胶原蛋白的制备与鉴定

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1、胶原蛋白的提取与鉴定赵腾飞、刘强、海振宇、陈强、毕晨曦、邵德魁、柴小伟、张荣彬一、引言二、胶原蛋白的提取三、胶原蛋白的鉴定四、结束语一、引言胶原是生皮中最主要的纤维蛋白，是动物皮肤的主要成分。除此之外，动物的骨、齿、肌腱、韧带、软骨、血管等组织中都存在胶原。胶原是哺乳动物体内含量最多的蛋白质，占体内蛋白质总量的25%~30%，在真皮蛋白质中，胶原占85%~90%。随着时代和科学技术的发展，人们在探讨胶原的化学、物理、生物学性质的过程中，逐渐认识和开辟着胶原广泛应用的新领域．以求开发具有高附加值的胶原新产品尤其是当人们认识到胶原具有其它高分子材料无可比拟的弱的抗原性

2、、生物相容性和生物降解性时，人们更意识到胶原作为生物材料在医药、仪器、化妆品、饲料肥料等工业中的重要性。动物皮的水解产物利用通过酸、碱、酶的作用对动物皮进行水解，可以得到不同分子质量的产物，包括胶原、明胶、水溶性明胶、多肽、短肽和氨基酸。对这些物质进行恰当的分离，得到所要的产物。一般有以下用途：1、可注射胶原2、止血胶原海绵、敷料3、手术缝线与医用纤维••••••二、提取2.1、胶原蛋白的结构A—电镜下胶原纤维呈明暗交替的条纹图案；B—胶原纤维中原胶原分子的排列；C—原胶原分子是一种右手三股螺旋；D—三股螺旋中的每股链是左手螺旋；E—三股螺旋的原胶原分子水平模型胶

3、原蛋白的分子结构单元是原胶原。原胶原为细长的棒状分子，由三条肽链构成。每条肽链由1000个以上的氨基酸残基构成，不含色氨酸，其中脯氨酸是胶原特有的氨基酸。胶原蛋白中甘氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸含量高，不能形成α螺旋或β折叠片结构，而是形成以三条称为α肽链或α链的多肽链（亚基）缠绕成特有的三股螺旋。虽然各种类型的胶原蛋白都具有相似的螺旋结构特征，但组成胶原蛋白的各α多肽链的结构有很大的差别。以Ⅰ型胶原为例，其一级结构，胶原中含有较为伸展的左手螺旋区段以及非螺旋区段，在螺旋区段中则呈现出了（Gly-X-Y）n（其中X，Y代表非甘氨酸）的周期性排列。二级结构则由三条呈左手螺

4、旋的肽链形成的右手大螺旋（如右图所示）。三股螺旋分子间以一定间距、呈纵向对称交错排列形成原纤维，再聚集成纤维，然后形成更大的纤维束。2.2、胶原蛋白的提取提取一般由下列步骤组成：萃取、分离、提纯2.2.1、萃取萃取具体操作方式和控制条件因皮源的不同而有所差异。以下是几种常用的方法:酸法提取碱法提取酶法提取此外，还有酸酶结合法、酸碱结合法、酸碱与热水结合法等。（1）酸法提取主要影响因素例证原理及常用材料酸法提取是用酸浸泡预处理后的材料，再经离心等操作提纯的提取方法。常用的酸有：乙酸、盐酸、草酸、柠檬酸、醋酸以及乳酸等.在影响酸法提取的诸多因素中，pH的影响不大，但p

5、H值过小胶原大分子带正电荷，因电荷之间的排斥作用使胶原不能形成稳定的凝胶；动物皮的种类以及对皮的预处理也是重要影响因素之一；酸的种类和浓度、以及提取温度和时间影响都较大。一般情况下，提取率随温度升高、时间延长而提高，但时间过长或温度过高导会导致胶原变性从而使提取率降低。.1叶易春等通过对酸法提取猪皮胶原分析得出：酸法提取时，提取时间不同，其相对分子量及分布基本相同2户业丽等以酸法提取鲟鱼皮胶原蛋白，通过正交试验得出：乳酸较乙酸、柠檬酸提取率高；随着乳酸浓度的增加，胶原蛋白的提取率也随之增加，但当浓度超过1mol/L后，由于胶原蛋白变性导致提取率下降；在一定范围内浸

6、提时间越长，胶原提取率增加越快，而后趋于平稳，最后还有可能会降低。其实验得出对胶原提取率的影响程度：酸浓度＞提取时间＞温度＞固液比。采用该法能有效胡提高提取率，但只能得到相对分子量较小的胶原蛋白水解产物，应用价值并不太高。与其他提取法相似，提取时间的延长在一定范围内可以使提取率增加。用碱溶解预处理后的材料，从而达到提取胶原蛋白的目的。预处理时除去皮中的脂肪、污渍、杂质等越好，就越有利于胶原蛋白的提取。已经有人以碱法提取皮革废弃物中的胶原蛋白，其中最关键的是脱铬。影响碱法提取的因素主要有碱浓度、提取温度、预处理、pH以及时间。一定范围内提高碱浓度有利于提高胶原蛋白提

7、取率。一定范围内提高温度，有利于水解得到相对分子量较小的胶原产物，但超过范围会导致胶原的生物活性丧失。（2）碱法提取原理优劣势影响因素（3）酶法提取原理发展预处理主要因素工艺特点酶法提取是在预处理后的材料中加入酶制剂，溶解材料，再经过其他操作提取胶原蛋白。目前国内采用酶法提取胶原时的水解温度基本在50℃以上或4℃以下，而胶原在37~38℃以上就会变性，生成明胶，故较高温度下的提取物为变性胶原，其进一步应用受到限制[13]。低温下虽然有助于胶原结构的完整，但酶解时间长。预处理是除去皮源中的不同杂物，如钙物质、脂肪等，以便后续操作，得到更多更纯的胶原。李国英等在通过优

8、化预处理来