胶原蛋白结构

胶原蛋白在细胞外基质中聚集成为超分子结构，一般难溶于水、稀酸、稀碱及盐溶液，其在体内呈白色纤维，镶嵌在粘多糖及其它蛋白质骨架中，起支撑器官、保护组织作用，并与细胞附着、细胞迁移有关。

胶原蛋白分子中的一级结构是氨基酸序列，胶原蛋白的氨基酸组成具有以下特点：

1.由于三螺旋结构的特殊性，多肽链中每隔两个其它氨基酸残基(X,Y)就有一个甘氨酸，胶原蛋白肽链可用(G-X-Y)n 表示，在氨基酸分析中表现为甘氨酸含量高，约占总数的 1/3。

2.含有较多的脯氨酸和赖氨酸、羟脯氨酸和羟赖氨酸残基，羟脯氨酸可以形成分子内氢键提高稳定性，正常胶原蛋白在 35℃左右变性，缺乏脯氨酸羟化酶的修饰时变性温度明显下降。

3.缺少色氨酸。胶原蛋白的二级结构是由三条 α 链的多肽链亚基组成，每股链自身形成左手螺旋构型，三股左手螺旋链相互缠绕成右手螺旋结构。胶原蛋白还含有非三螺旋结构的结构域，该部分结构域作为折叠核心，辅助三螺旋结构的形成，同时作为细胞外基质构建的模块。

经典胶原蛋白结构

天然胶原蛋白

来源于动物组织的传统方法主要从畜禽动物组织中提取天然胶原蛋白及胶原肽，虽然过程简便，但是存在问题：

1、胶原蛋白提取效率较低，且提取的胶原蛋白分子量一般不高，同时含有较多杂质；

2、受到提取工艺的限制，提取的胶原蛋白分子量在500 Da以上，再小的胶原蛋白很难提取出来；

3、不同提取工艺尤其是酸法、碱法提取胶原蛋白时，会对环境造成污染，无法完全达到绿色提取。

目前胶原蛋白的主要获取方式是通过动物或植物组织来提取，具有技术相对简单、成本较低的优点。但得到的产品一般纯度较低，以及考虑到动物来源的制品潜在的风险，其用途被限制在食品添加剂等领域。天然胶原蛋白纯化的主要路线如下：

重组人源化胶原蛋白

目前所用的胶原蛋白主要提取自动物组织，其应用受到原料来源的纯度、理化性质等的限制。鉴于胶原蛋白广阔的应用前景，利用基因工程技术表达人源胶原蛋白成为一种有效的策略。

异源蛋白表达，同来源于动物组织的传统方法相比具有很多优势：1、产品安全，生产过程可控。原料相对明确，成分清晰，减少了病毒感染等污染风险；2、产品质量稳定，批次重复性好。采用基因工程技术表达特定的胶原蛋白分子，其成分单一，且菌株稳定性好，生产批次间差异小，产品质量稳定；3、生物相容性好，减少不必要的免疫反应、4、微生物发酵获取胶原蛋白生产周期相对较短，生产成本相对较低。

胶原蛋白在不同性质的化妆品中要求也不同。油性化妆品中添加的胶原多肽要求水解程度较低、分子量较大，这样相对疏水作用较强，具有较好的吸油性和乳化性；保湿型化妆品则需要酶解程度较高、分子量较小的胶原多肽，因其极性基团能形成离子键、氢键等作用力，有较好的吸水性和保水性。

国家药品监督管理局关于重组人源化胶原蛋白产品质量规定SEC纯度应≥95%，主要杂质HCP残留量≤0.05%(植入体内)或≤0.1%（外用），由于带有His标签的蛋白纯化后样品中可能含有脱落的Ni离子，因此还要求Ni≤50ug/g。

不同用途的重组胶原蛋白其性质可能在分子量、亲水性等方面有较大差异，可根据重组胶原蛋白的特征和要求选择合适的纯化方案：

结语

胶原蛋白应用在医药、化妆品、食品行业都有越来越多的应用。然而不同来源、不同用途的胶原蛋白其胶原蛋白的性质和纯化中需要去除的杂质大相径庭，其最终的纯度以及杂质含量要求也各不相同，难以找到一个通用于所有胶原蛋白的纯化方法，应当根据蛋白性质灵活选择纯化方法。