胶原蛋白是一种白色、无支链的纤维状蛋白,是细胞外间质蛋白质的主要成分,占人体总蛋白质的25%到30%。
按胶原蛋白来源划分,可分为天然胶原蛋白和人工合成的胶原蛋白,后者以重组类人胶原蛋白为主,而重组类人胶原蛋白又可分为重组类人Ⅰ型胶原蛋白、重组类人Ⅱ型胶原蛋白、重组类人Ⅲ型胶原蛋白等;
按功能及其构成组织的结构特点划分,可分为成纤维胶原、成网状结构胶原、位于纤维表面的纤维相关胶原、成串珠丝胶原、成基底膜固定纤维胶原、具有跨膜结构胶原、新发现的胶原以及具有三螺旋结构域而未被定义的胶原的相关蛋白;
按其在体内行使的功能划分,胶原蛋白分为纤维状的胶原蛋白和非纤维状的胶原蛋白两类。在人体的28种胶原蛋白中,含量最多的几种胶原蛋白亚型都是纤维类胶原,比如Ⅰ型胶原在骨、跟腱、皮肤(成人)、血管壁中含量丰富;Ⅱ型胶原在透明软骨中含量丰富;Ⅲ型胶原在皮肤(婴儿)、血管内膜、子宫壁、肠道中含量丰富;Ⅳ型在晶状体中含量丰富;Ⅴ型主要分布在皮肤和血管壁中。
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。
目前,工业上主要通过动物组织提取和基因工程两种方法生产胶原蛋白,基于基因工程技术的重组胶原蛋白能更好避免动物源病毒感染风险,但动物源胶原蛋白凭借较低生产成本,仍占据主要地位。
胶原蛋白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,可分为天然胶原和重组胶原原料;下游应用场景广泛,包含医疗、食品/保健品、化妆品、医美、化工、饲料等领域。
据显示: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191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。
通常动物源胶原蛋白是从动物的组织中浸提而来,主要有三种类型。第一是从肌腱组织中浸提,比如牛蹄筋和猪蹄筋;第二是从皮肤组织中浸提,比如猪皮、牛皮和鱼皮,其中鱼类生长在污染较少的海域,相较于在陆地的猪牛来说,鱼胶原蛋白更安全,猪皮因为易得、易制作、廉价的特点最先实现产业化;第三是从小肠组织中浸提,比如牛小肠和猪小肠,主要应用在医美行业。
类人胶原蛋白技术是通过基因重组和生物工程技术得到的胶原蛋白,在结构及特性方面同人体自身胶原蛋白极为相似故命名为类人胶原蛋白。类人胶原蛋白是基于人胶原蛋白的特征和主要功能序列,重新优化设计基因序列,将其导入表达生物,使之产生具有人胶原蛋白特征的蛋白质。利用基因工程技术,可以选择不同的宿主细胞,如转基因植物、昆虫细胞、细菌和酵母细胞等生产重组人胶原蛋白和明胶,根据不同的宿主细胞,主要分为动植物表达重组人胶原蛋白和微生物重组人胶原蛋白。