謝觀鳳，李培源

(1.廣西中醫(yī)藥大學(xué) 藥學(xué)院，廣西 南寧 530001；2.廣西中醫(yī)藥大學(xué) 賽恩斯新醫(yī)藥學(xué)院，廣西 南寧 530001)

明膠是以動(dòng)物的骨、生皮、等結(jié)締組織和硬骨組織為原料[1]。通過(guò)物理及化學(xué)反應(yīng)幾十道工序得到的含18種氨基酸的直接聚合物[2]。明膠是一種纖維蛋白，在溫和條件下斷鏈的產(chǎn)物。根據(jù)明膠的用途和結(jié)構(gòu)性能不同，可分為醫(yī)用明膠、食用明膠等。明膠的制備工藝通常有堿法明膠、酸法明膠和酶法明膠三種。

1 結(jié)構(gòu)及性質(zhì)

明膠具有蛋白質(zhì)的一般物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)，其組成單元和膠原纖維蛋白基本保持一致，但因制備方法法不同而有差異。明膠含有18種氨基酸[3]，7種人體必需氨基酸，各類氨基酸所占比例不同，甘氨酸、脯氨酸、羥基脯氨酸各占1/3，其他占1/3。明膠含適量水分和無(wú)機(jī)鹽，是一種不含脂肪的高蛋白，其具有以下的物理性質(zhì)：

(1)溶解性：明膠能溶于溫水、甘油等，不溶于冷水，但可緩慢吸水而膨脹軟化；溫水作為明膠最普遍的溶劑時(shí)，需要加入甘油等作為明膠的增塑劑[4]。

(2)凝膠性：明膠溶于熱水后可形成熱可逆性凝膠。明膠溶液形成凝膠的濃度最低極限約為0.5%，水溶液中分子存在兩種可逆的構(gòu)型：溶膠形式、凝膠形式。

(3)黏度：明膠溶液具有很高的黏度，在室溫下易形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，阻礙流動(dòng)，由于黏度增加。明膠的相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子鏈越長(zhǎng)，則越有利于形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[5]。

(4)穩(wěn)定性：明膠在室溫下、干燥狀態(tài)下較穩(wěn)定，可放置數(shù)年[6]。

2 明膠和明膠復(fù)合材料的制備方法

2.1 明膠的制備方法

明膠的制備方法通常分為堿法明膠、酸法明膠和酶法明膠三類。

(1)堿法明膠：用堿性溶液進(jìn)行預(yù)處理含有膠原的原料來(lái)生產(chǎn)明膠的方法稱為堿法[7]。

(2)酸法明膠：通過(guò)酸法浸取使膠原水解成不同分子量多肽制取明膠的方法稱為酸法[8-9]。

(3)酶法明膠：用酶處理使膠原降解制備明膠的方法稱為酶法[10]。

2.2 明膠復(fù)合材料的制備方法

尹艷等人[11]采用熱水浸提方法制備提取花青素制備花青素明膠膜材料。取固體明膠顆粒溶解成明膠溶液，加入甘油作塑化劑，量取適量的成膜溶液加入花青素溶液，倒入玻璃盒展開至恒溫恒濕箱干燥最后制成花青素明膠膜。

李瑾瑜等人[12]通過(guò)復(fù)凝法制得明膠微球工藝。首先取明膠顆粒溶于鹽酸溶液，在50℃水浴條件下充分?jǐn)嚢?，再用硫酸鈉加入明膠溶液中后經(jīng)物理方法反復(fù)洗滌至中性后放置烘箱烘干即可得到明膠微球。甘琳琳等人[13]以明膠為原料，以戊二醛為交聯(lián)劑，在醋酸溶液中通過(guò)共混交聯(lián)反應(yīng)合成了明膠復(fù)合水凝膠。朱凌云等人[14]利用聚磷酸鈣纖維為增強(qiáng)材料，明膠為基體材料，采用溶媒澆鑄粒子濾取技術(shù)制備出明膠組織工程支架復(fù)合材料。

明膠含有豐富的纖維蛋白，被廣泛應(yīng)用于組織工程、藥物傳導(dǎo)等各大領(lǐng)域中。史力[15]利用了氫氧化銅納米線為制孔劑及犧牲層成功制備了明膠薄膜；還通過(guò)原位還原氯金酸制備了明膠顆粒復(fù)合薄膜。通過(guò)利用明膠優(yōu)異的生物性能，在組織工程技術(shù)中研發(fā)了人造皮膚。于奎[16]通過(guò)溶液聚合的方法，制備出一種可降解的聚氨酯彈性體。

3 明膠的應(yīng)用

3.1 在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

在醫(yī)藥領(lǐng)域中，首先作為治療劑，主要用于外傷引起的失血性休克，嚴(yán)重?zé)齻⊙Y等引起的血液性休克。被用于預(yù)防較大手術(shù)前可能出現(xiàn)的低血壓以及體外循環(huán)，血液透析時(shí)的容量補(bǔ)充。藥用明膠由于有膨脹吸水作用，在醫(yī)藥領(lǐng)域還被開發(fā)成止血海綿[17]，外科敷料，透氣膠帶，手術(shù)用品等醫(yī)藥品。帥興華等人[18]研發(fā)的創(chuàng)傷敷料。因明膠是膠原經(jīng)過(guò)溫和斷裂后的產(chǎn)物,保留了膠原的優(yōu)良性能。它具有促進(jìn)細(xì)胞粘附和生長(zhǎng)的性能,與生物組織具有良好的親和性,而且具有活化巨噬細(xì)胞和止血功能，故常被用來(lái)制造創(chuàng)傷敷料。

腭裂是口腔頜面部常見(jiàn)的先天性發(fā)育畸形，為避免或減少腭裂患者術(shù)后出現(xiàn)并發(fā)癥，胡廣偉等人[19]利用醫(yī)用明膠海綿填塞雙側(cè)松弛切口的方法。醫(yī)用明膠海綿是目前外科手術(shù)最常見(jiàn)的局部止血材料。組織反應(yīng)小，不易引起感染等問(wèn)題。鄧?yán)^光[20]研制明膠作為骨科病的療效并作為血漿代用品。聚明膠肽在骨科手術(shù)中有良好的效果。聚明膠肽作為血漿代用品，無(wú)抗原性，能維持血容量還有較大的安全劑量范圍。

厲從雷[21]研究醫(yī)用明膠海綿在顱腦外科手術(shù)中改良應(yīng)用止血效果。醫(yī)用明膠海綿在顱腦外科手術(shù)中的改良應(yīng)用有止血的效果，能有效減少手術(shù)中和術(shù)后的大量失血，能作為顱腦外科手術(shù)中相對(duì)安全、有效的止血手段。黎衛(wèi)軍[22]選取腦外科手術(shù)患者分為兩組進(jìn)行作對(duì)比，一組進(jìn)行海綿明膠改良方法止血，另外一組海綿明膠常規(guī)止血法。在手術(shù)、急性大出血等情況下均需要輸血。明膠類材料在臨床上廣泛作為血漿代用品使用，主要用于血容量降低和休克等緊急情況，能有效的擴(kuò)充血容量、改善微循環(huán)等諸多優(yōu)點(diǎn)。

黃巍等人[23]利用食用色素、哲光劑等為輔料而生產(chǎn)的產(chǎn)品。其生產(chǎn)過(guò)程為溶膠、配色、主機(jī)模具蘸膠、風(fēng)道干燥切割、脫模和對(duì)接等步驟來(lái)制備明膠硬膠囊。明膠硬膠囊是藥品的有效成份之一。因外觀光澤性、味道中性而被廣泛地應(yīng)用于軟膠囊的外層囊殼材料，目前被生產(chǎn)的中藥軟膠囊逐漸增多，我們醫(yī)藥領(lǐng)域的膠囊大部分都用明膠制備，如藿香正氣軟膠囊等。

3.2 在食品中的應(yīng)用

食用明膠應(yīng)用于食品增稠劑、澄清劑、添加劑等。食用明膠是一種無(wú)脂肪的高蛋白，且不含膽固醇，食用后既不會(huì)使人發(fā)胖，也不會(huì)導(dǎo)致體力下降。食用明膠也是一種保護(hù)膠體，乳化力強(qiáng)，利于食物消化。帥興華等人[18]利用明膠微粒溶于水后再與糖完全充塞在凝膠空隙內(nèi)制成糖果添加劑。明膠有大部分用于食品糖果工業(yè)。在糖果工業(yè)生產(chǎn)中，它用于生產(chǎn)奶糖、棉花糖、橡皮糖等各種類型的軟糖；在此工業(yè)中還使用了明膠比淀粉瓊脂更富彈性韌性。明膠微粒溶于水后,能相互吸引、交織,使柔軟的糖果能保持穩(wěn)定形態(tài)。

明膠作為澄清劑被用于啤酒、果汁、等飲品的生產(chǎn)。帥興華等人[18]采用明膠與丹寧生成絮狀物被沉淀下來(lái),靜置后,絮狀的膠體微粒與渾濁物吸附、凝聚、成塊而共沉，再經(jīng)過(guò)濾去除而制得飲料澄清劑。針對(duì)不同的飲料,明膠可以根據(jù)不同物質(zhì)一起混合使用，達(dá)到不一樣的效果。而對(duì)不同的飲料，明膠的添加量也大不相同。姚龍坤等[24]制備膠凝劑食用明膠與水形成可逆性凝膠，熔點(diǎn)低，接近人的口腔溫度，現(xiàn)被做成膠凍。食用明膠被廣泛應(yīng)用在糖果產(chǎn)業(yè)中，各種糖果加入食用明膠能很明顯的改善糖果的咬嚼性。此外還應(yīng)用在了肉類罐頭等中，使菜品增大色澤。

3.3 其它應(yīng)用

明膠在其他方面也有著很多的應(yīng)用，比如可用來(lái)生產(chǎn)砂布、砂紙、粘合木器、裝訂書本以及用于禮品盒流水線、高級(jí)樂(lè)器、家具行業(yè)中?？傊I(yè)明膠[25]被廣泛應(yīng)用于家具、火柴、包裝、造紙、紡織、絲綢、印染、印刷、陶瓷、涂料、冶金[26]等行業(yè)的各種產(chǎn)品中，并在其中主要起增稠、穩(wěn)定、凝聚、粘合[27]、固水等作用。照相明膠是根據(jù)明膠的結(jié)構(gòu)性能和用途不同而劃分出來(lái)的一種產(chǎn)品。照相明膠是明膠當(dāng)中高檔的產(chǎn)品之一，還是感光材料生產(chǎn)中重要材料[28]。李青鳳[29]采用獨(dú)特的工業(yè)處理方法及技術(shù)，研制出了達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的彩色照相明膠。

當(dāng)前最常用的粘合劑有天然粘合劑和合成粘合劑。明膠粘合劑性能優(yōu)異，安全無(wú)毒性，主要用于醫(yī)藥、食品、造紙等行業(yè)中。彭啟繁用碳化二亞胺交聯(lián)低分子明膠和聚L-谷氨酸合成快速固定化粘合劑[30]。彭啟繁利用皮邊角余料，使用堿法、酸法、酶法的一系列工藝來(lái)制備明膠[30]，可在造紙工業(yè)中作為造紙絮凝劑，改善紙漿的絮聚性，調(diào)節(jié)紙漿的沉降速率；在造紙中作為膠黏劑，使黏度提高；還可作為造紙工業(yè)中的表面活性劑、施膠劑、增強(qiáng)劑等，明膠的加人不僅提高了紙的強(qiáng)度對(duì)紙的吸水性、透氣性、緊度都有影響。

4 小結(jié)與展望

綜上所述，隨著社會(huì)科學(xué)的不斷進(jìn)步，明膠優(yōu)異結(jié)構(gòu)和性能而被廣泛應(yīng)用于我們?nèi)粘５纳町?dāng)中。明膠為天然高分子材料，它的結(jié)構(gòu)性能良好，能在生物領(lǐng)域中有著巨大的優(yōu)勢(shì)。但是還要合理運(yùn)用明膠的性能，以防危害我們的生活。相信科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和深入的研究,明膠一定會(huì)給我們?nèi)祟愔圃觳灰粯拥母＠?。?duì)于含有豐富的纖維蛋白明膠來(lái)講，制備的斑點(diǎn)叉尾鮰魚皮對(duì)我們?nèi)梭w有滋補(bǔ)作用，所以被運(yùn)用于食品上，在醫(yī)學(xué)方面也有應(yīng)用；明膠也利用不同的用途制備的照相明膠給現(xiàn)代社會(huì)增添了色彩?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)發(fā)展，對(duì)各種醫(yī)學(xué)材料方面有了更高的要求水準(zhǔn)，利用明膠醫(yī)學(xué)上的性能，明膠作為血液的替代品在各大醫(yī)院被應(yīng)用，不僅給病人減少了傷痛，還給社會(huì)一個(gè)放心。明膠在食品、醫(yī)學(xué)、工業(yè)中有了突飛猛進(jìn)發(fā)展，相信在未來(lái)，我們的生活會(huì)更加的精彩。