摘要：膠原纖維主要含有膠原蛋白，氨基酸有甘氨酸、脯氨和羥脯氨酸等。膠原是唯一含羥脯氨酸較多的蛋白質，因此，測定羥脯氨酸的量能確定組織中膠原的含量。文章發表在《熱加工工藝》上，是化學論文發表范文，供同行參考。

　　關鍵詞：膠原蛋白,造紙,化學性質,性質

　　膠原蛋白占全身蛋白質的30%。聚合成膠原的微原纖維的蛋白質分子稱為原膠原分子 。膠原纖維是三種纖維中分布最廣泛，含量最多的一種纖維。廣泛分布于各臟器內。在皮膚、鞏膜和肌腱最為豐富。膠原纖維染色主要用于和肌纖維的鑒別。

　　1. 引言

　　膠原纖維是構成皮的主要成分,膠原蛋白是形成膠原纖維的基本單位,由三條肽鏈相互纏繞成螺旋結構。膠原纖維具有微彈性和很高的抗張強度,并且還有許多獨特的性質如高耐磨性、絕熱性、吸音性和柔韌性等。

　　膠原蛋白除具有蛋白質的一般性質外,還有許多特有的性質。這是由其特殊的組成和結構所決定的。一般的蛋白質是由2條肽鏈形成雙螺旋結構,而膠原蛋白由3條肽鏈結合形成三螺旋結構。膠原蛋白特有的左旋 A鏈相互纏繞構成的膠原右手復合螺旋結構中,其最大特點是膠原分子中含有大量甘氨酰、脯氨酰、和甘氨酰為甘-脯氨酰以外的其它任何氨基酸殘基,且呈周期性排列。

　　其中甘氨酸占30%,脯氨酸和羥脯氨酸共占約25%。膠原肽鏈間存在離子鍵、氫鍵、范德華力及非極性基團產生的疏水鍵等作用力。

　　2. 膠原蛋白的提取

　　目前提取膠元蛋白主要從皮革廢棄物中,國內外已有不少研究。根據文獻,從鉻革屑中提取膠方法很多,根據處理劑的不同其提取方法分為以下幾種。

　　2.1堿處理法

　　堿處理法的原理是堿液中的OH-離子進入絡合物內界,將膠原羧基從鉻絡合物中取代出來,使膠原脫鉻且同時發生降解,然后溶于水,Cr3+與OH-離子形成沉淀。經過壓濾或離心分離,可將膠原溶液與Cr(OH)3沉淀分離。陳武勇等對CaO提取鉻鞣革屑中的膠原蛋白的影響因素進行了研究,確定了氧化鈣提取膠原蛋白的最佳條件和方案。

　　2.2酸處理法

　　酸處理法的原理是在酸性條件下,鉻配合物發生解離,隨著H+濃度增大,離解速度加快,配合物的分子變小,失去鞣制作用,達到脫鉻提取膠原蛋白的目的。利用酸水解法分離膠原纖維,H2SO4的濃度越大,水解時間越短,但濃度大于4%,在70℃以下,鉻鞣革屑(削勻屑)水解完全所需的時間為2h左右;而且溫度的影響也很大,高于70℃時,水解對時間的依賴性減弱。但是酸處理法對膠原的水解程度大,只能得到小分子的膠原降解物,而且Cr3+在酸性條件下處于溶解狀態,很難與膠原蛋白徹底分開。

　　2.3氧化法

　　氧化法的原理是在弱堿性條件下,利用氧化劑(通常H2 02)將鞣革廢渣中Cr3+氧化成Cr6+ (成為可溶性的鉻酸鹽),使Cr6+從蛋白質的肽鏈上脫落下來,從而實現鉻與膠原蛋白的分離。如在堿性介質中,根據雙氧水氧化三價鉻的原理,采用酸-堿-氧化交替的方法,也可獲得低含鉻量的膠原,并保持了膠原分子的結構。王遠亮等采用堿性脫鉻劑和氧化劑配合使用的脫鉻方法,脫鉻效果顯著,脫鉻后膠原含鉻量低。大量研究表明:用氧化法脫鉻,速度快,對膠原的結構破壞程度小,獲得的膠原產物分子量較大,色澤好,脫鉻效果好,但在處理過程中會產生有毒的Cr6+。

　　由于以上幾種方法各有其優缺點,因此目前在提取膠原蛋白時,常把幾種方法結合起來。如堿酶處理法,即在提取膠原蛋白時,先用堿對鉻革屑進行輕度處理,然后再用酶進行二次處理,這樣可以增加膠原的提取率和反應效率。

　　3. 膠原蛋白的化學性質

　　3.1 與亞硝酸反應

　　蛋白質或氨基酸的氨基與亞硝酸反應,側氨基或端氨基被分解,并且出放的氮氣,通過測定釋放的氮氣量可以計算蛋白質的斷蛋白質的水解程度和速度 。

　　3.2 與甲醛反應

　　甲醛滴定法可用來測定氨基酸的含量,其原理是甲醛在氨基上發生加成反應生成N-羥甲基衍生物。繼續反應,產生N-二羥甲基衍生物,從而將自由氨基封閉,保護氨基。用堿溶液滴定自由羧基的數量,可計算出蛋白質的含量。

　　3.3與茚三酮反應

　　蛋白質或氨基酸的溶液滴加幾滴茚三酮溶液后加熱至沸,溶液即呈藍紫色,而脯氨酸和羥基脯氨酸因為是亞氨基。產生黃色。這個反應常用于氨基酸的比色定量分析。

　　4. 膠原蛋白在造紙中的應用

　　隨著社會的發展,膠原蛋白的應用也越來越廣。由于膠原蛋白纖維具有一些植物纖維所沒有的性質,所以它也將逐漸的被應用于造紙行業。

　　作為造紙增強劑

　　膠原纖維和植物纖維這兩種天然高分子都含有許多活性基團和活性部位,皮革固體廢棄物在經處理變成膠原纖維的過程中比木材制漿過程中活性基團暴露得更多,更易反應,為兩種纖維結合提供了良好的條件。膠原纖維作為一種助劑加入漿中可用于紙的增強,它與植物纖維纏繞、交織,以氫鍵力、離子鍵、共價鍵、范德華力和靜電吸引力等方式結合,這些鍵的形成使得成紙纖維間的結合力增大,鍵能升高,從而使紙張的物理強度得到提高。

　　4.2 膠粘劑

　　膠原蛋白作為膠粘劑,可以作為造紙的施膠劑,但是其耐水性能較差。通常在膠原蛋白粘合劑中加多聚甲醛作硬化交聯劑,可得到類似脲醛樹脂的效果,并增加抗水能力,使得膠原分子鏈間形成交聯鍵,使黏度提高,加強了凝固的結構,提高了膠原蛋白的機械性能。

　　膠原蛋白作為膠粘劑,可用于紗布、砂紙的制造,此外也可用于生產膠帶紙。將經過化學處理的明膠用于鑄涂紙的生產,與原來的生產及產品相比,車速提高1倍,光澤度由30%提高到39%,而生產成本基本不變。

　　早在20世紀60年代就有人研究將膠原蛋白作為廢報紙回用的脫墨劑,通過膠原蛋白和其他聚合物復配使用,對廢紙漿的白度有明顯的提高。例如使用3%亞硫酸鈉、0.5%TPP(三聚磷酸鈉)、l%脂肪酸鹽和0.295膠原蛋白(相對分于質量為10000,等電點為5),脫墨后,廢紙漿的白度達到60%ISO。

　　化學論文期刊網雜志推薦：《熱加工工藝》雜志創刊于1972年，1986年公開發行，2004年以前為雙月刊，2004年起改為月刊，2006年起改為半月刊。本刊由國家科委批準，中國船舶重工集團公司主管，熱加工工藝研究所和中國造船工程學會船舶材料學術委員會主辦，是全國性熱加工技術期刊。