材料科学概论PPT课件

稳定的韧性很强的原纤维,原纤维进一步聚集形成胶原纤维。
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2胶原蛋白的提取
目前提取胶元蛋白主要从皮革废弃物中,国内外已有不少研究。根据文献, 从铬革屑中提取胶方法很多,根据处理剂的不同其提取方法分为以下几种。
2.1碱处理法 碱处理法的原理是碱液中的OH-离子进入络合物内界,将 胶原羧基从铬络合物中取代出来,使胶原脱铬且同时发生降解,然后溶于 水,Cr3+与OH-离子形成沉淀。经过压滤或离心分离,可将胶原溶液与 Cr(OH)3沉淀分离。
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4.胶原蛋白的应用
4.3医学方面
目前许多医学研究单位，正尝试将胶原蛋白做成各种不同用途的临床实验，如用 处理过含用丰富胶原蛋白的生猪皮，覆盖在烧、烫伤病患的伤口上;利用提炼出 来的胶原蛋白，促进移入表皮细胞与生长能力，大幅缩短伤口愈合的时间，提高 烧烫伤病患的存活能力。由于胶原蛋白具有保护、支持人体组织与骨骼张力强度 以及具有粘性、弹性等特性，所以可作为生医材料，用在骨科、整形外科、皮肤 科、心脏血管外科、神经外科、牙科及眼科等，在临床应用的前景看好
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4胶原蛋白的应用
4.2食品方面
胶原蛋白作为功能保健食品使用，研究表明，胶原蛋白可以降低血甘油 三酯和胆固醇，并可增高体内某些缺乏的必需微量元素，从而使其维持 在一个相对正常的范围之内，是一种理想的减肥降血脂食品。此外，胶 原蛋白在协助机体排出铝质，减少铝质在体内聚集方面也有独特之处。 铝对人体有害，研究表明，日前逐渐增多的老年痴呆症与铝的摄入量有 关，同时胶原蛋白有加速血红蛋白和红细胞生成的功效，它具有改善循 环、对冠心病、缺血性脑病有利。
材料科学概论
李刚
0801012110
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源自文库
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神奇的生物材料——胶原蛋白
1引言 2胶原蛋白的提取 3胶原蛋白的化学性质 4胶原蛋白的几种应用 5结语
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1 引言
胶原纤维是构成皮的主要成分,胶原蛋白是形成胶原纤维的基本单位,由
三条肽链相互缠绕成螺旋结构。胶原纤维具有微弹性和很高的抗张强度,
并且还有许多独特的性质如高耐磨性、绝热性、吸音性和柔韧性等。
质的肽链上脱落下来,从而实现铬与胶原蛋白的分离。如在碱性介质中,
根据双氧水氧化三价铬的原理,采用酸-碱-氧化交替的方法,也可获得低含
铬量的胶原,并保持了胶原分子的结构。
2.4 酶处理法 酶处理法的原理是用酶水解铬革屑,使其中的铬络合物 与蛋白质脱鞣,分离 出铬 盐和已部分水解的胶原。Cabeza改进了一步酶 法,用两步酶法(先用胃蛋白酶提取,再用碱性蛋白酶提取)提取2种不同的 胶原水解产物。酶处理法条件温和,对蛋白质的成分破坏小,所得胶原蛋 白纯度高,水溶性好,物理化学性质稳定,但如果单独使用,反应过程很慢。
4.1.3 表面活性剂 表面活性剂的分于由性质完全相反的2部分组成,即亲水 性和憎水性基团,2种基团的比例(HLB值)决定了表面活性剂的亲水性和憎水性 的强弱。HLB值愈大,则亲水性愈强,憎水性愈弱。胶原蛋白分子结构中既有氨 基,又有羧基,在不同的介质中呈现出双亲性;氨基各不相同。在结构上有不对 称性,故在一定程度上也有表面活性。
目前在提取胶原蛋白时,常把几种方法结合起来。如碱酶处理法,即在提
取胶原蛋白时,先用碱对铬革屑进行轻度处理,然后再用酶进行二次处理,
这样可以增加胶原的提取率和反应效率。
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3 胶原蛋白的化学性质
3.1 与亚硝酸反应 蛋白质或氨基酸的氨基与亚硝酸反应,侧氨基或端 氨基被分解,并且出放的氮气,通过测定释放的氮气量可以计算蛋白质的 断蛋白质的水解程度和速度 。 3.2 与甲醛反应 甲醛滴定法可用来测定氨基酸的含量,其原理是甲醛 在氨基上发生加成反应生成N-羟甲基衍生物。用碱溶液滴定自由羧基的 数量,可计算出蛋白质的含量。 3.3与茚三酮反应 蛋白质或氨基酸的溶液滴加几滴茚三酮溶液后加 热至沸,溶液即呈蓝紫色,而脯氨酸和羟基脯氨酸因为是亚氨基。产生黄 色。这个反应常用于氨基酸的比色定量分析。 3.4 与酸、碱的作用 胶原肽链的端基和侧链均含有氨基和羧基,即存在许 多碱性基团和酸性基团,它们在溶液中能与酸和碱结合。 3.5 与盐基的作用 在盐溶液中胶原肽链间的离子键被盐打开,从而吸 水膨胀。
涂层材料明胶作为涂层材料在食品表面具有诸多优点： ①避免食品氧化，抑制氨基酸和糖类之间的美拉德反应②防止粉末状、 颗粒状的糖类食品吸潮结块僵硬现象；③使食品表面有光泽；④作为稳 定剂，防止产品干缩变形；⑤具有保鲜作用。加入一定量的明胶溶液， 以使果蔬表面形成保护膜．可以保证食品的天然风味和新鲜度；⑥防止 食品腐败。⑦提高挥发性食品成分的保存性；⑧调整溶解度，等等。
胶原蛋白除具有蛋白质的一般性质外,还有许多特有的性质。这是由其特
殊的组成和结构所决定的。一般的蛋白质是由2条肽链形成双螺旋结构,
而胶原蛋白由3条肽链结合形成三螺旋结构。胶原蛋白特有的左旋 A链
相互缠绕构成的胶原右手复合螺旋结构中,其最大特点是胶原分子中含有
大量甘氨酰、脯氨酰、和甘氨酰为甘-脯氨酰以外的其它任何氨基酸残基,
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4胶原蛋白的应用
4.1造纸方面
4.1.1作为造纸增强剂 胶原纤维和植物纤维这两种天然高分子都含有许多 活性基团和活性部位,皮革固体废弃物在经处理变成胶原纤维的过程中比木材 制浆过程中活性基团暴露得更多,更易反应,为两种纤维结合提供了良好的条件。 胶原蛋白使纸张的物理机械强度得以提高,使纸的吸水性、透气性、紧度等物 理指标有所改善。 4.1.2胶粘剂 胶原蛋白作为胶粘剂,可以作为造纸的施胶剂,但是其耐水性 能较差。胶原蛋白作为胶粘剂,可用于纱布、砂纸的制造,此外也可用于生产胶 带纸。
且呈周期性排列。其中甘氨酸占30%,脯氨酸和羟脯氨酸共占约25%。胶
原肽链间存在离子键、氢键、范德华力及非极性基团产生的疏水键等作
用力。同时,胶原分子内和分子间还存在醇醛缩合交联 、醛氨缩合交联
和醛醇组氨酸种交联。使得胶原的2条肽链、3条肽链牢固地连接起来, 具有很高的抗张强度。胶原分子间按四分之一错列方式超分子聚集形成
2.2 酸处理法 酸处理法的原理是在酸性条件下,铬配合物发生解离,随 着H+浓度增大,离解速度加快,配合物的分子变小,失去鞣制作用,达到脱 铬提取胶原蛋白的目的。利用酸水解法分离胶原纤维。
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2胶原蛋白的提取
2.3氧化法
氧化法的原理是在弱碱性条件下,利用氧化剂(通常H2
02)将鞣革废渣中Cr3+氧化成Cr6+ (成为可溶性的铬酸盐),使Cr6+从蛋白