酶法提取猪皮胶原的工艺研究

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胶原是动物体内含量最多、分布最广的蛋白质,广泛分布于结缔组织、骨骼、内脏细胞间质及肌腔、韧带、巩膜等部位,占人体或其他动物体总蛋白含量的25%~33%。因具有特殊的Gly-Xaa-Yaa三肽单位和三股螺旋结构,而具有低免疫原性、生物相容性、可降解性及止血作用等生理特性。胶原蛋白及其多肽的应用越来越广泛,已经扩展到生物医学材料、食品、化妆品等诸多领域。本文以猪皮为原料、以胃蛋白酶为催化剂,酶法提取Ⅰ型胶原,对脱脂工艺,酶解温度、酶解pH值等影响因素进行了全面的研究,为制备不同目的的胶原产品给出了合理的工艺。研究结果如下:(1)在碳酸钠比例及其作用时间对猪皮脱脂效果的影响研究中发现,脱脂率随碳酸钠比例的增大、作用时间的延长而提高,结合脱脂后猪皮残油量的分析,得出的最佳脱脂工艺为:皮重3%的碳酸钠作用约3h。(2)分别在4℃、16℃、35℃下酶解预处理后的猪皮块,利用凯氏定氮、傅立叶红外光谱、DSC、液相色谱分析,研究酶解温度对反应速度及产物结构的影响。结果显示:酶解温度越高反应速度越快,酶解产物种类越多,分子量分布越广;4℃下酶解可以得到三股螺旋结构保持完好、生物学特性良好、符合生物医用材料要求的胶原蛋白;16℃酶解所得产品较好的保留了三股螺旋结构,但热稳定性相对较低,因此可在室温或凉水浴条件下酶解制备对热稳定性要求不高的胶原蛋白,提高酶活以降低成本:35℃酶解所得产物分子量较小、变性温度偏低、三股螺旋结构受到一定破坏:可以针对性地制备分子量相对较小、易被皮肤吸收的胶原蛋白多肽,既可缩短酶解时间,又可以提高产率。(3)分别采用甲酸和乙酸调节pH值为1.5、2.0、2.5,利用Hyp含量测定、傅立叶红外光谱、DSC、液相色谱分析,研究pH值及甲酸对酶解速度和产物结构的影响。结果显示:酶解pH值越小,反应速度越快;相同pH值下,甲酸对反应速度的影响较乙酸强烈;仅有乙酸作为溶剂酶解时,可得到分子量分布较广、三股螺旋结构破坏较彻底的胶原多肽及单链;甲酸参与酶解反应时,产物分子量分布较无甲酸时窄,三股螺旋结构破坏彻底的胶原多肽;pH值为1.5和2.0的酶解过程中,均有一分子量约为1,500的胶原多肽出现,可针对性地纯化得到该产品。
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