中文摘要：

胶原是自然界来源最丰富的蛋白质资源。Ⅰ型胶原纤维降解产物- - 明胶，具有独特凝胶性及多种物理化学性能，广泛应用在许多科学和应用领域。明胶生产一直沿袭传统酸、碱预处理，热浸提的工艺。这种生产工艺存在周期长、能耗高等不足。前期研究显示Ⅰ型胶原纤维在H2O2 (Cu2+)溶液体系中，可于常温发生氧化降解。过氧化氢的制胶方法具有突破传统明胶生产工艺的潜力，具有反应条件温和，降解速率快，成本低等优点。然而，过氧化氢降解胶原纤维制备明胶的方法未曾有文献报道。为此，本项目拟研究胶原聚集态结构差异与其力学性能及热稳定性的关系；研究过氧化氢作用条件与胶原聚集态结构（共价交联）的变化，阐明胶原纤维过氧化氢降解机理及降解动力学；研究降解产物凝胶性状的改变与产物分子结构的关系及凝胶机理。本项目的研究将进一步加深对胶原结构及明胶胶体理论的认识。对实现以过氧化氢法生产高胶凝力明胶、提高明胶生产效率具有重要理论指导意义

结论摘要：

Ⅰ型胶原蛋白降解产物——明胶，具有独特凝胶性及多种物理化学性能，广泛应用在许多科学和应用领域。明胶生产传统生产工艺存在周期长、能耗高等不足。过氧化氢的具有强的氧化还原性，在传统制胶中可作为漂白剂使用。在一定条件下，过氧化氢可影响胶原纤维的聚集态结构。为探究过氧化氢对胶原纤维的作用，加深对胶原结构及明胶胶体理论的认识，建立一种高效的明胶制备方法，开展本项目研究。首先比较五种动物皮组织（猪皮、羊皮、罗非鱼皮、青蛙皮、鳄鱼皮）的胶原纤维的氨基酸组成（含特征氨基酸）、DSC分析相转变温度、X-射线衍射、红外光谱、扫描电镜、机械力学以及在变性剂存在下的溶解行为，得出不同动物皮组织来源的天然Ⅰ胶原纤维聚集态结构有一定差异，在高浓度盐酸胍作用下变性溶解于盐酸胍溶液，溶解的程度与其交联的强度有关。研究明胶制备中浸灰处理队提高罗非鱼皮胶原纤维纯度的影响，经浸灰处理，胶原蛋白含量达到干基的79.38%。通过氨基酸组成分析，结合X-衍射、红外光谱、扫描电镜对罗非鱼皮胶原纤维的组成及结构分析，显示鱼皮粗纤维是Ⅰ型胶原，具有典型的三股螺旋结构。胶原纤维束直径约为9～10μm，微纤维的直径约为140～180nm。鱼皮胶原的结构稳定性不及哺乳动物胶原，因此鱼皮纤维收缩温度较低。经浸灰处理后，纤维的聚集态结构的结晶度略有下降，纤维束膨胀，有利于胶原的降解及明胶的提取。研究了罗非鱼皮胶原纤维反应过程中添加过氧化氢的方法制备明胶的条件。通过单因素实验和响应面实验，得到浸灰6d，料液比为1:6时，鱼皮纤维提取明胶的最佳工艺条件为提取温度53℃、提取时间4.6h、过氧化氢浓度为0.07mmol/g，明胶提取率和粘度的分别达到87.71%和8.90mpa？s。利用优化工艺进行扩大实验制备明胶的产率和粘度分别为85%和8.43mpa？s，与实验室小试结果相差甚小，说明了优化工艺切实可行。本文探讨了过氧化氢降解胶原制备明胶的机理。扫描电镜说明了鱼皮胶原纤维降解在形态上经过表层护膜破坏溶化、纤维束松散断裂、微纤维解旋暴露三个阶段。通过X-衍射和红外光谱检测，说明加热使分子内部作用力减弱，胶原依然保持着以三股螺旋为结构的纤维聚集态结构。在过氧化氢存在下，胶原纤维的抗穿刺强度随加热时间呈指数下降，其力学变化规律可用指数函数Y=851.0e-0.001x （R2=0.996）拟合，且拟合性好。