胶原蛋白是一种天然的纤维蛋白,主要存在于动物的皮、骨、肌腱等组织中,是结缔组织中重要的结构蛋白,起着支撑器官、保护肌体的功能。胶原蛋白是哺乳动物体内含量最多的蛋白质,占人体和动物体蛋白质总含量的25%~33%。目前已经确认的胶原蛋白有27种,较常见的有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型,其中Ⅰ型胶原蛋白含量最多、应用最为广泛,对其进行的研究也最多。
胶原蛋白由大分子链并列形成,其基本结构单元的原胶原分子直径约为1.5nm、长约280~300nm、相对分子质量为30kDa左右,由三条肽链相互缠绕成螺旋结构。胶原蛋白除具有蛋白质的一般性质外,还有许多由于其特殊的组成和结构决定的特有性质。一般的蛋白质由两条肽链形成双螺旋结构,而胶原蛋白由三条肽链结合形成三螺旋结构,其最大的特点是胶原分子中含有大量甘氨酰-脯氨酰-X和甘氨酰-X-Y,其中X、Y为甘氨酰、脯氨酰以外的其他任何氨基酸残基,且呈周期性排列,甘氨酸约占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、范德瓦尔斯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3种交联,使胶原的3条肽链牢固连接,具有很高的抗拉强度。胶原分子内及分子间的共价交联赋予其较高的物理化学稳定性和很多实用特性,如高拉伸强度、生物降解性能、生物相容性、低抗原性、低刺激性、低细胞毒性以及促进细胞生长等性能。(www.xing528.com)
我国有丰富的胶原蛋白资源。除了海水养殖和远洋捕捞业提供大量的海洋源胶原蛋白,我国的动物皮革量和加工能力居世界前列,约占全球产量的20%,其中产生的废弃边角数量巨大,每年约有140多万吨皮革废弃物。在制革工业废弃物中,蛋白质含量占30%以上,其中胶原蛋白占蛋白质量的90%以上,主要为I型胶原蛋白。
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