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骨明胶是骨胶原部分水解的产物,广泛应用于食品、医药、化妆品及感光材料,且在某些医药领域（硬胶囊、软胶囊等）占据着不可取代的地位。但传统碱法骨明胶产业耗水量大、环境污染严重,在资源面临枯竭环境日益恶化的当下,亟需转变骨明胶的传统生产方式以实现其绿色可持续发展。本论文以酶法代替传统碱法工艺制备骨明胶,建立了一条生产周期短、产率高、废弃物少的骨明胶绿色生产线路（一步酶法制备骨明胶）,为骨明胶产业的转型提供参考。一步酶法制备骨明胶工艺将传统碱法工艺的脱矿、浸灰、退灰三步缩短为一步,即脱矿与酶解同时进行,省去高耗时的浸灰步骤与高耗水的退灰步骤,骨素降解时间由3～8周缩减为3 h,无需碱消耗且降低60%水耗。1道提胶的产率与传统碱法4道提胶的产率相当,且骨明胶的质量（冻力、黏度）处于市售高档次胶范围,同时一步酶法骨明胶的各项理化指标均符合国家有关药用明胶及胶囊用明胶标准的要求。此外,绿色产品环境足迹量化管理的生命周期评价（LCA）结果显示,一步酶法骨明胶生产能够降低环境负荷,工艺流程更绿色环保。通过对一步酶法骨明胶结构和功能特性分析得出:一步酶法骨明胶与碱法骨明胶的氨基酸组成相似,含量较高的氨基酸是甘氨酸、亚氨基酸（脯氨酸和羟脯氨酸）和丙氨酸,其含量约为氨基酸残基总量的2/3,分别占比约1/3、1/4和1/9,芳香族氨基酸和含硫氨基酸的含量较少且均不含色氨酸。其次,一步酶法骨明胶与碱法骨明胶的分子量分布相似,主要组成成分均为α1链、α2链和β链。第三,一步酶法骨明胶与碱法骨明胶的结构形态相似,均含有三螺旋结构与无定形区,在圆二色光谱（CD）、红外光谱（FTIR）和X射线衍射图谱（XRD）上各吸收峰的位置一致。第四,一步酶法骨明胶与碱法骨明胶具有相似的动态流变学特性（粘弹性和热稳定性）。一步酶法骨明胶与碱法骨明胶的相似性源自其具有相同的母本胶原（猪骨胶原）,但由于制备工艺的差异,胶原在转变为明胶的过程中胶原链的断裂位点和伸展程度不同,一步酶法骨明胶与碱法骨明胶氨基酸分布及空间构象不同,因而二者的等电点（酶法骨明胶的等电点为8.89,碱法骨明胶的等电点为4.84）、持水性持油性、起泡性泡沫稳定性、乳化性乳化稳定性存在差异。通过对酶溶胶原的一二三级结构分析得出:酶溶胶原三螺旋结构完整,即酶的作用位点不在三螺旋区。通过成纤维能力检测与肽段质谱鉴定得出:酶溶胶原端肽非螺旋区结构完整,则酶的作用位点不在非螺旋区而在共价交联处。在一步酶法制备骨明胶工艺中,胃蛋白酶水解掉共价交联键,胶原单链借助加热从胶原分子中分离进而形成明胶。一步酶法骨明胶和碱法骨明胶等电点差别成因:一是酶法骨明胶和碱法骨明胶空间构象上的差异;二是在长期浸灰过程中,骨素中大量的谷氨酰胺（pI=5.65）和天冬酰胺（pI=5.41）脱酰胺生成对应的等电点较低的谷氨酸（pI=3.22）和天冬氨酸（pI=2.97）,导致碱法骨明胶的等电点低于酶法骨明胶;三是酶法骨明胶中等电点较高的氨基酸暴露量高于碱法骨明胶,因而酶法骨明胶的等电点高于碱法骨明胶。最后,对一步酶法骨明胶的成膜特性研究发现,与目前市售的两种传统明胶（碱法胶、酸法胶）相比,谷氨酰胺转移酶（MTgase）修饰的一步酶法骨明胶具有较高的交联度,经MTgase交联后的一步酶法骨明胶明胶膜比其他两种明胶经MTgase修饰的明胶膜的网络结构稳定,机械强度高,具有沸水中不溶的特性。一步酶法骨明胶为MTgase改性制备水不溶性明胶膜提供了一个新的选择。此外,一步酶法骨明胶分子量分布窄,能够极大限度地复原胶原的三螺旋结构。通过kosmotropic离子SO42-辅助与机械形变诱导可构建出一种仿生胶原结构各向异性明胶膜。其中SO42-能够辅助明胶膜转变为高弹态,进而有助于机械诱导明胶膜内形成多级有序结构。该仿生胶原结构明胶膜的机械强度显著增加,抗张强度和韧性分别由原始明胶膜的89.20 Mpa、3.13 MJm-3增至220.71 Mpa、14.15 MJm-3。该明胶膜还具有较高的透明度和光的双折射现象,能够分离偏振光并调节偏振光的强度。