydroxyproline-containing dipeptides and tripeptides quantified at high concentration in human blood after oral administration of gelatin hydrolysate.International journal of food sciences and nutrition, 61(1), 52.
8. SHIGEMURA, Y., AKABA, S., KAWASHIMA, E., YOUNG PARK, E., NAKAMURA, Y., & SATO, K. (2011). Identification of a novel food-derived collagen peptide, hydroxyprolyl-glycine, in human peripheral blood by pre-column derivatisation with phenyl isothiocyanate. Food chemistry, 129(3), 1019-1024.