CN105624245A - 一种胶原蛋白的修饰改性方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种胶原蛋白的修饰改性方法，它包括以下步骤：(a)将胶原蛋白溶于醋酸溶液中，形成胶原蛋白饱和溶液；(b)向所述胶原蛋白饱和溶液中加入蛋白水解酶，在40～50℃加热反应1～3小时；(c)向步骤(b)的产物中加入壳聚糖乙酸溶液和催化剂，在40～50℃加热反应0.5～2小时即可；所述催化剂由Sm2O3、Eu2O3和Gd2O3组成，其质量含量分别为15～25％、25～35％、和45～60％。通过在蛋白水解酶反应后的胶原蛋白饱和溶液中加入壳聚糖乙酸溶液和催化剂，有利于胶原蛋白与壳聚糖乙酸反应形成交联物质，从而提高了胶原蛋白的凝胶强度，克服了其力学性能差的缺点，能在食品、医药领域中得到应用。
Description
技术领域
本发明属于蛋白质的加工领域，具体涉及一种胶原蛋白的修饰改性方法。
背景技术
胶原蛋白是动物体内最丰富的一种蛋白质，由于其特殊的结构与功能，胶原蛋白已被广泛应用于医学、食品和化妆品等领域。同时，胶原蛋白也是人体组织的主要支撑结构，是人体的主要结构蛋白，构成人体约30％的蛋白质。胶原蛋白具有抗原性低、与细胞亲和力大、可促进细胞生长、与血小板产生凝血作用等特点，而且由于其优良的生物相容性，胶原蛋白堪称最合适的组织工程材料，但以天然胶原制作的组织工程产品和缝合线等医疗植入物机械强度地，力学性能较差，降解速率过快，不能满足长期执行细胞支架功能的需要。
现有关于胶原蛋白改性的研究虽有一些报道，如采用化学交联剂京尼平、戊二醛和MgSO4等对胶原蛋白进行改性等。但京尼平、戊二醛等化学交联剂具有很强的细胞毒性，中性盐改性过程中引入了高浓度的Mg2+离子，因此只限于在制革行业中使用，而不能在食品、医药领域中得到应用。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种胶原蛋白的修饰改性方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种胶原蛋白的修饰改性方法，它包括以下步骤：
(a)将胶原蛋白溶于醋酸溶液中，形成胶原蛋白饱和溶液；
(b)向所述胶原蛋白饱和溶液中加入蛋白水解酶，在40～50℃加热反应1～3小时；
(c)向步骤(b)的产物中加入壳聚糖乙酸溶液和催化剂，在40～50℃加热反应0.5～2小时即可；所述催化剂由Sm2O3、Eu2O3和Gd2O3组成，其质量含量分别为15～25％、25～35％和45～60％。
优化地，步骤(a)中，所述醋酸溶液的浓度为0.5～2mol/L。
进一步地，步骤(a)中，将过量的所述胶原蛋白溶于醋酸溶液中，在40～50℃加热搅拌溶解，过滤后得所述胶原蛋白饱和溶液。
优化地，步骤(b)中，所述胶原蛋白饱和溶液和所述蛋白水解酶的质量比为1000～10000：1。
优化地，步骤(c)中，所述步骤(b)的产物与所述壳聚糖乙酸溶液的体积比为5～10：1，所述壳聚糖乙酸溶液的质量浓度为2～5％；所述步骤(b)的产物与所述催化剂的质量比为10～100：1。
优化地，所述胶原蛋白采用鲥鱼或鳕鱼的鱼皮或鱼鳞中提取出的，或者采用牛或猪的前蹄髈中提取出的。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明胶原蛋白的修饰改性方法，通过在蛋白水解酶反应后的胶原蛋白饱和溶液中加入壳聚糖乙酸溶液和催化剂，有利于胶原蛋白与壳聚糖乙酸反应形成交联物质，从而提高了胶原蛋白的凝胶强度，克服了其力学性能差的缺点，能在食品、医药领域中得到应用。
具体实施方式
本发明胶胶原蛋白的修饰改性方法，它包括以下步骤：(a)将胶原蛋白溶于醋酸溶液中，形成胶原蛋白饱和溶液；(b)向所述胶原蛋白饱和溶液中加入蛋白水解酶，在40～50℃加热反应1～3小时；(c)向步骤(b)的产物中加入壳聚糖乙酸溶液和催化剂，在40～50℃加热反应0.5～2小时即可；所述催化剂由Sm2O3、Eu2O3和Gd2O3组成，其质量含量分别为15～25％、25～35％和45～60％。通过在蛋白水解酶反应后的胶原蛋白饱和溶液中加入壳聚糖乙酸溶液和催化剂，有利于胶原蛋白与壳聚糖乙酸反应形成交联物质，从而提高了胶原蛋白的凝胶强度，克服了其力学性能差的缺点，能在食品、医药领域中得到应用。
步骤(a)中，所述醋酸溶液的浓度优选为0.5～2mol/L；具体为将过量的所述胶原蛋白溶于醋酸溶液中，在40～50℃加热搅拌溶解，过滤后得所述胶原蛋白饱和溶液。步骤(b)中，所述胶原蛋白饱和溶液和所述蛋白水解酶的质量比优选为1000～10000：1，蛋白水解酶的含量不能太高，否则会造成胶原蛋白的严重分解。步骤(c)中，所述步骤(b)的产物与所述壳聚糖乙酸溶液的体积比优选为5～10：1，所述壳聚糖乙酸溶液的质量浓度为2～5％；所述步骤(b)的产物与所述催化剂的质量比为10～100：1，此时的胶原蛋白制得的凝胶强度最优，应用效果最佳。胶原蛋白采用鲥鱼或鳕鱼的鱼皮或鱼鳞中提取出的，或者采用牛或猪的前蹄髈中提取出的；或者采用市售的即可。
下面将结合实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1
本实施例提供一种胶原蛋白的修饰改性方法，它包括以下步骤：
(a)将50g胶原蛋白(市售)溶于0.5mol/L、500ml的醋酸溶液中，在40℃加热搅拌溶解，过滤去除未溶解的部分形成胶原蛋白饱和溶液；
(b)取上述胶原蛋白饱和溶液100g(89.5ml)，向其中加入0.01g蛋白水解酶，在40℃加热反应3小时；
(c)向步骤(b)的产物中加入8.95ml壳聚糖乙酸溶液(浓度为2wt％)和催化剂10g，在40℃加热反应2小时即可；所述催化剂由0.2gSm2O3、0.3gEu2O3和0.5gGd2O3组成。
实施例2
本实施例提供一种胶原蛋白的修饰改性方法，它包括以下步骤：
(a)将50g胶原蛋白(采用现有技术提取至鲥鱼鱼皮)溶于1.5mol/L、500ml的醋酸溶液中，在50℃加热搅拌溶解，过滤去除未溶解的部分形成胶原蛋白饱和溶液；
(b)取上述胶原蛋白饱和溶液400g(358ml)，向其中加入0.4g蛋白水解酶，在50℃加热反应1小时；
(c)向步骤(b)的产物中加入71.6ml壳聚糖乙酸溶液(浓度为2wt％)和催化剂4g，在50℃加热反应0.5小时即可；所述催化剂由0.6gSm2O3、1gEu2O3和2.4gGd2O3组成。
实施例3
本实施例提供一种胶原蛋白的修饰改性方法，它包括以下步骤：
(a)将50g胶原蛋白(采用现有技术提取至猪蹄前肘)溶于2mol/L、500ml的醋酸溶液中，在50℃加热搅拌溶解，过滤去除未溶解的部分形成胶原蛋白饱和溶液；
(b)取上述胶原蛋白饱和溶液400g(358ml)，向其中加入0.1g蛋白水解酶，在45℃加热反应1.5小时；
(c)向步骤(b)的产物中加入75ml壳聚糖乙酸溶液(浓度为2wt％)和催化剂1g，在45℃加热反应2小时即可；所述催化剂由0.25gSm2O3、0.3gEu2O3和0.45gGd2O3组成。
实施例4
本实施例提供一种胶原蛋白的修饰改性方法，它包括以下步骤：
(a)将胶原蛋白(市售)溶于醋酸溶液中，形成胶原蛋白饱和溶液，醋酸溶液的浓度为1mol/L；
(b)向胶原蛋白饱和溶液中加入蛋白水解酶，在40℃加热反应3小时，胶原蛋白饱和溶液和蛋白水解酶的质量比为1000：1；
(c)向步骤(b)的产物中加入壳聚糖乙酸溶液(浓度为5wt％)和催化剂，在40℃加热反应2小时即可；催化剂由Sm2O3、Eu2O3和Gd2O3组成，其质量含量分别为15％、25％和60％。
实施例5
本实施例提供一种胶原蛋白的修饰改性方法，它包括以下步骤：
(a)将胶原蛋白(市售)溶于醋酸溶液中，形成胶原蛋白饱和溶液，醋酸溶液的浓度为1.6mol/L；
(b)向胶原蛋白饱和溶液中加入蛋白水解酶，在42℃加热反应1.5小时，胶原蛋白饱和溶液和蛋白水解酶的质量比为10000：1；
(c)向步骤(b)的产物中加入壳聚糖乙酸溶液(浓度为5wt％)和催化剂，在42℃加热反应1.5小时即可；催化剂由Sm2O3、Eu2O3和Gd2O3组成，其质量含量分别为25％、30％和45％。
对比例1
本实施例提供一种胶原蛋白的修饰改性方法，其制备步骤与实施例1中的基本相同，不同的是其步骤(c)中未使用催化剂。
对比例2
本实施例提供一种胶原蛋白的修饰改性方法，其制备步骤与实施例1中的基本相同，不同的是其步骤(b)中加入蛋白水解酶质量为0.5g。
实验例1
采用质构仪和流变仪对实施例1至实施例5、以及对比例1和对比例2中制得的修饰改性的胶原蛋白溶液进行表征，其结果列于表1中。
表1胶原蛋白溶液的性能测试
| 实施例序号 | 弹性模量(mPa) | 黏性模量(mPa) |
| 实施例1 | 830 | 5350 |
| 实施例2 | 800 | 5300 |
| 实施例3 | 790 | 5200 |
| 实施例4 | 850 | 5500 |
| 实施例5 | 860 | 5500 |
| 对比例1 | 650 | 3500 |
| 对比例2 | 670 | 3800 |
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种胶原蛋白的修饰改性方法，其特征在于，它包括以下步骤：
(a)将胶原蛋白溶于醋酸溶液中，形成胶原蛋白饱和溶液；
(b)向所述胶原蛋白饱和溶液中加入蛋白水解酶，在40～50℃加热反应1～3小时；
(c)向步骤(b)的产物中加入壳聚糖乙酸溶液和催化剂，在40～50℃加热反应0.5～2小时即可；所述催化剂由Sm2O3、Eu2O3和Gd2O3组成，其质量含量分别为15～25％、25～35％和45～60％。
2.根据权利要求1所述的胶原蛋白的修饰改性方法，其特征在于：步骤(a)中，所述醋酸溶液的浓度为0.5～2mol/L。
3.根据权利要求2所述的胶原蛋白的修饰改性方法，其特征在于：步骤(a)中，将过量的所述胶原蛋白溶于醋酸溶液中，在40～50℃加热搅拌溶解，过滤后得所述胶原蛋白饱和溶液。
4.根据权利要求1所述的胶原蛋白的修饰改性方法，其特征在于：步骤(b)中，所述胶原蛋白饱和溶液和所述蛋白水解酶的质量比为1000～10000：1。
5.根据权利要求1所述的胶原蛋白的修饰改性方法，其特征在于：步骤(c)中，所述步骤(b)的产物与所述壳聚糖乙酸溶液的体积比为5～10：1，所述壳聚糖乙酸溶液的质量浓度为2～5％；所述步骤(b)的产物与所述催化剂的质量比为10～100：1。
6.根据权利要求1所述的胶原蛋白的修饰改性方法，其特征在于：所述胶原蛋白采用鲥鱼或鳕鱼的鱼皮或鱼鳞中提取出的，或者采用牛或猪的前蹄髈中提取出的。
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