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目录1

1 胶原、明胶和胶原蛋白1

1.1 概述1

1.1.1 存在2

1.1.2 氨基酸组成4

1.1.3 结构功能7

1.2 胶原的结构9

1.2.1 一级结构9

1.2.2 空间结构11

1.2.3 结构类型14

1.2.4 温度对胶原蛋白结构的影响18

1.3 胶原的生物合成21

1.3.1 前胶原α-肽链的合成21

1.3.2 前胶原α-肽链的羟基化修饰21

1.3.3 前胶原α-肽链的糖基化修饰22

1.3.4 前胶原α-肽链的连接与前胶原的分泌23

1.3.6 原胶原聚合24

1.3.7 原胶原的共价交联24

1.3.5 前胶原转变为原胶原24

1.3.8 胶原的分解代谢27

1.4 胶原、明胶和胶原蛋白的异同28

参考文献30

2 物理性质32

2.1 两性电解质性质和等电点32

2.2 相对分子质量及其分布33

2.3 水溶液聚集状态37

2.4 玻璃化转变温度37

2.5 变性39

2.6 红外光谱和紫外光谱40

2.6.1 不同温度下胶原蛋白的红外光谱41

2.6.2 不同湿度下胶原蛋白的红外光谱42

2.6.3 紫外光谱44

2.7 功能性质45

2.7.1 水合性质45

2.7.2 溶解性46

2.7.3 吸油性48

2.7.4 乳化性和乳化稳定性48

2.7.6 黏度51

2.7.5 起泡性和泡沫稳定性51

2.7.7 凝胶性53

参考文献54

3 化学性质56

3.1 酸碱性质56

3.1.1 两性电解质56

3.1.2 酸碱介质中的膨胀57

3.1.3 盐的作用58

3.2.1 脱氨基反应59

3.2 氨基的反应59

3.2.2 与甲醛的反应60

3.2.3 酰基化反应60

3.2.4 胍基化反应62

3.2.5 甲基化反应62

3.2.6 与氮丙啶的反应62

3.2.7 巯基化反应62

3.3.2 酰胺化反应63

3.3 羧基的反应63

3.3.1 酯化反应63

3.2.8 与环氧化合物的反应63

3.2.9 与乙烯砜的反应63

3.3.3 与环氧化合物的反应64

3.3.4 与氮丙啶的反应64

3.4 甲硫基的反应64

3.5 胍基的反应64

3.6 羟基的反应65

3.7 非酶磷酸化65

3.8 与金属离子的作用65

3.8.1 银离子与明胶的螯合65

3.8.3 铁离子与明胶的相互作用66

3.8.2 铜离子与明胶的螯合66

3.8.4 过渡金属离子与明胶的相互作用67

3.8.5 铽（Ⅲ）与Ⅱ型胶原的相互作用67

3.9 显色反应68

3.9.1 茚三酮的显色反应68

3.9.2 双缩脲反应69

3.9.3 酚试剂反应69

3.10 与表面活性剂的作用70

3.11 氧化70

3.12 还原性71

3.13 交联72

3.13.1 物理交联方法73

3.13.2 醛类交联剂73

3.13.3 亚胺类交联剂74

3.13.4 二异氰酸酯类交联剂74

3.13.5 京尼平75

3.13.6 叠氮二苯基磷76

3.13.7 无机交联剂（鞣革剂）77

3.14.2 酶解79

3.14.1 水解79

3.14 降解79

3.14.3 热解81

3.15 接枝共聚81

3.16 复凝聚83

3.16.1 明胶-壳聚糖84

3.16.2 明胶-卡拉胶85

3.16.3 明胶-海藻胶87

3.16.4 明胶-丙烯酸类聚合物87

参考文献88

4.1 一般方法90

4 制备和生产技术90

4.1.1 组织材料的选择和前处理91

4.1.2 胶原的提取91

4.1.3 盐析92

4.2 胶原的分离纯化94

4.2.1 离子交换色谱94

4.2.2 凝胶过滤色谱96

4.3 明胶的精制纯化97

4.3.1 硅藻土过滤脱色97

4.2.4 高效液相色谱97

4.2.3 亲和色谱97

4.3.2 聚丙烯酰胺絮凝98

4.3.3 离子交换树脂处理98

4.4 从牛腱及牛皮中提取胶原98

4.4.1 牛腱的酶法提取98

4.4.2 牛腱的酸性提取99

4.4.3 牛皮的中性提取100

4.4.4 牛皮的酶法提取102

4.5 从猪皮中提取胶原102

4.5.1 中性萃取法103

4.5.3 酶法提取104

4.5.2 酸性萃取法104

4.6 骨胶原的制备106

4.7 从鱼皮和其他水产品中提取胶原109

4.7.1 鱿鱼皮110

4.7.2 大马哈鱼皮110

4.7.3 鱼鳞110

4.7.4 海星体壁111

4.9 从其他皮中提取胶原113

4.9.1 山羊胎皮113

4.8 鼠尾肌腱胶原的提取113

4.9.2 家兔皮114

4.10 人胶原的制备115

4.10.1 从人胎盘中提取Ⅰ型、Ⅲ型、Ⅳ型和Ⅵ型胶原115

4.10.2 从肺小叶中提取Ⅳ型和Ⅴ型胶原117

4.10.3 从人胎骨中提取Ⅰ型和Ⅱ型胶原117

4.10.4 重组类人胶原118

4.11 从组织细胞培养液中提取胶原119

4.12 酶法制备明胶和胶原蛋白120

4.12.1 胃蛋白酶法121

4.12.2 中性蛋白酶法122

4.13 从制革废渣中提取胶原蛋白124

4.13.1 脱鞣125

4.13.2 反应条件127

4.13.3 酶法130

4.14 胶原蛋白寡肽的制备132

4.15 胶原酶的提取133

4.15.1 溶组织梭状芽孢杆菌制备胶原酶133

4.15.2 从双胸蚓中提取胶原酶134

参考文献135

4.15.3 聚乙二醇修饰胶原酶135

5 检测方法138

5.1 胶原及其类型的鉴定138

5.1.1 Van Gieson染色法138

5.1.2 苦味酸-天狼猩红染色-偏振光法139

5.1.3 复合染色法140

5.2 定量分析140

5.2.1 凯氏定氮法141

5.2.2 双缩脲法142

5.2.4 考马斯亮蓝G-250染色法143

5.2.3 紫外吸收法143

5.2.5 天狼猩红法144

5.3 免疫学检测法145

5.3.1 酶联免疫检测法145

5.3.2 免疫印迹法149

5.3.3 放射免疫法151

5.3.4 免疫荧光法153

5.3.5 免疫电镜法155

5.4 特异性氨基酸的测定157

5.4.1 Woessner比色法157

5.4.2 Kivirikko比色法158

5.4.3 组织中羟脯氨酸的比色测定（ISO法）159

5.5 氨基酸的分析160

5.6 分子量的测定164

5.6.1 凝胶色谱法164

5.6.2 高效液相色谱法168

5.6.3 质谱法169

5.7 聚丙烯酰胺凝胶电泳169

5.8 1H-NMR和13C-NMR谱171

5.9.1 水分174

5.9 技术指标174

5.9.2 水不溶物175

5.9.3 灰分175

5.9.4 pH值175

5.9.5 氮含量175

5.9.6 黏度175

5.9.7 重金属176

5.9.8 砷177

5.9.9 铬179

5.9.10 微生物183

参考文献184

6 生物医学材料与临床应用186

6.1 手术缝合线187

6.1.1 胶原可吸收缝合线188

6.1.2 胶原-聚乙烯醇可吸收缝合线188

6.1.3 胶原-壳聚糖可吸收缝合线189

6.1.4 胶原-壳聚糖-聚丙烯酰胺可吸收缝合线189

6.2 止血纤维191

6.3 止血海绵194

6.4 代血浆196

6.4.1 氧化聚明胶代血浆197

6.4.2 血安定198

6.4.3 血代198

6.4.4 海星明胶代血浆199

6.5 水凝胶199

6.5.1 胶原-聚甲基丙烯酸羟乙酯水凝胶200

6.5.2 胶原-聚乙烯醇水凝胶201

6.5.3 胶原-聚异丙基丙烯酰胺水凝胶202

6.5.4 明胶-壳聚糖水凝胶203

6.6 敷料204

6.6.1 海绵型敷料205

6.6.2 胶原膜敷料206

6.6.3 凝胶敷料207

6.7 人工皮肤208

6.7.1 第一代人工皮肤208

6.7.2 组织工程210

6.7.3 第二代人工皮肤——组织工程化皮肤210

6.8 人工血管219

6.9.1 人工材料制作的人工食管223

6.9 人工食管223

6.9.3 组织工程化食管224

6.9.2 可降解材料制作的无细胞支架人工食管224

6.10 心脏瓣膜225

6.10.1 支架材料的选择226

6.10.2 细胞的种植和培养228

6.11 骨的修复和人工骨229

6.11.1 组织引导再生术230

6.11.2 组织工程化骨组织的构建233

6.12.1 角膜胶原膜239

6.12 角膜239

6.12.2 组织工程化角膜240

6.13 神经修复242

6.14 药物载体245

6.14.1 胶原膜245

6.14.2 胶原海绵247

6.14.3 药用胶囊和微胶囊247

6.14.4 丸剂或片剂250

6.15 固定化酶的载体250

参考文献251

7 美容和保健256

7.1 胶原与衰老256

7.2 胶原蛋白的美容功能256

7.3 化妆品258

7.4 面膜261

7.5 胶原注射262

7.6 丰胸263

7.7 减肥、降压和降血脂264

7.8 补钙理论265

7.9 排除体内的铝269

7.10 促进指甲和头发生长270

7.11 阿胶270

参考文献272

8 在食品中的应用273

8.1 硬蛋白的转化及营养学意义273

8.1.1 胶原的代谢274

8.1.2 从硬蛋白到胶原蛋白的转化274

8.1.3 营养学研究276

8.2.2 稳定剂277

8.2 功能作用277

8.2.1 乳化剂277

8.2.3 发泡剂278

8.2.4 胶冻剂278

8.2.5 澄清剂278

8.3 改良作用281

8.3.1 肉和肉制品281

8.3.2 乳制品282

8.3.3 饮料284

8.4.1 仿生海参285

8.4 模拟食品285

8.4.2 人造鱼翅287

8.4.3 胶原蛋白丝288

8.4.4 人工发菜288

8.5 可食包装膜288

8.6 胶原肠衣293

参考文献295

9 在其他工业中的应用297

9.1 造纸297

9.1.1 胶原蛋白的作用机理298

9.1.2 增强作用299

9.1.3 表面涂饰304

9.1.4 胶原纤维的复合抄纸306

9.2 制革309

9.2.1 蛋白鞣剂309

9.2.2 复鞣填充剂311

9.2.3 皮革涂饰剂314

9.3 表面活性剂316

9.3.1 氨基酸系表面活性剂316

9.3.2 水解蛋白系表面活性剂318

9.4 分离膜和液体地膜322

9.4.1 分离膜322

9.4.2 液体地膜324

9.5 胶原蛋白纤维325

9.6 微生物发酵培养基327

参考文献328

10 在饲料中的应用330

10.1 营养学研究330

10.1.1 材料和方法331

10.1.2 结果与讨论333

10.2 毒理学研究336

10.2.1 六价铬336

10.2.2 氨基酸337

10.2.3 霉菌毒素337

10.2.4 其他原因造成的毒性338

10.2.5 饲料胶原蛋白粉没有毒性的证明338

10.3 动物喂养试验341

10.3.1 主要试材341

10.3.2 试验方法341

10.3.3 结果与讨论342

10.4 胶原蛋白-铬（Ⅲ）的保健作用345

10.4.1 胶原蛋白的保健作用345

10.4.2 铬的生物学功能346

10.4.3 饲料胶原蛋白粉的促进生长和保健作用347

10.5 鱼虾饵料的添加剂350

10.5.1 饲料胶原蛋白粉的氨基酸组成适合于鱼虾350

10.5.2 蛋白型黏合剂350

10.6 毛皮动物和宠物饲料351

参考文献351