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一般是白色、透明的粉狀物，分子呈細長的棒狀，相對分子質量從約2kD至300kD不等。膠原蛋白具有很強的延伸力，不溶于冷水、稀酸、稀堿溶液，具有良好的保水性和乳化性。膠原蛋白不易被一般的蛋白酶水解，但能被動物膠原酶斷裂，斷裂的碎片自動變性，可被普通蛋白酶水解。當環境pH為酸性時，膠原的變性溫度為38~39℃。

膠原蛋白是一種兩性電解質，這取決于兩個因素，其一，膠原每個肽鏈具有許多酸性或堿性的側基；其二，每個肽鏈的兩端有α-羧基和α-氨基，都具有接受或給予質子的能力，它們可在特定的pH值范圍內，解離產生正電荷或負電荷，換句話說，隨著介質的pH值，不同膠原即成為帶有許多正電荷或負電荷的離子。膠原肽鏈側基的pKa值與其組成氨基酸側基的pKa值略有不同，這是由于在蛋白質分子中受到鄰近電荷的影響所造成的。等電點是7.5~7.8，呈現出偏堿性，因為膠原的肽鏈中堿性氨基酸比酸性氨基酸多一點。由于是高分子，在水溶液中具有膠體性質和一定粘度，粘度在等電點時最低，而且溫度越低，粘度越大。