胶原蛋白的研究现状综述【文献综述】.docVIP

PAGE 17 毕业论文文献综述 食品科学与工程 胶原蛋白的研究现状综述 摘要 本文综述了胶原蛋白的结构、功能特性以及水解胶原蛋白的方法，主要包括及其在食品、化妆品、医药等领域的应用，并对其发展前景做了展望。 关键词 胶原蛋白；水解；结构；特性；应用 1 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％, 为重要的功能性蛋白质,主要存在于动物的皮、骨、软骨、牙齿、肌腱、韧带和血管中,是结缔组织极重要的结构蛋白质,起着支撑器官、保护机体的功能[1] 。 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[2]。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[3]。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[2]。 2 胶原蛋白的功能特性 胶原是人类皮肤的主要组成成分。人处于幼年时,皮肤中胶原的含量高,随着年龄的增长,其含量开始逐渐下降,导致皮肤渐渐丧失保湿功能,人体只有不断合成新胶原才能保持皮肤健康且具有弹性[7]。胶原蛋白的阴离子侧链丰富,能吸附大量水分,维持皮肤的湿润、弹性。胶原蛋白含有一种独特的氨基酸———羟脯氨酸(Hyp)[9] ,合成新胶原蛋白时需要大量的羟脯氨酸。 在医药工业领域里,因胶原蛋白具有良好的生物学特性和低免疫原性,它可作为组织的支持物,对细胞、组织乃至器官行使正常功能并对外伤修复具有重要作用[7]。 2.1 低免疫原性 一般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[25]；第二类是由胶原三螺旋的构象引起的；第三类是由仅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[6]。 2.2 生物相容性 胶原蛋白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用，并为细胞的增值生长提供适当的微环境[6]。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[11] 。 2.3 可生物降解性[24] 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[12]。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 。胶原的可降解性是其作为器官移植材料的基础[16]。 2.4 止血和修复功能[23] 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 。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 。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IZl愈合过程中起重要作用[23]。 3 胶原蛋白的提取方法[3,5,9,10,12,13] 水产品胶原蛋白的传统提取方法大致可以分热水提取法、酸处理法和酶处理法。 3.1 酸提取法[13] 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。林炜等使皮革固体废弃物在pH值为2—3、温度105℃、6moL／LHCI条件下彻底水解8h来提取胶原，得到完全游离的氦基酸。户业丽,吴洁,张瑞[12]等人对人工养殖的鲟鱼皮胶原蛋白的提取工艺进行详细的探讨如下: 采用酸法提取胶原蛋白,