一种鱼皮胶原自组装成纤维的方法技术领域
本发明属于生物材料技术领域，具体地，涉及一种鱼皮胶原自组装成纤维的方法。
背景技术
胶原是动物组织中的一类结构蛋白，约占总蛋白量的1/3，广泛分布于动物的皮
肤、骨骼、软骨、结缔组织、腱、角膜、内脏细胞间质、肌腔、韧带、巩膜等部位。因其具有独特
的三股螺旋结构、低抗原性、无毒性、良好的生物相容性和生物可降解性等特点，已被广泛
应用于组织工程支架材料、止血海绵、药物控缓释系统、基因传递载体、美容外科等生物医
用领域。但是，目前使用的胶原蛋白主要来源于猪皮、牛皮和猪骨、牛骨，近年来由于疯牛
病、口蹄疫等人畜交叉流行病的频发，猪和牛中来源的胶原蛋白的应用受到了限制。此外，
在某些宗教人群中，猪来源的胶原蛋白被禁止使用。在这种情况下，水产胶原蛋白由于原料
丰富、易于提取、低抗原性、低致敏性、高度可溶性、没有传染病危险和宗教障碍而受到广泛
的关注。其中深海鱼皮胶原蛋白，顾名思义就是以深海鱼鱼皮为原料提取的胶原蛋白。由于
深海的低温低压，使这类胶原蛋白具有着普通的陆生动物胶原蛋白和淡水鱼、浅海鱼胶原
蛋白所不具备的特殊性质。首先区别在于胶原蛋白活性激发的温度。陆生动物内提取的胶
原蛋白活性要在35度才能把活性全部激发。也就是说要在35度以上吸收的效果才会达到最
佳。而鱼提取的活性激发温度就要低很多，十度以上就能发挥最好的效果。
自组装性是胶原的重要特性。通常，溶解于溶液中的胶原是游离的多肽链，而不是
三股螺旋链。胶原通过自组装能够形成三股螺旋结构，进而形成纤维等，这是其在生物材料
领域应用的基础。以往关于胶原自组装性的研究多针对陆生哺乳动物胶原，对水产胶原的
探讨较少。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种鱼皮胶原自组装成纤维的方
法，本发明将鱼皮胶原蛋白粉作为原料采用柠檬酸对其溶解反应，最终通过自组装形成纤
维。
为解决现有技术问题，本发明的提供一种鱼皮胶原自组装成纤维的方法，所述鱼
皮胶原自组装成纤维的方法包括如下步骤：
（1）提取鱼皮胶原粉；
（2）将所述步骤（1）中的鱼皮胶原粉溶解于柠檬酸溶液中；
（3）对所述步骤（2）中的混合液进行离心，取上清液；
（4）将所述步骤（3）中的上清液与醋酸缓冲液在冰浴中混合，搅拌均匀，调节溶液PH；
（5）将所述步骤（4）中的混合液在水浴锅中水浴，即得自组装体胶原纤维。
优选地，所述鱼皮胶原粉的制备方法包括如下步骤：
（1）取新鲜鱼皮清洗，除杂；
（2）取清洗后的鱼皮原料用浓度为0.16-3.0mol/L的氢氧化钾溶液在0-20℃条件下浸
泡1-20h，所加入的氢氧化钾溶液与鱼皮原料的体积重量比为10-20∶1，在浸泡过程中，每隔
2-4h，更换浸泡用氢氧化钾溶液1-2次；浸泡完毕后，清洗，过滤；清洗后向鱼皮原料中加入
有机溶剂浸泡2-6h，加清水，使鱼皮原料与有机溶剂的质量体积百分比为5-10％；
（3）取所述步骤（2）所得原料混合液，加入浓度为0.36-1.68mol/L的醋酸溶液在0-20℃
的条件下进行溶胀处理12-36h，所加入的醋酸溶液溶液与原料混合液的体积重量比为10-
15∶1；然后在0-30℃条件下冻结1-10h；冻结完毕后，加入适量的0.15-0.45mol/L的醋酸溶
液进行打浆破碎，获得粒径2-4mm的颗粒料浆；
（4）向所述步骤（3）中的颗粒料浆中加入0.05-3.56mol/L的醋酸溶液进行提取，所加入
的醋酸溶液与颗粒料浆的体积重量比为15-30∶1，提取温度0-25℃，提取时间为24-48h；提
取完毕后，以60-80目纱网过滤，得提取液；向滤渣中加醋酸溶液，按上述操作重复提取1-2
次，得提取液和滤渣，向提取液中加入1.5-2.5mol/L氯化钠溶液进行盐析沉淀，沉淀干燥后
即得鱼皮胶原粉。
优选地，所述柠檬酸溶液的制备方法包括如下步骤：
（1）质料过滤除杂：制备橘汁，用压滤机压滤，对橘汁过滤除杂，得橘汁酸水；
（2）中和：把橘汁酸水加热至60-75℃，逐步向其掺加碳酸钙乳浆，持续加热2-3h，初温
控制在5-8℃左右，最终可升高到90-100℃，至溶液呈青绿色时，即表明已完结中和，然后静
置沉淀，所得沉淀即为柠檬酸钙；
（3）除盐：所得柠檬酸钙富含盐分，用清水洗刷，加热至60-70℃，重复2-3次，直至盐分
除净停止，干燥得柠檬酸钙浆液，备用；
（4）酸解脱色：将柠檬酸钙浆液加热至60-70℃，掺加质量分数为20-30 %的盐酸，加热
2-3小时，静置沉积，上层清液即为柠檬酸溶液，用3-5%活性炭脱色20-30min，则得柠檬酸溶
液。
优选地，所述步骤（2）中鱼皮胶原粉溶解于0.2-0.6mol/L柠檬酸溶液中，溶解24-
48h，制成2-6mg/mL的胶原溶液。
优选地，所述步骤（3）中离心条件为2000-2500r/min，离心时间为20-30min。
优选地，所述步骤（4）中的醋酸缓冲液为0.2-0.4mol/L的醋酸-醋酸钠缓冲液。
优选地，所述步骤（4）中的上清液与醋酸缓冲液体积比为2-3：1。
优选地，所述步骤（5）中的水浴温度为20-30℃，水浴时间为12-36h。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明探讨水产胶原自组装形成纤维的方法，通过本发明方法所得胶原纤维为丝
状纤维，与深海鱼皮中天然存在的胶原纤维形态极其相似，在医用生物材料领域具有很高
的应用前景；
（2）本发明采用柠檬酸溶液溶解鱼皮胶原蛋白，由于柠檬酸具有3个羧基，可同时与多
个蛋白质多肽链的羟基脱水缩合，进而使多肽链的螺旋结构更加紧密牢固，形成的纤维横
纹密而多，提高了纤维的性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明
而不用于限制本发明的范围。
实施例1
本实施例提供的鱼皮胶原自组装成纤维的方法，包括如下步骤：
（1）提取鱼皮胶原粉；
（2）将所述步骤（1）中的鱼皮胶原粉溶解于柠檬酸溶液中，所述鱼皮胶原粉溶解于
0.6mol/L柠檬酸溶液中，溶解24h，制成6mg/mL的胶原溶液；
（3）对所述步骤（2）中的混合液进行离心，取上清液，离心条件为2000r/min，离心时间
为30min；
（4）将所述步骤（3）中的上清液与醋酸缓冲液在冰浴中混合，搅拌均匀，调节溶液PH，所
述醋酸缓冲液为0.2mol/L的醋酸-醋酸钠缓冲液，所述上清液与醋酸缓冲液体积比为3：1；
（5）将所述步骤（4）中的混合液在水浴锅中水浴，即得自组装体胶原纤维，所述水浴温
度为20℃，水浴时间为36h。
其中，所述鱼皮胶原粉的制备方法包括如下步骤：
（1）取新鲜鱼皮清洗，除杂；
（2）取清洗后的鱼皮原料用浓度为0.16mol/L的氢氧化钾溶液在20℃条件下浸泡1h，所
加入的氢氧化钾溶液与鱼皮原料的体积重量比为20∶1，在浸泡过程中，每隔2h，更换浸泡用
氢氧化钾溶液2次；浸泡完毕后，清洗，过滤；清洗后向鱼皮原料中加入有机溶剂浸泡2h，加
清水，使鱼皮原料与有机溶剂的质量体积百分比为10％；
（3）取所述步骤（2）所得原料混合液，加入浓度为0.36mol/L的醋酸溶液在20℃的条件
下进行溶胀处理12h，所加入的醋酸溶液溶液与原料混合液的体积重量比为15∶1；然后在0
℃条件下冻结10h；冻结完毕后，加入适量的0.15mol/L的醋酸溶液进行打浆破碎，获得粒径
4mm的颗粒料浆；
（4）向所述步骤（3）中的颗粒料浆中加入0.05mol/L的醋酸溶液进行提取，所加入的醋
酸溶液与颗粒料浆的体积重量比为30∶1，提取温度0℃，提取时间为48h；提取完毕后，以60
目纱网过滤，得提取液；向滤渣中加醋酸溶液，按上述操作重复提取2次，得提取液和滤渣，
向提取液中加入1.5mol/L氯化钠溶液进行盐析沉淀，沉淀干燥后即得鱼皮胶原粉。
其中，所述柠檬酸溶液的制备方法包括如下步骤：
（1）质料过滤除杂：制备橘汁，用压滤机压滤，对橘汁过滤除杂，得橘汁酸水；
（2）中和：把橘汁酸水加热至75℃，逐步向其掺加碳酸钙乳浆，持续加热2h，初温控制在
8℃左右，最终可升高到90℃，至溶液呈青绿色时，即表明已完结中和，然后静置沉淀，所得
沉淀即为柠檬酸钙；
（3）除盐：所得柠檬酸钙富含盐分，用清水洗刷，加热至70℃，重复2次，直至盐分除净停
止，干燥得柠檬酸钙浆液，备用；
（4）酸解脱色：将柠檬酸钙浆液加热至70℃，掺加质量分数为20%的盐酸，加热3小时，静
置沉积，上层清液即为柠檬酸溶液，用3%活性炭脱色30min，则得柠檬酸溶液。
实施例2
本实施例提供的鱼皮胶原自组装成纤维的方法，包括如下步骤：
（1）提取鱼皮胶原粉；
（2）将所述步骤（1）中的鱼皮胶原粉溶解于柠檬酸溶液中，所述鱼皮胶原粉溶解于
0.2mol/L柠檬酸溶液中，溶解48h，制成2mg/mL的胶原溶液；
（3）对所述步骤（2）中的混合液进行离心，取上清液，离心条件为2500r/min，离心时间
为20min；
（4）将所述步骤（3）中的上清液与醋酸缓冲液在冰浴中混合，搅拌均匀，调节溶液PH，所
述醋酸缓冲液为0.4mol/L的醋酸-醋酸钠缓冲液，所述上清液与醋酸缓冲液体积比为2：1；
（5）将所述步骤（4）中的混合液在水浴锅中水浴，即得自组装体胶原纤维，所述水浴温
度为30℃，水浴时间为12h。
其中，所述鱼皮胶原粉的制备方法包括如下步骤：
（1）取新鲜鱼皮清洗，除杂；
（2）取清洗后的鱼皮原料用浓度为3.0mol/L的氢氧化钾溶液在0℃条件下浸泡20h，所
加入的氢氧化钾溶液与鱼皮原料的体积重量比为10∶1，在浸泡过程中，每隔4h，更换浸泡用
氢氧化钾溶液1次；浸泡完毕后，清洗，过滤；清洗后向鱼皮原料中加入有机溶剂浸泡6h，加
清水，使鱼皮原料与有机溶剂的质量体积百分比为5％；
（3）取所述步骤（2）所得原料混合液，加入浓度为1.68mol/L的醋酸溶液在0℃的条件下
进行溶胀处理36h，所加入的醋酸溶液溶液与原料混合液的体积重量比为10∶1；然后在30℃
条件下冻结1h；冻结完毕后，加入适量的0.45mol/L的醋酸溶液进行打浆破碎，获得粒径2mm
的颗粒料浆；
（4）向所述步骤（3）中的颗粒料浆中加入3.56mol/L的醋酸溶液进行提取，所加入的醋
酸溶液与颗粒料浆的体积重量比为15∶1，提取温度25℃，提取时间为24h；提取完毕后，以80
目纱网过滤，得提取液；向滤渣中加醋酸溶液，按上述操作重复提取1次，得提取液和滤渣，
向提取液中加入2.5mol/L氯化钠溶液进行盐析沉淀，沉淀干燥后即得鱼皮胶原粉。
其中，所述柠檬酸溶液的制备方法包括如下步骤：
（1）质料过滤除杂：制备橘汁，用压滤机压滤，对橘汁过滤除杂，得橘汁酸水；
（2）中和：把橘汁酸水加热至60℃，逐步向其掺加碳酸钙乳浆，持续加热3h，初温控制在
5℃左右，最终可升高到100℃，至溶液呈青绿色时，即表明已完结中和，然后静置沉淀，所得
沉淀即为柠檬酸钙；
（3）除盐：所得柠檬酸钙富含盐分，用清水洗刷，加热至60℃，重复3次，直至盐分除净停
止，干燥得柠檬酸钙浆液，备用；
（4）酸解脱色：将柠檬酸钙浆液加热至60℃，掺加质量分数为30 %的盐酸，加热2小时，
静置沉积，上层清液即为柠檬酸溶液，用5%活性炭脱色20min，则得柠檬酸溶液。
实施例3
本实施例提供的鱼皮胶原自组装成纤维的方法，包括如下步骤：
（1）提取鱼皮胶原粉；
（2）将所述步骤（1）中的鱼皮胶原粉溶解于柠檬酸溶液中，所述鱼皮胶原粉溶解于
0.4mol/L柠檬酸溶液中，溶解40h，制成5mg/mL的胶原溶液；
（3）对所述步骤（2）中的混合液进行离心，取上清液，离心条件为2200r/min，离心时间
为25min；
（4）将所述步骤（3）中的上清液与醋酸缓冲液在冰浴中混合，搅拌均匀，调节溶液PH，所
述醋酸缓冲液为0.3mol/L的醋酸-醋酸钠缓冲液，所述上清液与醋酸缓冲液体积比为3：1；
（5）将所述步骤（4）中的混合液在水浴锅中水浴，即得自组装体胶原纤维，所述水浴温
度为25℃，水浴时间为30h。
其中，所述鱼皮胶原粉的制备方法包括如下步骤：
（1）取新鲜鱼皮清洗，除杂；
（2）取清洗后的鱼皮原料用浓度为1.5mol/L的氢氧化钾溶液在15℃条件下浸泡15h，所
加入的氢氧化钾溶液与鱼皮原料的体积重量比为15∶1，在浸泡过程中，每隔3h，更换浸泡用
氢氧化钾溶液1次；浸泡完毕后，清洗，过滤；清洗后向鱼皮原料中加入有机溶剂浸泡4h，加
清水，使鱼皮原料与有机溶剂的质量体积百分比为7％；
（3）取所述步骤（2）所得原料混合液，加入浓度为1.4mol/L的醋酸溶液在10℃的条件下
进行溶胀处理30h，所加入的醋酸溶液溶液与原料混合液的体积重量比为13∶1；然后在20℃
条件下冻结6h；冻结完毕后，加入适量的0.35mol/L的醋酸溶液进行打浆破碎，获得粒径3mm
的颗粒料浆；
（4）向所述步骤（3）中的颗粒料浆中加入0.25mol/L的醋酸溶液进行提取，所加入的醋
酸溶液与颗粒料浆的体积重量比为20∶1，提取温度20℃，提取时间为40h；提取完毕后，以70
目纱网过滤，得提取液；向滤渣中加醋酸溶液，按上述操作重复提取1次，得提取液和滤渣，
向提取液中加入2.0mol/L氯化钠溶液进行盐析沉淀，沉淀干燥后即得鱼皮胶原粉。
其中，所述柠檬酸溶液的制备方法包括如下步骤：
（1）质料过滤除杂：制备橘汁，用压滤机压滤，对橘汁过滤除杂，得橘汁酸水；
（2）中和：把橘汁酸水加热至65℃，逐步向其掺加碳酸钙乳浆，持续加热3h，初温控制在
7℃左右，最终可升高到95℃，至溶液呈青绿色时，即表明已完结中和，然后静置沉淀，所得
沉淀即为柠檬酸钙；
（3）除盐：所得柠檬酸钙富含盐分，用清水洗刷，加热至66℃，重复3次，直至盐分除净停
止，干燥得柠檬酸钙浆液，备用；
（4）酸解脱色：将柠檬酸钙浆液加热至68℃，掺加质量分数为24%的盐酸，加热2小时，静
置沉积，上层清液即为柠檬酸溶液，用4%活性炭脱色28min，则得柠檬酸溶液。
实施例4
本实施例提供的鱼皮胶原自组装成纤维的方法，包括如下步骤：
（1）提取鱼皮胶原粉；
（2）将所述步骤（1）中的鱼皮胶原粉溶解于柠檬酸溶液中，所述鱼皮胶原粉溶解于
0.3mol/L柠檬酸溶液中，溶解42h，制成5mg/mL的胶原溶液；
（3）对所述步骤（2）中的混合液进行离心，取上清液，离心条件为2100r/min，离心时间
为22min；
（4）将所述步骤（3）中的上清液与醋酸缓冲液在冰浴中混合，搅拌均匀，调节溶液PH，所
述醋酸缓冲液为0.3mol/L的醋酸-醋酸钠缓冲液，所述上清液与醋酸缓冲液体积比为2：1；
（5）将所述步骤（4）中的混合液在水浴锅中水浴，即得自组装体胶原纤维，所述水浴温
度为21℃，水浴时间为17h。
其中，所述鱼皮胶原粉的制备方法包括如下步骤：
（1）取新鲜鱼皮清洗，除杂；
（2）取清洗后的鱼皮原料用浓度为1.65mol/L的氢氧化钾溶液在15℃条件下浸泡18h，
所加入的氢氧化钾溶液与鱼皮原料的体积重量比为14∶1，在浸泡过程中，每隔2h，更换浸泡
用氢氧化钾溶液2次；浸泡完毕后，清洗，过滤；清洗后向鱼皮原料中加入有机溶剂浸泡3h，
加清水，使鱼皮原料与有机溶剂的质量体积百分比为6％；
（3）取所述步骤（2）所得原料混合液，加入浓度为0.78mol/L的醋酸溶液在14℃的条件
下进行溶胀处理23h，所加入的醋酸溶液溶液与原料混合液的体积重量比为12∶1；然后在12
℃条件下冻结3h；冻结完毕后，加入适量的0.35mol/L的醋酸溶液进行打浆破碎，获得粒径
3mm的颗粒料浆；
（4）向所述步骤（3）中的颗粒料浆中加入2.56mol/L的醋酸溶液进行提取，所加入的醋
酸溶液与颗粒料浆的体积重量比为19∶1，提取温度12℃，提取时间为33h；提取完毕后，以64
目纱网过滤，得提取液；向滤渣中加醋酸溶液，按上述操作重复提取1次，得提取液和滤渣，
向提取液中加入2.5mol/L氯化钠溶液进行盐析沉淀，沉淀干燥后即得鱼皮胶原粉。
其中，所述柠檬酸溶液的制备方法包括如下步骤：
（1）质料过滤除杂：制备橘汁，用压滤机压滤，对橘汁过滤除杂，得橘汁酸水；
（2）中和：把橘汁酸水加热至73℃，逐步向其掺加碳酸钙乳浆，持续加热3h，初温控制在
6℃左右，最终可升高到99℃，至溶液呈青绿色时，即表明已完结中和，然后静置沉淀，所得
沉淀即为柠檬酸钙；
（3）除盐：所得柠檬酸钙富含盐分，用清水洗刷，加热至61℃，重复3次，直至盐分除净停
止，干燥得柠檬酸钙浆液，备用；
（4）酸解脱色：将柠檬酸钙浆液加热至63℃，掺加质量分数为23%的盐酸，加热3小时，静
置沉积，上层清液即为柠檬酸溶液，用4%活性炭脱色26min，则得柠檬酸溶液。
实施例5
本实施例提供的鱼皮胶原自组装成纤维的方法，包括如下步骤：
（1）提取鱼皮胶原粉；
（2）将所述步骤（1）中的鱼皮胶原粉溶解于柠檬酸溶液中，所述鱼皮胶原粉溶解于
0.4mol/L柠檬酸溶液中，溶解46h，制成5mg/mL的胶原溶液；
（3）对所述步骤（2）中的混合液进行离心，取上清液，离心条件为2400r/min，离心时间
为23min；
（4）将所述步骤（3）中的上清液与醋酸缓冲液在冰浴中混合，搅拌均匀，调节溶液PH，所
述醋酸缓冲液为0.3mol/L的醋酸-醋酸钠缓冲液，所述上清液与醋酸缓冲液体积比为2：1；
（5）将所述步骤（4）中的混合液在水浴锅中水浴，即得自组装体胶原纤维，所述水浴温
度为27℃，水浴时间为23h。
其中，所述鱼皮胶原粉的制备方法包括如下步骤：
（1）取新鲜鱼皮清洗，除杂；
（2）取清洗后的鱼皮原料用浓度为0.22mol/L的氢氧化钾溶液在13℃条件下浸泡5h，所
加入的氢氧化钾溶液与鱼皮原料的体积重量比为17∶1，在浸泡过程中，每隔3h，更换浸泡用
氢氧化钾溶液2次；浸泡完毕后，清洗，过滤；清洗后向鱼皮原料中加入有机溶剂浸泡3h，加
清水，使鱼皮原料与有机溶剂的质量体积百分比为8％；
（3）取所述步骤（2）所得原料混合液，加入浓度为1.48mol/L的醋酸溶液在13℃的条件
下进行溶胀处理19h，所加入的醋酸溶液溶液与原料混合液的体积重量比为12∶1；然后在25
℃条件下冻结9h；冻结完毕后，加入适量的0.25mol/L的醋酸溶液进行打浆破碎，获得粒径
3mm的颗粒料浆；
（4）向所述步骤（3）中的颗粒料浆中加入2.56mol/L的醋酸溶液进行提取，所加入的醋
酸溶液与颗粒料浆的体积重量比为17∶1，提取温度13℃，提取时间为37h；提取完毕后，以63
目纱网过滤，得提取液；向滤渣中加醋酸溶液，按上述操作重复提取1次，得提取液和滤渣，
向提取液中加入1.9mol/L氯化钠溶液进行盐析沉淀，沉淀干燥后即得鱼皮胶原粉。
其中，所述柠檬酸溶液的制备方法包括如下步骤：
（1）质料过滤除杂：制备橘汁，用压滤机压滤，对橘汁过滤除杂，得橘汁酸水；
（2）中和：把橘汁酸水加热至65℃，逐步向其掺加碳酸钙乳浆，持续加热3h，初温控制在
6℃左右，最终可升高到98℃，至溶液呈青绿色时，即表明已完结中和，然后静置沉淀，所得
沉淀即为柠檬酸钙；
（3）除盐：所得柠檬酸钙富含盐分，用清水洗刷，加热至63℃，重复3次，直至盐分除净停
止，干燥得柠檬酸钙浆液，备用；
（4）酸解脱色：将柠檬酸钙浆液加热至67℃，掺加质量分数为22 %的盐酸，加热2小时，
静置沉积，上层清液即为柠檬酸溶液，用4%活性炭脱色24min，则得柠檬酸溶液。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述
特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影
响本发明的实质内容。