胶原蛋白肽的性质、应用及发展前景的研究综述

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1、万方数据第34卷第3期明胶科学与技术2014年9月TheScienceandTechnologyofGelatinV01．34．No．3Sept．2014．胶原蛋白肽的性质、应用及发展前景的研究综述梁飞+左红梅北京华达杰瑞生物技术有限公司，北京，100029摘要：胶原蛋白肽过去一直也称作胶原蛋白，是胶原完全水解后的产物。它的分子量小，且小分子胶原肽比相同组成的蛋白质和氨基酸吸收利用率更好。胶原蛋白肽不仅具有优良的营养作用，而且还具有很好的生理调节功能。胶原蛋白肽具有许多优异特性，这使其在众多领域中具有巨大的应用潜质并日趋广泛，特别是在生物医学、美容化妆品

2、和保健食品领域中。胶原蛋白肽现已在世界范围内非常受欢迎且需求量快速增长，拥有很好的发展前景。关键词：胶原；胶原蛋白肽；性质；应用；前景1从胶原到胶原蛋白1．1概述胶原是硬蛋白之一，是人体内含量最多的一种蛋白质，约占总蛋白质含量的25％。它是动物组织细胞外基质(ECM)的一种结构蛋白，主要存在于动物的皮肤、骨、肌腱、韧带及结缔组织等部位中¨。2J。胶原具有生物活性，不溶于冷水和热水，不能被蛋白酶利用。然而，胶原在酸、碱、酶或高温的条件下，其三螺旋结构发生解体而成为3条自由的肽链，并可降解成多肽段甚至小肽，从而形成了相对分子量较高的明胶和相对分子量较低的胶原

3、蛋白(肽)¨，3J。胶原水解后的这些产物之间以及与胶原的性质有所差异。}E-mail：lfei@hdjr．cn1．2结构和性质的变化从胶原到胶原蛋白(肽)，主要是结构发生了改变，从而导致它们的性能出现差异。胶原分子是由三股仅一肽链通过氢键、范德华力和共价键交联构成的右手三螺旋结构，这种超螺旋结构使得胶原分子十分稳定。一个胶原分子的相对分子量约为300KDa，其具有低免疫原性、生物相容性和可降解性等H。5J。胶原分子能自发组装成宏观上层阶式的组织网络结构，从而形成一种高度有序的且韧性很强的超分子高级结构一胶原原纤维。即胶原分子靠氢键或分子间的范德华力连接并

4、在胶原原纤维中以有规则地1／4互相交错，首尾相随，平行排列而成纤维束。自组装的胶原纤维具有一种纳米级的特征，即空穴区和重叠区的电子密度通过错位排列形成间隔一定的电子密度区，在电子显微镜下呈现条纹或区带。这种特征常见于生物组织中，周期性的空穴／重叠间距值通常是以67nm为中心分布的，且分布宽度约为10nm[6‘9J。在大多数组织中特别是骨骼，胶原纤维提供了强度的保护和结构的组成。胶原的这种结构使其能形成具有较高韧性、弹性和强度的膜和凝胶体等，且仍保持网状纤维结构。值得注意的是由于水产胶原的脯氨酸和羟脯氨酸含量低于陆地哺乳动物胶原，因此其形成的凝胶强度较差，

5、并且凝胶点和溶胶点相对较低。另一方面，胶原纤维持有万方数据·110·明胶科学与技术2014年9月的纤维内交联和纤维间交联结构，使其在水中只溶胀不溶解。胶原分子及胶原纤维的结构致使胶原很难以被人体消化吸收利用口。4j。胶原的这些特质使其在生物医学领域中具有极大的应用潜质，然而胶原在如保健食品等领域的应用受到了限制。明胶是胶原在高温作用下的变性产物，胶原部分水解而得到的一类蛋白质，与胶原具有同源性。明胶的氨基酸组成与胶原相似，但因预处理的差异，组成成分也可能不同。在胶原部分水解后，其棒状三螺旋结构发生部分分离和断裂，共价键基本被打开只剩次级键，从而明胶丧失了

6、再纤维性。因此，明胶虽能够形成凝胶或膜，但形成的凝胶经加热则液化；形成的薄膜力学性能较差，脆性大，强度比胶原膜差，已不具有纤维结构特征。明胶可划为胶原蛋白且能够被蛋白酶利用，不同规格的明胶分子量一般为15000—250000Da，相对分子质量分布较宽。明胶由于丧失了胶原的天然结构，已不具有生物活性∞’8J。这些变化使得明胶的应用较之胶原发生了一定的改变。胶原蛋白是胶原完全水解后产物，其三螺旋结构完全分离和断裂，且不可逆，故亦丧失了再纤维性。胶原蛋白基本上为完全脱离共价键和次级键束缚的仅一肽链。不同于胶原和明胶，由于交联结构的丧失，胶原蛋白不能形成膜或凝胶

7、。胶原蛋白的分子量比明胶小，一般约为几千至几万道尔顿不等，相对分子质量分布很宽。与明胶相同，胶原蛋白不再具有生物活性∞’8J。同样，胶原蛋白结构和性能上的改变使其应用与胶原和明胶均产生了一定的差异。2胶原蛋白肽2．1肽的概述肽是由两个或两个以上至数百个氨基酸分子通过肽键联结而成的化合物，是构成蛋白质结构的片段。它主要分为：由2～10个氨基酸组成的直链的，分子量范围在180—1000Da之间的小肽、寡肽、低聚肽，也称为小分子活性肽；由10个以上氨基酸组成的，分子量范围在180～5000Da之间的多肽；分子范围在1000Da以上至5000Da之间的大肽。基于

8、氨基酸残基的种类不同或者是数量不同，其构成的肽的化学性质与功能均有所不同，有的甚