胶原蛋白的提取工艺研究进展.doc

【标题】胶原蛋白的提取工艺研究进展 【作者】彭 俊 【关键词】胶原蛋白??应用??提取方法??酶法??转基因??生物反应器??? 【指导老师】梁 姗 【专业】生物科学 【正文】1?引言胶原蛋白是动物体中普遍存在的一种大分子蛋白，在哺乳动物中的含量是整个生物体自身总蛋白含量的1/4。胶原蛋白是构成动物支持组织的结构蛋白质，在生物力学方面有重要的作用，同时它还具有截留、贮存、生长因子与细胞因子的运输等功能，还充当了生物体细胞信号转导过程中配体的角色，在细胞通讯的过程中起重要作用。胶原蛋白不仅能有效地增加皮肤组织细胞的储水功能，增加肌肤弹性，保持皮肤柔软、细嫩，也能使人体内的血管和神经保持韧性和弹性，头发光亮，对人体抗衰老及美容具有特殊功效[1]。另外胶原蛋白可以用做某些药物如疫苗、干扰素等生物制剂的载体，将其运送到体内，然后慢慢释放出来，胶原纤维还可以做为矫形手术材料。处理过的胶原如明胶，还可以用做食品添加剂。因为胶原蛋白具有生物降解性、低的免疫原性，以及大规模生产的可行性等优点，胶原蛋白正成为医药、食品和化妆品工业中的新宠[2]。由于胶原蛋白具有良好的营养功能、理化性能以及生理功能，所以它的应用范围非常广泛。随着年龄的增长，人体对能量的需求量呈下降趋势。但单位体重氮的需求量并不下降，老年人可通过摄入胶原多肽来克服这一矛盾。同时胶原蛋白制备的胶原多肽具有更小的相对分子质量，并且更易降解，所以在营养保健品和日用化学品开发方面拥有一定的市场。可将其开发成各种美容护肤品、美容饮料或降血压、预防骨质疏松等的功能保健品。除此之外胶原多肽还可应用于运动保健食品中，实验证明：由于其在胃中排空及小肠吸收快，负氮平衡及由此产生的肌肉分解代谢阶段将进一步缩短或消失，胶原水解物可作为在运动或运动结束时的恢复性饮料。由于蛋白水解物属于高蛋白低热量物质，还可应用于减肥食品。胶原蛋白产品具有良好的应用前景。据调查在2005年最畅销保养品评比中，胶原蛋白最受青睐。胶原蛋白类食品、保健品在美国、日本等西方发达国家已成为人们最喜爱的产品，其普及程度类似于我们烹调中味精，每日不可缺少。仅在台湾地区，一年的胶原蛋白类产品的消费量就达到新台币400多亿元。可见胶原蛋白类产品的市场之广阔，发展前景巨大。根据需求量较大的医药、食品、化妆品等行业的发展情况，据统计，仅在2001年，世界胶原蛋白的市场需求量达到1400万吨，销售额100-500亿美元。其中，欧洲和美国的市场最大（分别占31.2%和28.0%），亚洲的市场仅次于美国（占14.6%）。据统计，中国2006胶原蛋白市场消费已达到约为3000吨。随着我国食品药品监督管理局对《保健食品注册管理办法（试行）》实施等政策法规的颁布，“推进公众营养改善行动”的推广，我国居民会更加关注日常保健和营养平衡改善，在未来几年内，胶原蛋白在中国的消费将以不低于20%的高速增长。国内的胶原蛋白产业化取得较大进展的主要有四川铭让生物科技公司和西安巨子生物基因技术股份有限公司，四川铭让生物科技公司研制开发得定向酶解提取胶原蛋白技术，利用动物生皮为原料，专业化大规模生产活性胶原蛋白，年产活性胶原蛋白(液体和干粉)达300吨；西安巨子生物基因技术股份有限公司以重组技术，生产重组类人胶原蛋白生物原材料及其制品，生产的胶原蛋白克服了动物胶蛋白可能带有的病毒隐患和加工过程中分子断裂这两大缺点，年产可达100公斤胶原蛋白冻干固体和l0吨液体。随着胶原蛋白及其制品的深入研究和生产工艺的不断改进，越来越多的满足人们不同需要，特别是用在生物医学领域的胶原蛋白以及含胶原蛋白制品将会不断出现。目前胶原蛋白的来源都是动物的皮革、角、骨骼、肌腱，以及软骨组织，需要将动物宰杀以后才能得到，可能带有病原污染。同时，胶原蛋白的生产方法主要是在破膜试剂中热处理，这样会破坏胶原子很多原有的结构和特性。随着对胶原蛋白需求的日益增加，无论从数量上还是质量上，原先从屠宰的动物体的皮革、骨骼中提取胶原的方式已经不能满足日益增长的胶原蛋白的需求。因此，本文综述了当今对胶原蛋白的提取工艺的各种研究方法，并从中找出各自的优点和缺点，进行评述，为未来的胶原蛋白提取技术作一些探讨。2?胶原蛋白的性质2.1?胶原蛋白的组成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(Gly)占30％。脯氨酸(Pro)和羟脯氨酸(Hyp)共占约25％，这两类氨基酸也是胶原蛋白的特有氨基酸，而一般动物蛋白质中羟脯氨酸含量极微[3]。另外，丙氨酸(Ala)、谷氨酸(Glu)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(Pyr)和在其他蛋白质几乎不存在的羟基赖氨酸，所以胶原蛋白的营养十分丰富。2.2?胶