第一节行业概述

一、胶原蛋白定义

胶原蛋白广泛存在于动物的皮、骨、腱、膜等结缔组织中，目前胶原蛋白原料来源主要包括陆源性畜禽(猪、牛居多)皮骨、淡水鱼鱼皮、鱼鳞以及深海鱼皮。我国每年在畜禽屠宰中产生大量骨骼，尤以牛骨骼为多，但开发利用率较低，主要制成骨粉，用做饲料添加剂。成年牛骨的含量比较恒定，占总体重的15%~20%。牛骨骼主要由蛋白质和钙质组成网状结构，形成管状，管内充满骨髓，富含人体所需的营养物质。新鲜牛骨中蛋白质含量占11%～~15%，脂肪含量占10%~15%，水份含量占50%~56%，同时还含有多糖、钙、磷、维生素等多种营养素，蛋门质中以胶原蛋自为主，约占总蛋白质量的70%~80%,是提取胶原蛋白的首选原料。

二、胶原蛋白的自制提取方法

目前主流的胶原蛋白提取和制备方法包括动物源提取和基因工程法两大类。其中动物源提取相对成熟，但存在一定限制。动物源胶原蛋白的提取在过去已有诸多研究，主要通过酸法和酶法进行产业化制备，成本相对更低，但同时具备一定局限性即存在动物源疾病感染风险；异体胶原蛋白可能导致免疫排斥或过敏反应；产能限制；提取物往往是不同分子量胶原蛋白的混合物，纯度难以把控，延伸应用受限。以基因工程技术生产重组胶原蛋白为目前学界及业界研究的重点。重组胶原蛋白是通过基因工程技术，将人体胶原蛋白基因进行特定序列设计、酶切和拼接、连接载体后转入工程细胞，通过发酵表达生产胶原蛋白。该方法得到的产物具有安全性好、加工性强、质量稳定等优点，但技术难点在于如何实现菌种、酵种的高密度表达、保证生物活性以及对重组蛋白的分离纯化。现阶段仅有少数企业能够通过基因工程技术量产，代表企业有巨子生物（主要生产重组人源I型胶原）和锦波生物（主要生产重组人源III型胶原）。

1、动物源提取法

动物源胶原蛋白主要通过热水提取法、酸法提取、碱法提取、酶法提取、复合法等方式获得，其中酸法和酶法为主要的产业化制备方法。

（1）、酶解法

酶解法是快速获得高品质胶原蛋白的有效途径。通过特定的酶有选择性地切断肽键，去除非螺旋区，则规则螺旋区的胶原便可溶解在溶液中，从而得到纯度较高、保持完整三螺旋结构的胶原，具有理化性质稳定、反应时间短等优点，但仍存在疾病传染、移植排异反应等风险。

（2）、酸提法

酸提法成本低，具备较高经济价值，为常用提取方式之一。样品在经过前期除脂、除杂蛋白后，将其置于低离子强度的酸性介质中，破坏胶原蛋白分子之间的盐键、Schiff碱，再通过盐析、透析等步骤得到酸溶性胶原蛋白。主要优点在于三螺旋结构完整、成纤维性能佳、能保持较好的生物学特性，且成本较低，但存在免疫原性风险较高、纯度难以控制、提取时间长、产率较低等问题。

（3）、其他方法

热水提法、碱法、盐法提取方式效果不理想，但可通过多种提取方式复合使用改善效果。热水提法在高温下会导致胶原蛋白失去活性，应用价值低；碱提法得到的胶原蛋白分子质量较低、含量较少，且水解严重；盐法提取的胶原蛋白构象不稳定。但通过将这些提取方式复合使用，例如酸酶复合法、酶酶复合法，可达到优化提取率、缩短提取时间等效果。

从动物源来看，目前鱼胶原、牛胶原及猪胶原提取工艺较为成熟。常见的动物胶原有鱼胶原、禽类胶原、牛胶原、猪胶原、同种异体动物胶原等等。海洋生物胶原蛋白作为新兴研究热点，具有安全性高、易于提取的优点，但由于溯源性等问题，多用于食品、化妆品领域，极少作为医用胶原使用。哺乳动物中，牛类是最主要的材料来源，牛胶原相容性好、材质柔软，但可能存在疯牛症的潜在危机，国家对牛原料管控严格。猪胶原也是重要来源之一，优点是相容性好、稳定性高、不易发生形变、有利于细胞增殖，缺点是存在口蹄疫疾病危机。从具体部位来看，牛肌腱、牛骨、猪皮应用最为广泛。动物源胶原的提取主要有4个来源：肌腱组织、皮肤组织、小肠组织、软骨组织，不同组织可提取不同类型的胶原蛋白。从牛肌腱、牛骨、猪皮中提取的是I型胶原，提取技术较为成熟，为业内普遍采用的生产技术。小肠组织所含的胶原成分比较复杂，I型和III型共同存在，提取难度较大。软骨组织中主要含有II型胶原，但由于其致密的纤维结构难以提取，在提取过程中需要剔除I型胶原污染，纯化步骤复杂，目前也尚未形成较好的规模化提取工艺。

2、基因工程技术法

基因工程技术，可以实现多种人源蛋白的高效体外表达，有助于人源蛋白的产业化生产，此外，通过基因重组、化学修饰等生物技术手段可以有效提高各类人源蛋白制品的安全性和有效性。基因工程生产的重组人源胶原蛋白，是将人体胶原蛋白基因进行特定序列设计、酶切和拼接、连接载体后转入工程细胞，通过发酵表达生产的胶原蛋白及其类似物的技术。重组胶原蛋白的工业化生产主要采用大肠杆菌、酵母等微生物发酵。通过基因工程生产重组人源性胶原蛋白主要涉及到大肠杆菌、酵母、昆虫细胞、转基因作物等不同表达体系，其中，动物细胞表达体系成本高昂、周期长，转基因作物提取、纯化胶原技术难度大、成本高、产率极低，故目前可进入工业化生产或已商品化的重组胶原蛋白主要采用基于大肠杆菌、酵母等微生物发酵的技术。目前国内生产和研究重组胶原蛋白厂商包括陕西巨子生物、山西锦波、江山聚源、江苏创健、暨源生物等。

第二节胶原蛋白行业的产业链

一、胶原蛋白上游产业

胶原蛋白产业的上游行业主要是畜牧业、渔业等。

上游畜牧业、渔业产能不断扩大，产品质量的不断提高直接提高了胶原蛋白行业原材料的供给量和质量，为胶原蛋白行业快速发展奠定了坚实基础。胶原蛋白行业产业链如下图所示：

图表1：胶原蛋白行业上下游产业

二、胶原蛋白下游产业

下游应用场景广泛。包括以胶原蛋白为成分，应用于医药、化妆品、食品、保健品、化工、饲料等领域的企业。

1、胶原在医药领域中的应用

胶原的三股螺旋结构决定了胶原具有良好的生物力学性能，胶原的生物来源特性和同类胶原在种属之间的高相似性决定了胶原具有良好的生物相容性，胶原材料无论是在被吸收前作为形成新组织的骨架，还是被吸收同化进入宿主，成为宿主组织的一部分，都与细胞周围的基质有着良好的相互作用，表现出相互影响的协调性，并成为细胞与组织正常生理功能整体的一部分。

（1）、创面敷料

胶原能促进细胞生长，将角质形成细胞分别在胶原、明胶和水解胶原蛋白底物上培养时，用显微镜观察培养16小时后的细胞增殖情况，结果显示，胶原具有明显促进角质形成细胞生长的作用，细胞密度明显大于其他样品。胶原不仅能促进细胞的分裂增殖，而且对维持细胞的分裂机能也有效果。

胶原作为创面敷料具有黏附性好、适于肉芽组织和上皮细胞形成、减小伤口挛缩和抗原反应、止血性能好、具备类似真皮的物理形态结构和可适度交联及被组织吸收等优点，可用于烧伤、外力所致的伤口、腿部溃疡和褥疮等的治疗。

（2）、止血材料

胶原止血剂在治疗细胞组织器官如肝或脾的创伤止血方面效果更明显。由于这些组织一般缺乏结缔组织的支持，在出血、渗出、细胞表面的修复过程中，十分需要纤维蛋白构架维持稳定。

胶原蛋白海绵和微晶胶原止血剂已成功用于粘牙龈手术上颚等部位的止血，还可用于血管嫁接、局部肝切除，脑、胰、肝和肾伤口的止血。在应用中，胶原蛋白快速止血绷带能在10至15秒内止住动脉流血，在急救中特别有效，而常规情况下急救止血除向伤口施压以外没有更有效的方法，该等功效让此类产品作为急救材料，在紧急事件或军事医疗场景具有良好的应用前景。

（3）、注射填充材料

可溶性胶原溶液用于面部整形美容时须具备一定的可塑性和弹性，在常温是凝胶状液体，被注射到体内会转变为半固态的胶体。除了应用于矫正各种皮肤缺陷之外，还可用于食管括约肌、声带的修复、牙周疾病方面的治疗。

（4）、药物载体

早在20世纪80年代，胶原就被用于抗生素药物（如庆大霉素）的局部释放载体，且已实现了商业化。目前，常用的胶原药物载体系统主要包括眼科用的胶原罩、烧伤和创伤科用的胶原海绵、用于基因释放的微球以及透皮释放的控制材料等。

2、胶原在皮肤护理中的应用

天然胶原具有促进组织生长愈合、保水、美白、滋养皮肤等功效，因此天然胶原被广泛应用于护肤品及美容行业中。

胶原蛋白还能抑制黑色素的产生，达到美白的功效。皮肤中酪氨酸被含铜的酪氨酸酶催化成多巴，多巴再通过重排或者氧化还原形成黑色素类物质。胶原可以通过酪氨酸残基竞争与酪氨酸酶的活性中心结合，减少多巴的生成，抑制黑色素的形成。或者通过螯合铜离子，使酪氨酸酶失活，减少黑色素的沉积，从而达到美白的作用。

医美场景下，医用胶原（目前主要是动物源胶原蛋白）注射到凹陷性皮肤缺损后不仅可起支撑填充作用，还能诱导受术者自身组织重建，逐渐生成的新生组织将与周围正常皮肤共同协同实现局部矫形作用，整形美容外科将胶原蛋白注射于真皮层则可用来消除较深的皱纹皱褶。

3、胶原在食品中的应用

胶原在食品领域中的主要应用是人造胶原肠衣，与天然肠衣相似，都具有良好的透气性和透明度，可食用且有较好口感。人造胶原肠衣还具有厚度均匀、拉伸强度高、稳定性强、氨基酸含量高等优点，同时在运输过程中节省空间、节约成本，与塑料肠衣及纤维素肠衣比较具有明显的优势，因此人造胶原肠衣在肠衣市场逐渐占据优势地位。

第三节胶原蛋白的市场规模

胶原蛋白有良好生物相容性，并可促进细胞生长及粘附、协同修复创伤，已广泛应用于在皮肤、组织工程、再生医学、医疗美容等方面，海外市场发展成熟，国内市场有望快速增长。

一、全球市场

全球胶原蛋白行业近年来稳步发展，增速高于全球经济增速。数据显示，年全球胶原蛋白市场规模将达到亿美元左右，预计年达到亿美元，-年年均复合增长率将达到5.5%，市场增长态势较为良好。年全球胶原蛋白市场规模达.56亿美元，医疗健康、食品饮料、护肤品应用领域占比分别为50%/31%/13%（GrandViewReaserch）。

图表2：-年全球胶原蛋白市场规模

二、中国市场

随着国家政策对医疗器械行业的大力支持、居民收入水平的提高和医疗美容市场的蓬勃发展，我国胶原蛋白市场快速成长。伴随着医疗器械网络销售相关监管政策的落地，各地医疗条件的改善及人均医疗卫生支出的提高，医院各科室和医疗美容机构及其他领域的应用将会更加广阔。

中国胶原蛋白市场规模增速显著高于全球市场增速。年中国胶原蛋白的市场规模增长至10.15亿美元，约占全球市场的6.42%；而到年，中国胶原蛋白的市场规模预计将达到16亿美元，约占全球市场的7%，-年年平均复合增长率高于全球的市场增速。

图表3：-年中国胶原蛋白市场规模分析

医疗健康领域将成为我国未来胶原蛋白产业市场增长的主要驱动力，年医疗健康领域市场规模在市场总规模中的占比为48%。

第三节行业发展前景

胶原蛋白含有多种氨基酸，包括特有的羟脯氨酸和羟赖氨酸，羟赖氨酸是人体关节软骨组织必需的物质基础，人体无法合成，需要从食物中补充。在欧美等国家，胶原蛋白已成为人们非常喜爱的大众化食品。在亚洲，中国和日本自古以来就有食用肉皮冻、鱼鳞膏的习惯，补充胶原蛋白历史悠久。特别是在日本，胶原蛋白作为常用的食品添加剂，已形成巨大的市场。

在国内，随着“健康中国”战略的提出，居民养生保健意识进一步提高，对于含有胶原蛋白成分的保健食品的需求也不断增加。根据原国家食品药品监督管理总局数据显示，共计有种以胶原蛋白为主的保健品，以蛋白粉、片剂、胶囊为主，蛋白饮料相对较少；通过注册备案的进口保健食品共有8种，其中胶囊5种，蛋白饮料3种。基于我国庞大的人口基数和广阔的食品市场，开发含有胶原蛋白的食品将是胶原蛋白产业的一个重要方向，含有胶原蛋白的低脂高蛋白类保健食品也会越来越受到大众的喜爱。

随着国家把创新提升至国家战略，把发展“生物基新材料”作为重要的支持项目，胶原蛋白产业正吸引着越来越多的参与者，在资本、技术及市场的共同作用下，该产业正快速发展，胶原蛋白也成为继玻尿酸之后又一运用前景极好的生物活性物质。在国家层面，胶原蛋白作为一类重要的生物新材料，已被列入国家“十四五”重点计划和重点专项。在以“内循环为主体，促进国际国内双循环”的经济大背景下，民族品牌将崛起，胶原蛋白相关产品在医疗、保健、护肤等领域将迎来巨大的发展。

第四节胶原蛋白产业亟待解决的问题

一、规范胶原蛋白的命名

胶原蛋白的原料来源有很多种，包括海洋鱼皮、陆生动物皮肤和骨骼等。市面上胶原蛋白产品的平均分子量也千差万别，从几千到几万不等。这些产品均属于胶原蛋白范畴，但其应用领域不尽相同，未能采用合适的细分标准来对产品进行界定。另外，生产工艺过程中有超过50℃的酶解工艺，产品即属于“肽类制品”范畴，但胶原蛋白这一概念已经被消费者和下游企业所接受和熟悉，不少企业仍坚持沿用胶原蛋白的名称。因此，行业内一直没能形成对胶原蛋白产品的统一定义与界定，亟需制定相关胶原蛋白产品界定标准，进一步区分“胶原”“胶原蛋白”和“胶原蛋白肽”等名称，使胶原蛋白产品符合其自身的科学定义。

国家药监局近年来已经逐步开展我国胶原蛋白产业标准化工作。年，将重组人胶原蛋白列入医疗器械新材料监督科学课题的重点内容，积极推动相关质量安全评价、审批要求、术语命名等标准的制定。年3月，发布了《重组胶原蛋白生物材料命名指导原则》，对重组胶原的命名给出了规范；接着又制定了《重组胶原蛋白医疗产品分类界定原则》，根据重组胶原蛋白产品的预期用途、作用机制等进行有效界定，并鼓励胶原蛋白新型生物材料研发创新，推动相关应用领域高质量发展。

二、建立中国的胶原标准

目前，胶原蛋白含量的检测方法种类较多，但并没有特异性的检测方法。现行国家标准中采用凯氏定氮法检测胶原蛋白总量，实际生产研究过程中常用分光光度法、双缩脲法等，但所测定的值仅代表样品中总蛋白的含量或者肽键的含量，不能精确表达胶原蛋白的含量。羟脯氨酸是胶原蛋白的特异性氨基酸，含量稳定，可以通过检测样品中羟脯氨酸的含量再乘以胶原蛋白换算系数，从而得到胶原蛋白的含量，这种方法更为可靠。羟脯氨酸含量一般采用比色法、高效液相色谱法和氨基酸分析法，但测定过程中的影响因素较多，需要严格控制实验条件。近年来，采用天狼星红染色法测定胶原蛋白的含量比较准确方便，但是成本较高。综上所述，整个行业对胶原蛋白含量和来源的检测比较困难，没有直接测定方法，需要开发新的检测方法以及制定完善胶原蛋白检测标准，这对于提高胶原蛋白产品质量和规范市场秩序具有重大的指导意义。

胶原的结构、纯度等各项性能直接影响着其预期应用的质量和安全性。然而，目前还没有系统的胶原类产品表征和质量评价体系，相关标准、指南的制定远远滞后于产业发展的步伐。不同动物源材料、不同组织或是不同提取工艺获得的胶原最终在高级结构方面是否有区别，通过不同工艺提取的胶原纯度以及各项杂质含量等都需要开发更好的检测方法。为此，行业必须加紧形成共识，制定更高的行业标准，特别是发展较好的大企业要考虑行业发展的整体利益，做好顶层设计。作为新生行业，胶原蛋白行业的健康发展离不开政策支持和企业共同参与，只有促进行业与科技界、监管层的良性互动，才能为行业的快速、健康发展提供有力支撑。

二、完善胶原蛋白产业链

虽然国内胶原蛋白产业体量庞大，发展迅速，但发展质量层次不高，市场并没有完全细分。作为一个复合型产业，胶原蛋白产业包含多个产业环节和链条，完善产业链对营造可持续发展的胶原蛋白产业至关重要。胶原蛋白产业上游由制备胶原蛋白所需的原料供应商组成，中游生产胶原蛋白原料，下游将胶原蛋白应用至各个领域。目前产业的发展主要受制于上游的高成本以及产能瓶颈，当前国内胶原蛋白原料价格高达20－40万元/千克。因此，降低胶原蛋白生产成本、扩大产能，有助于推动整个产业链更好的发展，国内已有部分企业可同时覆盖中下游，生产胶原蛋白原料并应用到终端产品中。在国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局下，胶原蛋白产业有望成为未来新兴优势产业链，并迅速催生各种不同的运用场景，从而大大促进胶原蛋白产业的发展。