胶原蛋白的研究进展
胶原蛋白在生物医药工程中的应用研究进展

胶原蛋白在生物医药工程中的应用研究进展明确摘要胶原蛋白是一种弹性蛋白,能够在体内参与形成细胞粘附、细胞移动、细胞分裂和修复以及形成动物体的结构支撑,因此在生物医药工程中具有重要的意义。
本文旨在介绍胶原蛋白在生物医药工程中的应用研究进展。
胶原蛋白在生物医药工程中的主要应用包括组织工程、生物传感器、免疫诊断和抗体工程、抗衰老和再生医学、新型材料,如医学修复膜和细胞培养基、药物载体及疫苗等。
文章还讨论了胶原蛋白在生物医药工程中的未来应用。
综上所述,胶原蛋白在生物医药工程中的应用研究具有广泛的前景,为企业和学者提供了极大的技术支持,其中的重要性和价值不容忽视。
关键词:胶原蛋白;生物医疗工程;组织工程;生物传感器;免疫诊断和抗体工程IntroductionCollagen is a kind of elastic protein, it can participate in forming of cell adhesion, cell movement, cell division and repair, as well as structural support of animal body in the body. Therefore, it has great significance in biomedical engineering. This paper aims to introduce the application research progressof collagen in biomedical engineering.Collagen's main application in biomedical engineeringincludes tissue engineering, biosensors, immunodiagnostics and antibody engineering, anti-aging and regenerative medicine, andnew materials such as medical repair membranes and cell culture media, drug carriers and vaccines. After the introduction of the application of collagen in biomedical engineering, its prospects in the future are also discussed.Application in Tissue EngineeringApplication in BiosensorsApplication in Immunodiagnostics and Antibody Engineering。
胶原蛋白的发展历程

胶原蛋白的发展历程胶原蛋白是一种重要的结构蛋白,广泛存在于人体的皮肤、骨骼、肌肉、血管、牙齿等组织中。
它具有多种生物学功能,如提供结构支持、维持皮肤弹性、促进伤口愈合等。
胶原蛋白的发展历程可以追溯到19世纪,以下将详细介绍胶原蛋白的发现和研究进展。
1. 胶原蛋白的发现胶原蛋白的发现可以追溯到1842年,当时法国化学家安尼斯·杜布瓦发现了一种从骨骼中提取的物质,他将其命名为“胶原蛋白”,意为“胶状物质的蛋白质”。
随后的研究发现,胶原蛋白存在于动物的结缔组织中,并具有强大的结构特性。
2. 胶原蛋白的组成和结构胶原蛋白是由三个α螺旋链组成的三股螺旋结构。
每个α螺旋链都由许多氨基酸残基组成,其中甘氨酸、羟脯氨酸和脯氨酸是胶原蛋白中最常见的氨基酸。
这种特殊的结构使得胶原蛋白具有高度的稳定性和强大的拉伸强度。
3. 胶原蛋白的生物学功能胶原蛋白在人体中具有多种生物学功能。
首先,它是皮肤的主要组成部分,可以提供结构支持,保持皮肤的弹性和紧致性。
其次,胶原蛋白存在于骨骼中,可以增加骨骼的强度和稳定性,预防骨质疏松症的发生。
此外,胶原蛋白还参与血管的构建和维持,促进伤口的愈合,并对关节、肌肉和牙齿等组织起到支持和保护作用。
4. 胶原蛋白的应用领域随着对胶原蛋白研究的深入,它在医学、美容、食品和药物等领域的应用越来越广泛。
在医学领域,胶原蛋白可以用于制备人工皮肤、骨修复材料和血管支架等。
在美容领域,胶原蛋白被广泛应用于护肤品和整形手术中,可以改善皮肤弹性和减少皱纹。
在食品领域,胶原蛋白可以作为添加剂,增加食品的口感和营养价值。
在药物领域,胶原蛋白可以作为药物的载体,用于控释和靶向输送。
5. 胶原蛋白的研究进展近年来,随着生物技术和材料科学的发展,对胶原蛋白的研究也取得了重要进展。
科学家们通过基因工程技术和组织工程技术,成功地合成了具有特定结构和功能的胶原蛋白。
同时,研究人员还开展了胶原蛋白与疾病之间的关联研究,发现胶原蛋白的异常表达与多种疾病的发生和发展密切相关,如皮肤衰老、骨质疏松症和关节炎等。
胶原蛋白的研究进展及其应用

胶原蛋白的研究进展及其应用林祥明厦门大学生命科学学院,福建厦门(361005)E-mail:lxmwxr@摘要:胶原蛋白来源广泛,有许多优良性质且用途广泛。
本文概述了胶原蛋白的结构、特性、研究现状及其制备方法,阐述了胶原蛋白及其水解产物在化妆品、医药、功能保健食品等相关领域的应用。
关键词:胶原蛋白制备进展应用1. 引言胶原蛋白为人体主要的细胞外间质成分之一,是人体蛋白质的一大家族。
胶原蛋白分子的异常合成与沉积是纤维化反应的基础。
在胚胎发育、组织重建、损伤修复等过程中,生长因子及分化因子对胶原蛋白基因的表达具有重要的调控作用[1]。
近年来人们进行了这些因子等对胶原基因转动调控作用的研究,这将有助于阐明胶原蛋白基因表达的调控机制。
胶原蛋白基因的表达是其本身的顺式作用、反式作用因子以及诸多调控因子相互作用的结果[2]。
到目前为止,已报道的胶原类型大约有19种,对天然胶原的研究有助于进一步理解靶药物和胶原之间结构功能关系。
有人用人成纤维II型胶原的三维结构模型来进行合成胶原组织、胶原的结构和功能的研究,利用这一系统进一步研究侧链基团的立体化学和特定分子的相互作用,继而评价胶原相关疾病的临床治疗效应。
此外,连接分子末端非螺旋末端肽是胶原分子抗原性的主要来源,而且用胃蛋白酶除去末端肽的缺失胶原是很有应用前景的药物载体,特别是用于基因递送[3,4]。
胶原蛋白是构成动物机体的重要功能物质,它具有其他合成高分子材料无法比拟的生物相容性和生物可降解性。
胶原蛋白质结构和功能特点的多样性和复杂性,决定了其在许多领域的重要地位,以及良好的应用前景。
目前胶原已广泛地应用于食品、化妆品、营养保健品、生物肥料以及医用材料等领域。
2. 胶原蛋白的概况胶原蛋白是一种白色、不透明、无支链的纤维蛋白质,是由动物细胞合成的一种生物性高分子,广泛存在于动物的骨、腱、肌鞘、韧带、肌膜、软骨和皮肤中,是结缔组织中极其重要的一种蛋白质,占哺乳动物体内蛋白质总量的25%~30%,相当于体重的6%[5],是人体重要的细胞外基质成份。
胶原蛋白的发展历程

胶原蛋白的发展历程胶原蛋白是一种重要的结构蛋白,广泛存在于人体的皮肤、骨骼、肌肉、血管等组织中,具有维持组织结构稳定性和功能的重要作用。
本文将详细介绍胶原蛋白的发现、研究和应用的发展历程。
1. 胶原蛋白的发现胶原蛋白最早是在19世纪初由法国化学家布鲁塞尔发现的。
他通过研究动物组织的化学成分,发现了一种具有黏性和弹性的物质,将其命名为“胶原蛋白”。
随后,科学家们开始对胶原蛋白进行更深入的研究。
2. 胶原蛋白的结构与功能研究20世纪初,科学家们通过对胶原蛋白的分离和纯化,揭示了其复杂的结构和多样的功能。
胶原蛋白由三股α螺旋结构组成,具有高度的稳定性和可塑性。
研究表明,胶原蛋白在细胞外基质中起着支撑和连接组织的作用,同时参与了细胞迁移、信号传导和细胞外基质重塑等生物学过程。
3. 胶原蛋白的应用随着对胶原蛋白的深入研究,科学家们逐渐发现了其在医学和美容领域的广泛应用价值。
胶原蛋白被广泛应用于皮肤修复和再生领域,可以促进伤口愈合、增强皮肤弹性和紧致度。
此外,胶原蛋白还可以用于骨科和牙科领域,用于修复骨折和牙齿缺损。
近年来,胶原蛋白的应用还拓展到食品、保健品和化妆品等领域,为人们的健康和美容提供了更多选择。
4. 胶原蛋白的研究进展随着科技的进步,胶原蛋白的研究也在不断发展。
科学家们通过基因工程技术和生物材料的创新,成功地制备出了具有不同特性和功能的胶原蛋白。
同时,利用生物物理、生物化学和生物学等多学科的综合手段,对胶原蛋白的结构和功能进行了深入研究。
这些研究为胶原蛋白的应用提供了更多的可能性。
5. 胶原蛋白的未来发展胶原蛋白作为一种重要的生物材料,具有广阔的应用前景。
未来,科学家们将继续深入研究胶原蛋白的结构和功能,开发出更多具有特殊功能的胶原蛋白材料。
同时,随着人们对健康和美容需求的增加,胶原蛋白在医疗和美容领域的应用将进一步扩展。
总结:胶原蛋白的发展历程经历了发现、结构与功能研究、应用和研究进展等阶段。
胶原蛋白的发展历程

胶原蛋白的发展历程胶原蛋白是一种重要的结构蛋白,在人体内广泛存在,对维持组织的结构和功能起着关键作用。
它在皮肤、骨骼、肌肉、血管、肌腱等组织中都有丰富的分布。
胶原蛋白的发展历程可以追溯到几十年前,以下将详细介绍胶原蛋白的发现和研究进展。
1. 胶原蛋白的发现胶原蛋白最早是在19世纪初被发现的。
1832年,法国解剖学家荷尔布鲁克(Henle)首次提出了“胶原蛋白”(collagen)这个术语,用来描述一种在动物组织中具有胶状特性的蛋白质。
随后,人们开始对胶原蛋白进行更深入的研究。
2. 胶原蛋白的结构20世纪初,德国化学家施特鲁夫(Streuf)首次提出了胶原蛋白的三股螺旋结构模型。
随后,美国科学家保罗(Pauling)和科学家克里克(Crick)提出了胶原蛋白的α螺旋结构模型,这一模型为后来的研究奠定了基础。
20世纪50年代,英国科学家拉莫尔(Ramachandran)和拉赫曼(Rahman)通过X射线晶体衍射技术,确定了胶原蛋白的多股螺旋结构,揭示了其复杂的空间结构。
3. 胶原蛋白的功能胶原蛋白在人体内具有多种重要的功能。
首先,它是组织的主要结构蛋白,能够提供支撑和保护作用。
其次,胶原蛋白参与了细胞外基质的合成和修复,对组织的再生和修复起着重要作用。
此外,胶原蛋白还参与了细胞信号传导、细胞黏附和细胞迁移等生物学过程。
4. 胶原蛋白的应用随着对胶原蛋白的研究不断深入,人们逐渐发现了胶原蛋白的广泛应用价值。
在医学领域,胶原蛋白被广泛应用于修复和再生组织,如皮肤修复、骨骼修复和软组织修复等。
在食品和保健品领域,胶原蛋白被用作添加剂,用于改善食品的质地和口感,并具有一定的保健功能。
此外,胶原蛋白还被应用于化妆品、药物传递系统等领域。
5. 胶原蛋白的研究进展近年来,随着生物技术和分子生物学的发展,对胶原蛋白的研究取得了许多重要进展。
研究人员通过基因工程技术,成功地合成了人工胶原蛋白,并对其结构和功能进行了深入研究。
胶原蛋白的发展历程

胶原蛋白的发展历程胶原蛋白是一种重要的结构蛋白,存在于人体的皮肤、骨骼、肌肉、血管等组织中,具有维持组织结构和功能的重要作用。
在过去的几十年里,胶原蛋白的研究取得了显著的进展,以下是胶原蛋白发展的历程。
1. 发现胶原蛋白:胶原蛋白最早是在19世纪被发现的。
1832年,法国科学家安泰尔-布拉西耶首次从动物的骨骼中提取到了一种新的蛋白质,后来被称为胶原蛋白。
他发现这种蛋白质具有很强的韧性和延展性,可以形成胶状物质。
2. 胶原蛋白的结构研究:20世纪初,科学家开始对胶原蛋白的结构进行研究。
他们发现胶原蛋白由三股螺旋状的多肽链组成,这种结构被称为“右旋螺旋”。
后来,科学家进一步发现,胶原蛋白中的氨基酸序列富含甘氨酸、羟脯氨酸和脯氨酸,这些氨基酸在胶原蛋白的结构和功能中起着重要作用。
3. 胶原蛋白的生物学功能:随着对胶原蛋白的研究深入,科学家们逐渐揭示了胶原蛋白在人体中的生物学功能。
胶原蛋白可以增强皮肤的弹性和紧致度,减少皱纹和细纹的出现。
此外,胶原蛋白还可以促进骨骼的生长和修复,维持血管的健康,增强肌肉的力量等。
4. 胶原蛋白的应用:随着对胶原蛋白的深入了解,科学家们开始研发利用胶原蛋白的产品和技术。
例如,胶原蛋白可以用于制造皮肤护理产品,如面霜、精华液和面膜,以改善皮肤的质地和外观。
此外,胶原蛋白还可以应用于医学领域,用于修复骨折和创伤,治疗关节炎和软骨损伤等。
5. 胶原蛋白的研究进展:近年来,随着科学技术的不断进步,对胶原蛋白的研究也取得了新的突破。
科学家们发现,胶原蛋白的降解与衰老和疾病的发生密切相关。
因此,研究人员开始探索如何延缓胶原蛋白的降解过程,以延长人体的健康和寿命。
总结起来,胶原蛋白的发展历程经历了从发现到结构研究,再到生物学功能的揭示和应用的开发。
胶原蛋白在维持人体组织结构和功能方面起着重要作用,对于人体的健康和美容具有重要意义。
随着科学技术的不断进步,对胶原蛋白的研究将继续深入,为人类健康和美容带来更多的好处。
胶原蛋白的发展历程

胶原蛋白的发展历程引言概述:胶原蛋白是一种重要的结构蛋白,它在人体中具有许多重要的功能。
本文将介绍胶原蛋白的发展历程,包括其发现、研究和应用的过程。
通过了解胶原蛋白的发展历程,我们可以更好地理解其在医学、美容和食品等领域的重要性。
一、发现胶原蛋白的重要性1.1 早期的观察和研究早在19世纪初,科学家们就开始对胶原蛋白进行观察和研究。
当时的研究表明,胶原蛋白是一种存在于动物组织中的重要蛋白质,具有结构稳定和强大的拉伸强度的特点。
1.2 胶原蛋白的命名1835年,法国化学家安修尔·布拉瑟尔(Anselme Payen)首次发现了胶原蛋白,并将其命名为“胶原蛋白”。
这个名字来自于拉丁语“colla”,意为胶状物质,以及希腊语“gen”,意为产生。
1.3 胶原蛋白的重要性认知随着科学技术的发展,人们对胶原蛋白的重要性有了更深入的认识。
胶原蛋白在人体中广泛存在,它不仅构成了皮肤、骨骼和关节等组织的主要成分,还参与了细胞外基质的形成和细胞信号传导等重要生理过程。
二、胶原蛋白的研究进展2.1 胶原蛋白的结构研究科学家们通过X射线晶体学等技术手段,对胶原蛋白的结构进行了深入研究。
他们发现,胶原蛋白由三股螺旋状结构组成,这种结构使其具有良好的拉伸性和稳定性。
2.2 胶原蛋白的合成与代谢研究研究人员还对胶原蛋白的合成和代谢进行了广泛的研究。
他们发现,胶原蛋白的合成受到多种因素的调控,包括基因表达、酶的活性和营养物质的供应等。
2.3 胶原蛋白与健康的关系研究近年来,越来越多的研究表明,胶原蛋白与人体健康密切相关。
胶原蛋白的缺乏或异常会导致皮肤老化、骨质疏松和关节疾病等问题。
因此,研究人员致力于寻找胶原蛋白的保健和治疗应用。
三、胶原蛋白在医学领域的应用3.1 医学修复和再生胶原蛋白在医学修复和再生领域具有广泛的应用前景。
科学家们已经成功地利用胶原蛋白构建了人工皮肤、骨骼修复材料和软骨再生支架等医用产品。
3.2 药物传递系统胶原蛋白可以作为药物传递系统的载体,将药物包裹在其内部,并通过控制释放的方式,实现药物的缓慢释放和靶向输送,提高治疗效果。
胶原蛋白的发展历程

胶原蛋白的发展历程胶原蛋白是一种重要的结构蛋白,广泛存在于人体的结缔组织中。
它具有保持组织结构的稳定性、促进细胞生长和修复组织损伤等重要功能。
胶原蛋白的发展历程可以追溯到19世纪初。
1. 胶原蛋白的发现胶原蛋白最早由法国化学家布鲁塞尔(Brande)于1842年发现。
他从动物的骨骼中提取出一种名为“胶原”的物质,并确定其具有一定的结构和功能。
2. 胶原蛋白的研究进展20世纪初,科学家们对胶原蛋白的研究逐渐深入。
德国生物化学家费尔巴赫(Fischer)于1901年首次提出了胶原蛋白的分子结构理论,认为它是由三股螺旋状的多肽链组成。
此后,研究者们通过实验证实了费尔巴赫的理论,并进一步揭示了胶原蛋白的化学结构和生物学功能。
3. 胶原蛋白的应用拓展随着对胶原蛋白研究的不断深入,人们逐渐认识到胶原蛋白在医学、化妆品和食品等领域的重要性。
在医学领域,胶原蛋白被广泛应用于创伤愈合、骨折修复和皮肤再生等方面。
在化妆品领域,胶原蛋白被用作抗皱和保湿成分。
在食品领域,胶原蛋白被添加到一些功能性食品中,具有滋养皮肤、增强骨骼健康等功效。
4. 胶原蛋白的提取和生产技术随着对胶原蛋白需求的增加,科学家们不断改进提取和生产技术。
传统的胶原蛋白提取方法主要是通过骨骼或皮肤等动物组织的酸碱水解来获得。
然而,这种方法存在一定的成本和环境污染问题。
近年来,一些新的技术如基因工程、发酵工艺和生物合成等被应用于胶原蛋白的生产,提高了产量和纯度,并减少了对动物资源的依赖。
5. 胶原蛋白的未来发展趋势随着科学技术的不断进步,胶原蛋白的研究和应用将迎来更广阔的发展空间。
未来,人们将进一步深入研究胶原蛋白的生物学功能和机制,探索其在组织工程、再生医学和抗衰老等方面的应用。
同时,新的胶原蛋白提取和生产技术的出现将进一步推动胶原蛋白产业的发展。
总结:胶原蛋白的发展历程可以追溯到19世纪初,经过多年的研究和应用拓展,人们对胶原蛋白的结构和功能有了更深入的认识。
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肉类研究MEAT RESEARCH 2010.1收稿日期:2009-11-04作者简介:王丽娜,1986-,女,硕士研究生,研究方向:兽医公共卫生学.Email:wannnglina@ 通讯作者:黄素珍 山西农业大学动物科技学院 邮政编码:030801胶原蛋白的研究进展王丽娜,黄素珍(山西农业大学 动物科技学院,山西 太谷 030801)摘 要:本文对胶原蛋白的性质、提取方法以及它的功能和发展前景等研究进行了简单的综述。
主要对胶原蛋白的来源做了详细的介绍。
关键词:胶原蛋白;来源;功能;研究进展Research Progress About CollagenWANG Lina ,HUANG Suzhen(Veterinary Medicine and Animal Science, Shanxi Agriculture University, Taigu Shanxi 030801)Abstract: This paper is mainly introduce the development ,the characterize and the distill method of collagen. We make a detail introduction to the source of collagen.Key words: collagen; source; founction; research process中图分类号:TS201.1 文献标识码:A 文章编号:1001-8123(2010)01-0016-070 前言胶原蛋白是哺乳动物体内含量最丰富、分布最广泛的蛋白质,占人体内蛋白质总25%,相当于体重的6%。
它存在于动物皮肤与骨胳中,如猪皮、牛筋、禽的皮肤及骨骼中含有大量的胶原蛋白。
胶原蛋白的营养十分丰富。
胶原蛋白富含除色氨酸和半胱氨酸外的18种氨基酸,其中维持人体生长所必需的氨基酸有7种,胶原蛋白中的甘氨酸占30%,脯氨酸和羟脯氨酸共占25%,是各种蛋白质中含量最高的,丙氨酸、谷氨酸的含量也比较高,同时还含有在一般蛋白中少见的羟脯氨酸和焦谷氨酸。
胶原蛋白是细胞外基质的结构蛋白质,分子量为300kD,其分子在细胞外基质中聚集为超分子结构。
胶原蛋白最普遍的结构特征是三螺旋结构,由3条a链多肽组成,每一条胶原链都是左手螺旋构型,它们交叉相互缠绕成右手螺旋结构,即超螺旋结构,胶原蛋白独特的三重螺旋结构,使其分子结构非常稳定,并且具有低免疫原性和良好的生物相容性等。
结构决定性质,性质决定用途,胶原蛋白的结构的多样性和复杂性决定其在许多领域的重要地位。
胶原蛋白产品具有良好的应用前景。
1 胶原蛋白的特性1.1 低免疫原性林炜[1]等认为胶原具有三种类型的抗原因子:第一类是由胶原肽链非螺旋的端肽引起的;第二类是由胶原三螺旋的构象引起的;第三类是由α链螺旋区的氨基酸顺序引起的。
第二类抗原因子仅存在于天然胶原分子中,第三类只出现在变性胶原中,而第一类抗原因子在天然和变性胶原中均存在。
1.2 生物相容性胶原的生物相容性是指胶原蛋白与宿主细胞及组织之间良好的相互作用。
胶原本身是构成细胞外基质的骨架,其三股螺旋结构及交联所形成的纤维或网络构成了细胞重要组成成分,对细胞起到锚定和支持作肉类研究用,并为细胞的增值生长提供适当的微环境。
因此,胶原无论是在被吸收前作为新组织的骨架还是被吸收同化进入宿主,成为宿主组织的一部分,都与细胞周围的基质有着良好的相互作用,表现出相互影响的协调性,并成为细胞与组织正常生理功能整体的一部分[2]。
Zhen-sheng[3]等人发现胶原聚合材料具有高度的生物相容性。
黎洪棉[4]等人研究表明:海绵状I型胶原蛋白与兔脂肪干细胞具有良好的体外生物相容性,能为组织工程种子细胞的 生长提供适宜的三维空间,可作为脂肪组织工程种子细胞的载体材料。
1.3 可生物降解性胶原具有紧密牢固的螺旋结构,绝大多数蛋白酶只能切断胶原侧链,只有胶原酶、弹性蛋白酶等中性蛋白酶可以降解胶原蛋白,断裂胶原肽键,致使其螺旋结构破坏,而彻底水解小分子多肽或氨基酸,小分子物质可以进入血液循环系统,被机体重新利用或代谢排出。
结缔组织细胞或炎症细胞能吞噬被胶原酶作用所得的大的片段,然后由溶酶体进一步降解为小分子多肤或氨基酸[2]。
胶原的可降解性是其作为器官移植材料的基础。
史宏灿[5]等对大鼠体内的人工气管组分材料胶原蛋白/羟基磷灰石、聚乙丙交酯的降解性能和生物相容性进行了观察,研究结果表明:人工气管组分材料胶原蛋白/羟基磷灰石、聚乙丙交酯在体内的降解是一个逐步降解、吸收、被组织取代的过程,并具有良好的降解性能和生物相容性。
1.4 止血和修复功能胶原具有止血性能,该性能的发挥通过两方面实现,即促进血小板凝聚和血浆结块[6]。
胶原可以与血小板通过粘合、聚集形成血栓起到止血作用。
当血管壁的内皮细胞被剥离时,血管中的胶原纤维暴露于血液中,血液中的血小板立刻与胶原纤维吸附在一起,发生凝聚反应,生成纤维蛋白并形成血栓,进而血浆结块阻止血流。
胶原的天然结构特别是其足够发达的四级结构,是胶原具有凝聚能力的基础。
胶原是参与创伤愈合的主要结构蛋白[7]。
胶原蛋白还可促进肉芽组织生成,加速创面的愈合。
胶原分子对成纤维细胞的趋化反应,使胶原在伤口愈合过程中起重要作用。
2 胶原蛋白的提取方法提取胶原蛋白的大概过程是去除油脂,去除杂蛋白,胶原蛋白析出,纯化等。
它的提取方法有以下几种:热水提取法,酸提取法,碱提取和酶提取法。
2.1 热水提取法热水提取法是将原料经过除杂蛋白等前处理之后,直接在热水中提取已经变性了的胶原蛋白或胶原蛋白水解物的方法,使用的温度有100℃沸水浴、60-70℃、40-42℃、45℃。
钱曼[8]等以草鱼鱼鳞为原料,在料液比1∶20(w/v),121℃条件下提取5min,最后胶原蛋白的提取率为45.57%。
2.2 酸提取法酸提取法常用的酸有:甲酸、乙酸、盐酸、草酸、柠檬酸、乳酸等。
低离子浓度酸可以破坏分子间盐键和希夫氏碱,引起胶原纤维膨胀、溶解。
林炜[1]等使皮革固体废弃物在pH值为2-3、温度105℃、6moL/L HCI条件下彻底水解8h来提取胶原,得到完全游离的氨基酸。
Hsiu-O[9]等人则用pH为2.5的HCL长时间作用猪皮来提取胶原。
张健英[10]等采用HCL从兔皮中提取胶原蛋白,用聚丙烯凝胶电泳测的所得的胶原蛋白的种类与SIGMA公司的结果一致。
迪歌·弗兰[11]用0.l moL/L乙酸长时间浸泡皮块,皮中的未交联胶原可以溶解于醋酸中,通过冷冻干燥最后得到未变性胶原。
使用酸提取胶原时,根据酸浓度、水解温度、水解时间等条件的不同,可以得到分子量不均的胶原水解物。
但是在等浓度酸彻底水解过程中色氨酸会全部被破坏,丝氨酸和酪氨酸也会部分被破坏。
因此,酸法溶出生物医用胶原要准确控制酸度、温度、时间等影响因素。
2.3 碱提取法碱提取通常使用氢氧化钠,碳酸钠等,碱性条件下提取胶原,易引起蛋白质变性,如胶原肽键水解,含羟基、疏基的氨基酸全部被破坏;所得产物等电点pH值较低,天冬酞胺和谷氨酞胺分别转变为天冬氨酸和谷氨酸;如果水解严重,则会产生D、L型氨基酸消旋混合物,若D型氨基酸含量高过L 型氨基酸,则会抑制L-型氨基酸的吸收,有些D型氨基酸有毒,有的甚至有致癌、致畸和致突变的作用[12]。
因此,在提取结构完整、使用安全的胶原时,很少采用碱法提取胶原。
2.4 酶提取法用蛋白酶处理猪皮,不仅可以水解掉胶原纤维蛋白的末端肽,提高胶原蛋白的产率;而且还不会破坏胶原蛋白的三股螺旋结构,保持其优良的物理和生化特性。
通常使用的蛋白酶主要有中性蛋白酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶、胰蛋白酶和胃蛋白酶等。
影响酶提取的因素有很多,如酶浓度、酶与底物的比例、酶解时间、酶解温度、pH值以及料液比等。
在实际操作中,大多数采用酶复合法提取胶原蛋白。
3 胶原蛋白的来源胶原蛋白广泛的存在于动物的皮和骨骼中,如猪皮、牛筋、鱼、鸡的皮肤及骨骼中中也存在胶原蛋白。
胶原蛋白的来源很多,但目前工业上生产主要来自牛、猪、鱼的皮肤骨骼等。
但近年来由于疯牛病等流行病的发生,不少发达国家已经禁止使用从牛皮和牛骨中提取胶原蛋白[13]。
下面主要介绍胶原蛋白的来源。
3.1 从猪体中提取胶原蛋白3.1.1 猪皮中胶原蛋白的提取杜敏[14]等用中性蛋白酶处理猪皮,在酶与底物比为1∶100,pH值为7,37℃的条件下酶解8h,然后在0.1moL/LNaOH中浸泡6h,胶原蛋白的提取率为15%。
薛新顺[15]等以猪皮为原料,在柠檬酸(pH8.6)和胃蛋白酶协同下提取胶原蛋白。
在处理后的猪皮中加0.05moL/L含有胃蛋白酶的柠檬酸溶液(pH2.5-3)处理一段时间,然后再用NaCL盐析,最后提取率为12.35%,提取物保持了完整三股螺旋结构的I型胶原蛋白。
林海[16]等用胃蛋白酶提取猪皮胶原蛋白,分别在水解0、2、6、10、14、18、22、26h时对四种不同胃蛋白酶用量(分别为1%、2%、2.5%、3%)的试样取样检测,采用一阶HILL方程模拟胃蛋白酶提取猪皮胶原蛋白的进程以及胃蛋白酶水解速率的衰减过程,最后得出2%的胃蛋白酶用量和6-7h的水解时间提取率最大。
赵胜年[17]以新鲜猪皮为原料,在50-52℃的条件下用胰酶进行水解,在酶用量为 5000∶1~l 0000∶1,pH值为9,反应2-3h,原料∶水为1∶2的条件下酶解。
结果表明:总蛋白质的提取率≥80%。
3.1.2 猪肺中胶原蛋白的提取李晓勇[18]等以猪肺为原料提取胶原蛋白,胶原蛋白的含量为3.08%±0.12。
3.1.3 猪骨中胶原蛋白的提取田昌林[19]以猪骨为原料,用蛋白酶的酶解反应代替传统制胶工艺,对骨胶原的酶解反应与酶法制胶工艺进行了试验研究。
结果表明:以胃蛋白酶对骨胶原的提取率最高(46.14%),其次是胰蛋白酶(43.42%),接下来是中性蛋白酶(30.14%),最后是碱性蛋白酶(21.15%)。
并且通过单因素和正交试验对胃蛋白酶酶解反应中各主要影响因素进行了优化。
试验结果表明,胃蛋白酶提取的最优条件是,胃蛋白酶的浓度是1%,在pH2.0的条件下酶解48h,然后在浓度为10%(w/v)的NaCL溶液中盐析24h,最后骨胶原的回收率为64.77%,骨胶原的提取率为49.75%。
3.2 从鱼体中提取胶原蛋白3.2.1 鱼皮中胶原蛋白的提取曾名勇[20]等研究了单酶和复合酶水解红非鲫鱼鱼皮的工艺条件,发现菠萝蛋白酶和Alcalase2.4L 蛋白酶在最适酶解温度、pH值、 酶解时间分别为45℃、4.5、4h和 55℃、7.5、2h,进行复合酶水解实验时,先采用菠萝蛋白酶水解,再用Alcalase2.4L 蛋白酶水解,效果更佳,所得水解产物的水解度为30.43%。