碳酸钙是自然界中含量丰富的生物矿物质。碳酸钙晶体能够形成独特的有机-无机复合物,启发科学家们制备不同形态和性质的碳酸钙晶体,并通过模拟生物矿化过程探索碳酸钙矿物形成机制。本研究利用壳聚糖凝胶作为基底膜,加入酪蛋白酸钠（NaCas）到矿化体系以影响碳酸钙的结晶过程。结果表明,无论是否存在壳聚糖,NaCas都能诱导碳酸钙的方解石晶体从菱形体到花生状发生变化,并形成粗糙表面。在此基础上,利用SEM,XRD,FTIR和TGA等技术,研究了NaCas引起的碳酸钙形态变化的机理,发现NaCas对碳酸钙的形态有着显著影响。随着NaCas浓度的增加,碳酸钙晶体形貌由菱形体相继变为梭状、花生状、汉堡状,最后变成不完全的类球状。XRD结果显示碳酸钙的晶型没有变化,始终为方解石,只是特征峰高有所下降。利用热力学重量分析（TGA）和傅里叶变换红外（FTIR）光谱技术,分析了对应于NaCas的蛋白质分解范围的质量损失和蛋白质二级结构在1600cm^-1和1700cm^-1之间的特征峰,表明NaCas参与反应并最终包含在晶体中。然后,探究了Mg²⁺和NaCas的共同作用对于碳酸钙晶体的影响。Mg²⁺单独加入能使碳酸钙晶体的形貌变为梭形。当同时加入NaCas和Mg²⁺时,在较低浓度的NaCas作用下,就能使碳酸钙晶体的形貌出现花生状-汉堡状-不完全球状的转变趋势。本研究发现,Mg²⁺可能通过影响NaCas的聚集和自组装,从而增加NaCas胶束的尺寸。尽管NaCas胶束或纯碳酸钙颗粒表面呈负电荷,但NaCas胶束的表面电荷低于碳酸钙颗粒。当加入Mg²⁺离子时,碳酸钙晶体的表面正电荷增加了。但整体上说,相较于纯碳酸钙而言,NaCas和Mg²⁺的共同加入,仍然降低了碳酸钙晶体的表面电荷。总之,本研究发现NaCas和Mg²⁺直接参与碳酸钙矿化。碳酸钙晶体的形态受到NaCas浓度的显著影响。NaCas的二级结构和NaCas胶束的大小在碳酸钙形态建构过程中起着重要作用。Mg²⁺可以直接影响碳酸钙晶体的矿化;也可以通过影响NaCas胶束的大小,间接地影响NaCas从而辅助碳酸钙矿化。该过程类似于在各种矿物蛋白和离子控制下的体内生物矿化。