明胶的分子结构源于其前体——胶原蛋白的水解产物，其结构特点

1. 基本组成单元

明胶主要由多肽链构成，这些多肽链来源于胶原蛋白的部分水解。胶原蛋白的原始结构是三条α-链（多肽链）形成的三股螺旋结构，富含以下氨基酸：

  • 甘氨酸（Glycine）：约占1/3，位于螺旋内部，因其小侧链允许紧密堆积。
  • 脯氨酸（Proline）和羟脯氨酸（Hydroxyproline）：约占20%，提供刚性并稳定螺旋结构。

水解后，胶原的三股螺旋被部分破坏，形成更短的多肽链，但仍保留大量Gly-Pro-Hyp的重复序列（Gly-X-Y，X常为Pro，Y常为Hyp）。

<img src=”https://sda-gelatin.com/wp-content/uploads/2023/10/猪明胶-6-scaled.jpg”>

2. 分子结构形式

  • 无序多肽链网络：
    明胶的分子结构是松散、无规卷曲的多肽链（分子量约1万–25万Da），通过以下作用力形成动态网络：
  • 氢键（羟基、氨基、羧基间）。
  • 疏水相互作用（脯氨酸等非极性侧链）。
  • 范德华力。
  • 部分螺旋残留：
    某些区域可能保留微弱的类胶原螺旋结构（尤其低温时），但整体呈无序状态。

3. 凝胶形成的结构基础

当明胶溶于热水后冷却时，多肽链通过以下过程形成三维网状凝胶：

  1. 物理交联：部分链段重新排列，形成局部螺旋结构（类似胶原的微区）。
  2. 氢键重组：冷却时氢键稳定化，固定网络节点。
  3. 水分子包裹：网络间隙通过氢键束缚大量水分子，形成半固态凝胶。

4. 结构与功能的关联

  • 温度敏感性：加热破坏氢键使凝胶熔化，冷却后重组。
  • 分子量分布：水解程度影响链长，进而决定凝胶强度（长链更易交联）。
  • 氨基酸组成：高羟脯氨酸含量增强氢键，提高凝胶稳定性。

明胶的分子结构本质是胶原蛋白水解后的多肽片段网络，其无序性与局部有序性共存，通过动态物理交联实现独特的胶凝性能。这种结构特性使其广泛应用于食品、医药和工业领域。

明胶也是食品，药品工业用途广泛的存在。

<figure class=”wp-block-table”><table><tbody><tr><td>界面特性</td></tr><tr><td>明胶的界面反应受到亲水、疏水分子以及它们的界面的影响。这些属性决定了明胶的特性，例如泡沫和乳液的稳定性、粘结性能能和溶解度。</td></tr><tr><td>两性表现</td></tr><tr><td>由于许多氨基酸的侧链上都带有离子团，蛋白质也随之带有不同的电荷。因此，根据内部的氨基酸组成，每种蛋白质都呈现出不同的电荷分布。这一属性也受到酸碱值的影响。</td></tr><tr><td>在等电点（isoelectric point, IEP）时，分子内部含有的正负电荷相等，因而呈现电中性。天然胶原蛋白等电点的酸碱值通常在9左右。</td></tr><tr><td>明胶是由局部水解的胶原蛋白制成的。使用酸处理生产的A型明胶的等电点约在8到9之间。碱处理生产的明胶（B型）的等电点则在4.8到5.4之间。该差异是由于谷氨酰胺和天冬酰胺在原材料的碱预处理过程中部分脱氨基产生的谷氨酸与天冬氨酸导致的。</td></tr><tr><td>等电点在明胶的应用中十分重要。最终产品的酸碱值越接近明胶的等电点，出现浑浊或沉淀的可能性就越高。</td></tr></tbody></table></figure>

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