[发明专利]一种改性明胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性明胶的制备方法。

背景技术

明胶是胶原在酸、碱、酶或高温作用下的变性产物，它是天然多肽的聚合物。明胶来源于胶原蛋白，它存在于动物（猪、牛等）的结缔组织（包括软组织、动物皮、骨和腱），明胶蛋白含有18种氨基酸。因此明胶具有非常优秀的生物相容性和较高的营养价值。

明胶具有凝胶化的特性，而且明胶分子量越大，分子链越长，则越有利于形成网状结构;明胶具有很好的稳定性，在室温、干燥的状态下比较稳定，可放置数年。由于明胶具有上述诸多优点，明胶类生物材料的开发己经成为人们研究的一个热点。

明胶蛋白分子链上带有氨基、羧基和羟基等多种活性基团，通常氨基基团易参与反应，如赖氨酸的ε-氨基。通过明胶蛋白的化学改性，可制备出许多具有特定性能的材料，开发了明胶蛋白更多的应用潜力。目前有恶哇烷改性明胶凝胶，改善了明胶的吸水性能；转谷胺酞胺酶改性明胶，提高了低品级明胶的使用性能。

明胶蛋白的凝胶化机理：

胶凝性是蛋白质重要功能特性之一。变性的分子聚集以形成一个有规则蛋白质网，此过程被称为凝胶作用。过程包括蛋白质分子链的展开、聚集及连接等几个历程，充分伸展的蛋白质分子链相互交联形成三维网状结构，能够固定大量的水，形成凝胶。蛋白质凝胶网络的形成可以定义为蛋白质分子的聚集现象，在这种聚集过程中，吸引力和排斥力处于平衡，以至于形成能保持大量水分的高度有序的三维网络结构或基体。蛋白质凝胶网络的形成是蛋白质中相邻肤链及水分子间吸引力与排斥力共同作用的结果。在凝胶态，多肽链以及多肽链与水分子之间通过疏水键、静电力、氢键和二硫键形成的作用力达到平衡。静电力(尤其在远离等电点的pH范围)和疏水键显示出排斥力的作用，能将多肽链保持在分离状态，有助于折叠的多肽链分开，形成均匀凝胶基质。

明胶凝胶属于天然蛋白质凝胶，其网络结构由随机的或螺旋结构的多肽链组成。明胶凝胶化过程的第一阶段出现了类胶原螺旋体的核心区域;第二阶段是类胶原螺旋体结合成聚合体，并形成为微凝胶;第三阶段是建立起凝胶网络，它是由局部的类胶原螺旋体区段联结成尺寸相当大的网络。蛋白质的浓度、改性方法、加热温度和时间，冷却条件等都会影响明胶蛋白凝胶的性能。明胶能形成凝胶的特点，在食品和医学的应用上十分重要，将在新材料的研制开发方面具有特殊的应用。由于明胶蛋白含有18种氨基酸，分子中保留有许多反应活性较大的官能团，通过改性明胶蛋白，可以制备出更多具有更高应用价值的新型材料。

现有的相关改性明胶类型主要有：

（1）Journal of Biomaterials Science:Polymer Edition,13,67,2002中公开了具有两亲性能的聚乳酸疏水改性明胶衍生物；Biomacromolecules，1，31，2000中公开了甲基丙烯酰胺改性明胶衍生物，这些衍生物可以通过相对温和的光引发自由基聚合制备出明胶交联材料；Journal of Biomaterials Science:Polymer Edition,13,167,2002中公开的N-异丙基丙烯酰胺接枝明胶衍生物具有温度响应凝胶化性能；Biomaterials，24，3825，2003公开的巯基化改性明胶衍生物可以通过温和的二硫键方式或亲核加成方式制备原位交联材料。

（2）中国专利200710036276介绍了几种对明胶进行改性的方法，尤其涉及了明胶多重改性衍生物，同时也涉及到了明胶多重改性衍生物之间相互再进行交联的新材料。通过对明胶侧链氨基的酰氨键疏水化改性、氨基的酰氨键羧基化改性以及羧基的巯基化改性制备了新颖的明胶多重改性衍生物。相比单一的改性衍生物，多重改性相对有一些优越性，如有可调节的侧链分子结构和化学性能等等。《材料报道》2010，第2期24卷发表的《EDTAD-PEG-dial-明胶复合改性凝胶的制备与性能研究》提及了用EDTAD去酰化明胶分子链活泼氨基，制备方法未用到催化剂，且反应需加很大量的水，相比本发明催化剂的创新及在胶体磨中进行固液相反应，EDTAD改性明胶的方法并不适合工业化生产。到目前为止，这些方法在改性明胶的效果和性能的改良方面还很有局限性，因为明胶本身可供化学改性的主要侧链氨基或羧基数量相当有限。因此很有必要进一步开发新型改性明胶，以扩展明胶在食品、化妆品、生物医药等领域的多种应用前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供提供一种操作简单、反应稳定性好、适合工业化生产的有效改进明胶性能的方法。

本发明采用的技术方案是：