胶原蛋白行业研究报告：胶原新生，千亿赛道未

作者：王韵壹、李英、熊慧卿

　　1 胶原蛋白的构造和制备工艺

　　1.1 胶原蛋白的生物学构造

　　胶原蛋白是由动物的成纤细胞合成的一种生物高分子，是一种白色、不透明、无支链的纤维型蛋白质。胶原蛋白富含人体需要的甘氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸等氨基酸，其中甘氨酸含量占到将近1/3，而羟赖氨酸和羟脯氨酸是其他蛋白质缺乏的成分。胶原蛋白最普遍的结构特征是三螺旋结构。胶原蛋白在结构上由三条a链多肽组成，每一条胶原链都是左手螺旋构型，三条相互独立的胶原蛋白肽链依靠甘氨酸之间形成的氢键维系三股螺旋相互缠绕的结构，使其分子结构非常稳定，并且具有低免疫原性和良好的生物相容性等。众多胶原蛋白大分子又可彼此并排形成纤维互相交联的结构，使最终产物具备较高机械强度。

　　胶原蛋白具备高拉伸强度、生物降解性能、低抗原活性、低刺激性、低细胞毒性以及作为人工器官骨架或创伤敷料时促进细胞生长、促进细胞粘附、与新生细胞和组织协同修复创伤等特性，这让胶原成为一种适用范围广泛的生物医用材料，目前已应用在敷料、人工器官再生医学、组织工程、生物护肤等领域。

　　胶原蛋白广泛分布于人体的结缔组织中，如皮肤、软骨和骨、肌腱、韧带、角膜、器官被膜、硬脑膜等，是哺乳动物体内含量最丰富、分布最广的一种蛋白质，约占哺乳动物总蛋白的三分之一。一个成年人的身体内约有3公斤胶原蛋白，主要存在于人体皮肤、骨骼、眼睛、牙齿、肌腱、内脏（包括心、胃、肠、血管）等部位，其功能是维持皮肤和组织器官的形态和结构，也是修复各损伤组织的重要原料物质。在人体皮肤成分中，有70%是由胶原蛋白所组成。在显微镜下观察发现，胶原约占真皮结缔组织的95%；人体正常骨骼中含有80%的胶原；肌腱组织中胶原含量高达85%（以脱脂后的干重计）。

胶原蛋白行业研究报告：胶原新生，千亿赛道未

　　根据胶原蛋白结构，可以分为纤维胶原、基膜胶原、微纤维胶原、锚定胶原、六边网状胶原、非纤维胶原、跨膜胶原等。根据它们在体内的分布和功能特点，可以将胶原分成间质胶原、基底膜胶原和细胞外周胶原。间质型胶原蛋白分子占整个机体胶原的绝大部分，包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型胶原蛋白分子，Ⅰ型胶原蛋白主要分布于皮肤、肌腱等组织，也是水产品加工废弃物（皮、骨和鳞）含量最多的蛋白质，占全部胶原蛋白含量的80%～90%左右，在医学上的应用最为广泛；Ⅱ型胶原蛋白由软骨细胞产生，主要存在于软骨组织比如鼻子、肋骨、喉头、气管等部位；III型胶原蛋白主要在需要伸展的组织像子宫、肺、动脉和肾中广泛分布，具有极大的扩张力，约占人体胶原的5%- 20%，在婴儿身体中的含量极高。基底膜胶原蛋白通常是指Ⅳ型胶原蛋白，其主要分布于基底膜。细胞外周胶原蛋白通常中指Ⅴ型胶原蛋白，在结缔组织中大量存在。

　　1.2 胶原蛋白的制备工艺

　　胶原蛋白可分为重组胶原蛋白和动物源胶原蛋白,目前市场上主流的胶原蛋白提取制备方法有两种：基因重组法和动物源提取法。根据不同的技术路径，所获得的胶原蛋白种类也不相同。重组胶原蛋白由基因工程重组合成，其原料是单细胞蛋白、酵母等，其水溶性较好，无病毒传染风险和排异反应。而动物源性胶原蛋白从动物组织中提取，其原料是牛腱，猪皮等动物组织，无水溶性且存在病毒传染风险和排异反应。

　　1.2.1动物源提取法

　　动物源提取法是指通过酸法、碱法、酶法等方式从动物肌腱、皮肤等组织中来提取胶原蛋白。动物源提取法的过程可大致分为处理、溶出和纯化 3 个步骤。1）处理：动物组织的去脂、切片、清洗、消毒和粉碎等；2）溶出：添加蛋白酶、酸性介质进行反应；3）纯化：盐析、透析纯化等工艺。

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　　酶解法主要是利用蛋白酶限制性地切割胶原蛋白的末端肽，剩余的主体部分则可溶于中性或酸性溶液中，最终提取出酶溶性胶原蛋白。其中，胃蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶均是提取胶原蛋白的常用酶。酶解法是快速获得高品质胶原蛋白的有效途径，蛋白酶的加入可显著提高胶原蛋白的得率，酶溶性胶原蛋白不仅保留了酸溶性胶原蛋白完整的三螺旋结构及特有的生物活性，而且缩短了反应时间，获得的胶原纯度高、理化性质较好，用于高附加值产品的开发。