膠原蛋白產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)的研究

張智武 夏偉 胡張捷

膠原蛋白（collagen）是一種白色、無(wú)支鏈的纖維狀蛋白，是細(xì)胞外間質(zhì)蛋白質(zhì)的主要成分，占人體總蛋白質(zhì)的25%-30%。膠原蛋白由三條多肽鏈組成，每一條多肽鏈都是左手螺旋構(gòu)型，三條左手螺旋鏈相互纏繞成右手螺旋結(jié)構(gòu)。膠原蛋白的螺旋區(qū)域是由（Gly-X-Y）n重復(fù)排列的三聚體結(jié)構(gòu)組成，Gly即為甘氨酸，X通常是脯氨酸較多，Y通常是羥脯氨酸較多，該結(jié)構(gòu)可以確保膠原蛋白良好的穩(wěn)定性。

特殊的結(jié)構(gòu)性質(zhì)使膠原蛋白具備低免疫原性，可以促進(jìn)細(xì)胞增長(zhǎng)和組織修復(fù)，并且具有比高分子合成材料更高的生物相容性和生物可降解性，被廣泛應(yīng)用于食品、保健品、化妝品、醫(yī)療等行業(yè)，市場(chǎng)需求也不斷增加。我國(guó)膠原蛋白行業(yè)起步相對(duì)較晚，但年增長(zhǎng)率高于全球增長(zhǎng)速度，未來(lái)10年，膠原蛋白作為一種新興的生物材料，在政府、技術(shù)、資本與市場(chǎng)的共同作用下，行業(yè)必將迎來(lái)更加蓬勃的發(fā)展，預(yù)計(jì)可形成年產(chǎn)值超5000億元的大產(chǎn)業(yè)。本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外膠原蛋白產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析，進(jìn)一步探討膠原蛋白行業(yè)存在的問(wèn)題，以期推動(dòng)膠原蛋白行業(yè)健康持續(xù)良性發(fā)展。

一、全球膠原蛋白產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況

膠原蛋白產(chǎn)品的研發(fā)使用最早起源于日本，起初常被人們用作食品添加劑，隨著研究的不斷深入，膠原蛋白早已不再單一運(yùn)用于食品行業(yè)，被廣泛用于藥品、化妝品和材料等各領(lǐng)域。近年來(lái)全球膠原蛋白行業(yè)高速發(fā)展，以美國(guó)、歐洲和日本為主的發(fā)達(dá)國(guó)家構(gòu)成第一梯隊(duì)，以中國(guó)、印度為代表的金磚國(guó)家構(gòu)成第二梯隊(duì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年全球膠原蛋白市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到153.56億美元，預(yù)計(jì)到2027年將達(dá)到226.22億美元。這種增長(zhǎng)可以歸因于不斷增加的人口及其在食品、化妝品和醫(yī)學(xué)等方面的需求不斷增長(zhǎng)。醫(yī)療健康是全球膠原蛋白市場(chǎng)最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，占比49.8%;其次是化妝品和食品領(lǐng)域，分別占比12.9%和6.5%。

國(guó)際上通常將專利數(shù)量作為衡量國(guó)家或者企業(yè)創(chuàng)新程度的重要指標(biāo)。截至目前，美國(guó)的膠原蛋白專利量獨(dú)占鰲頭，已公開(kāi)專利量24846件，其中已授權(quán)專利量6452件，約占26%;美國(guó)Warsaw Orthopedic公司共申請(qǐng)102件專利，排名第一。歐洲專利局?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示已公開(kāi)專利9317件，授權(quán)4906件。日本公開(kāi)專利5046件，授權(quán)211件，申請(qǐng)人以膠原蛋白廠商為主。由此可見(jiàn)，各國(guó)在膠原蛋白領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)激烈，美國(guó)已形成巨大的專利優(yōu)勢(shì)，相關(guān)企業(yè)具備核心技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力。

在國(guó)外，膠原蛋白已滲入老百姓生活的各個(gè)方面。日本FANCL、DHC、UTU等公司便膠原蛋白多肽應(yīng)用到美容和營(yíng)養(yǎng)保健食品中，其中膠原蛋白果飲每年的營(yíng)業(yè)額可達(dá)15億美元。法國(guó)羅塞洛公司作為全球最大的明膠和膠原蛋白制造商，在歐洲、北美、南美及亞洲等多地開(kāi)設(shè)生產(chǎn)和研發(fā)中心，開(kāi)發(fā)了口服液、粉末沖劑、糖果、膠囊劑等一系列終端產(chǎn)品。

二、國(guó)內(nèi)膠原蛋白產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況

我國(guó)的膠原蛋白行業(yè)起步較晚，從2005年開(kāi)始興起，逐漸覆蓋食品、化妝品、醫(yī)藥等領(lǐng)域，市場(chǎng)規(guī)模逐漸增大。2019年中國(guó)膠原蛋白的市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)至10億美元，約占全球市場(chǎng)6.40%。與全球膠原蛋白市場(chǎng)分布結(jié)構(gòu)類似，醫(yī)療健康領(lǐng)域約占中國(guó)膠原蛋白市場(chǎng)份額的48%，隨后依次為化妝品、食品以及其他領(lǐng)域。

國(guó)內(nèi)已公開(kāi)膠原蛋白相關(guān)專利18195件，其中發(fā)明專利共16725件，包括發(fā)明授權(quán)專利3990件，約占23.9%，申請(qǐng)人以高等院校機(jī)構(gòu)為主，企業(yè)申請(qǐng)量位居其后，排名第一的四川大學(xué)授權(quán)54件專利。對(duì)比美國(guó)申請(qǐng)專利數(shù)據(jù)可見(jiàn)，我國(guó)膠原蛋白專利數(shù)量存在明顯差距，專利申請(qǐng)偏向大學(xué)等學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，企業(yè)自主研發(fā)基礎(chǔ)較為薄弱，需要進(jìn)一步促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研深度融合，加快知識(shí)產(chǎn)權(quán)成果化，形成創(chuàng)新合力。

從膠原蛋白的來(lái)源分析，2019年中國(guó)天然膠原蛋白的產(chǎn)量規(guī)模已經(jīng)達(dá)到2000噸。首先，哺乳動(dòng)物中的牛類是膠原蛋白的主要來(lái)源，約占三分之一的市場(chǎng)份額，其中崇山生物就是以牛跟腱為原料來(lái)提取天然活性膠原蛋白。其次，海洋生物是目前膠原蛋白來(lái)源的研究熱點(diǎn)，魚膠原成本較低，且沒(méi)有陸生動(dòng)物致病原等，近年來(lái)的市場(chǎng)增長(zhǎng)率逐漸增高。最后，利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)重組膠原蛋白近年來(lái)發(fā)展迅速，國(guó)內(nèi)重組膠原蛋白的需求量正穩(wěn)步增長(zhǎng)，已經(jīng)成功進(jìn)行商業(yè)化開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)，而國(guó)外對(duì)重組膠原蛋白的重視程度相對(duì)較低。相比天然提取的膠原蛋白，重組膠原蛋白避免了動(dòng)物來(lái)源產(chǎn)品所帶來(lái)的高風(fēng)險(xiǎn)和不確定性，但其產(chǎn)量、結(jié)構(gòu)特性和純度仍有提升空間。

三、國(guó)內(nèi)膠原蛋白產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

膠原蛋白含有多種氨基酸，包括特有的羥脯氨酸和羥賴氨酸，羥賴氨酸是人體關(guān)節(jié)軟骨組織必需的物質(zhì)基礎(chǔ)，人體無(wú)法合成，需要從食物中補(bǔ)充。在歐美等國(guó)家，膠原蛋白已成為人們非常喜愛(ài)的大眾化食品。在亞洲，中國(guó)和日本自古以來(lái)就有食用肉皮凍、魚鱗膏的習(xí)慣，補(bǔ)充膠原蛋白歷史悠久。特別是在日本，膠原蛋白作為常用的食品添加劑，已形成巨大的市場(chǎng)。

在國(guó)內(nèi)，隨著“健康中國(guó)”戰(zhàn)略的提出，居民養(yǎng)生保健意識(shí)進(jìn)一步提高，對(duì)于含有膠原蛋白成分的保健食品的需求也不斷增加。根據(jù)原國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，共計(jì)有191種以膠原蛋白為主的保健品，以蛋白粉、片劑、膠囊為主，蛋白飲料相對(duì)較少;通過(guò)注冊(cè)備案的進(jìn)口保健食品共有8種，其中膠囊5種，蛋白飲料3種?；谖覈?guó)龐大的人口基數(shù)和廣闊的食品市場(chǎng)，開(kāi)發(fā)含有膠原蛋白的食品將是膠原蛋白產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要方向，含有膠原蛋白的低脂高蛋白類保健食品也會(huì)越來(lái)越受到大眾的喜愛(ài)。

隨著國(guó)家把創(chuàng)新提升至國(guó)家戰(zhàn)略，把發(fā)展“生物基新材料”作為重要的支持項(xiàng)目，膠原蛋白產(chǎn)業(yè)正吸引著越來(lái)越多的參與者，在資本、技術(shù)及市場(chǎng)的共同作用下，該產(chǎn)業(yè)正快速發(fā)展，膠原蛋白也成為繼玻尿酸之后又一運(yùn)用前景極好的生物活性物質(zhì)。在國(guó)家層面，膠原蛋白作為一類重要的生物新材料，已被列入國(guó)家“十四五”重點(diǎn)計(jì)劃和重點(diǎn)專項(xiàng)。在以“內(nèi)循環(huán)為主體，促進(jìn)國(guó)際國(guó)內(nèi)雙循環(huán)”的經(jīng)濟(jì)大背景下，民族品牌將崛起，膠原蛋白相關(guān)產(chǎn)品在醫(yī)療、保健、護(hù)膚等領(lǐng)域?qū)⒂瓉?lái)巨大的發(fā)展，預(yù)計(jì)未來(lái)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到5000億元，其中僅口服美容領(lǐng)域就有近百億元的新增藍(lán)海市場(chǎng)。

四、膠原蛋白產(chǎn)業(yè)亟待解決的問(wèn)題

1.規(guī)范膠原蛋白的命名。膠原蛋白的原料來(lái)源有很多種，包括海洋魚皮、陸生動(dòng)物皮膚和骨骼等。市面上膠原蛋白產(chǎn)品的平均分子量也千差萬(wàn)別，從幾千到幾萬(wàn)不等。這些產(chǎn)品均屬于膠原蛋白范疇，但其應(yīng)用領(lǐng)域不盡相同，未能采用合適的細(xì)分標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行界定。另外，生產(chǎn)工藝過(guò)程中有超過(guò)50℃的酶解工藝，產(chǎn)品即屬于“肽類制品”范疇，但膠原蛋白這一概念已經(jīng)被消費(fèi)者和下游企業(yè)所接受和熟悉，不少企業(yè)仍堅(jiān)持沿用膠原蛋白的名稱。因此，行業(yè)內(nèi)一直沒(méi)能形成對(duì)膠原蛋白產(chǎn)品的統(tǒng)一定義與界定，亟需制定相關(guān)膠原蛋白產(chǎn)品界定標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步區(qū)分“膠原”“膠原蛋白”和“膠原蛋白肽”等名稱，使膠原蛋白產(chǎn)品符合其自身的科學(xué)定義。

國(guó)家藥監(jiān)局近年來(lái)已經(jīng)逐步開(kāi)展我國(guó)膠原蛋白產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作。2019年，將重組人膠原蛋白列入醫(yī)療器械新材料監(jiān)督科學(xué)課題的重點(diǎn)內(nèi)容，積極推動(dòng)相關(guān)質(zhì)量安全評(píng)價(jià)、審批要求、術(shù)語(yǔ)命名等標(biāo)準(zhǔn)的制定。2021年3月，發(fā)布了《重組膠原蛋白生物材料命名指導(dǎo)原則》，對(duì)重組膠原的命名給出了規(guī)范;接著又制定了《重組膠原蛋白醫(yī)療產(chǎn)品分類界定原則》，根據(jù)重組膠原蛋白產(chǎn)品的預(yù)期用途、作用機(jī)制等進(jìn)行有效界定，并鼓勵(lì)膠原蛋白新型生物材料研發(fā)創(chuàng)新，推動(dòng)相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域高質(zhì)量發(fā)展。

2.建立中國(guó)的膠原標(biāo)準(zhǔn)。目前，膠原蛋白含量的檢測(cè)方法種類較多，但并沒(méi)有特異性的檢測(cè)方法?，F(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中采用凱氏定氮法檢測(cè)膠原蛋白總量，實(shí)際生產(chǎn)研究過(guò)程中常用分光光度法、雙縮脲法等，但所測(cè)定的值僅代表樣品中總蛋白的含量或者肽鍵的含量，不能精確表達(dá)膠原蛋白的含量。羥脯氨酸是膠原蛋白的特異性氨基酸，含量穩(wěn)定，可以通過(guò)檢測(cè)樣品中羥脯氨酸的含量再乘以膠原蛋白換算系數(shù)，從而得到膠原蛋白的含量，這種方法更為可靠。羥脯氨酸含量一般采用比色法、高效液相色譜法和氨基酸分析法，但測(cè)定過(guò)程中的影響因素較多，需要嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件。近年來(lái)，采用天狼星紅染色法測(cè)定膠原蛋白的含量比較準(zhǔn)確方便，但是成本較高。綜上所述，整個(gè)行業(yè)對(duì)膠原蛋白含量和來(lái)源的檢測(cè)比較困難，沒(méi)有直接測(cè)定方法，需要開(kāi)發(fā)新的檢測(cè)方法以及制定完善膠原蛋白檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，這對(duì)于提高膠原蛋白產(chǎn)品質(zhì)量和規(guī)范市場(chǎng)秩序具有重大的指導(dǎo)意義。

膠原的結(jié)構(gòu)、純度等各項(xiàng)性能直接影響著其預(yù)期應(yīng)用的質(zhì)量和安全性。然而，目前還沒(méi)有系統(tǒng)的膠原類產(chǎn)品表征和質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、指南的制定遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的步伐。不同動(dòng)物源材料、不同組織或是不同提取工藝獲得的膠原最終在高級(jí)結(jié)構(gòu)方面是否有區(qū)別，通過(guò)不同工藝提取的膠原純度以及各項(xiàng)雜質(zhì)含量等都需要開(kāi)發(fā)更好的檢測(cè)方法。為此，行業(yè)必須加緊形成共識(shí)，制定更高的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，特別是發(fā)展較好的大企業(yè)要考慮行業(yè)發(fā)展的整體利益，做好頂層設(shè)計(jì)。作為新生行業(yè)，膠原蛋白行業(yè)的健康發(fā)展離不開(kāi)政策支持和企業(yè)共同參與，只有促進(jìn)行業(yè)與科技界、監(jiān)管層的良性互動(dòng)，才能為行業(yè)的快速、健康發(fā)展提供有力支撐。

3.完善膠原蛋白產(chǎn)業(yè)鏈。雖然國(guó)內(nèi)膠原蛋白產(chǎn)業(yè)體量龐大，發(fā)展迅速，但發(fā)展質(zhì)量層次不高，市場(chǎng)并沒(méi)有完全細(xì)分。作為一個(gè)復(fù)合型產(chǎn)業(yè)，膠原蛋白產(chǎn)業(yè)包含多個(gè)產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)和鏈條，完善產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)營(yíng)造可持續(xù)發(fā)展的膠原蛋白產(chǎn)業(yè)至關(guān)重要。膠原蛋白產(chǎn)業(yè)上游由制備膠原蛋白所需的原料供應(yīng)商組成，中游生產(chǎn)膠原蛋白原料，下游將膠原蛋白應(yīng)用至各個(gè)領(lǐng)域。目前產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主要受制于上游的高成本以及產(chǎn)能瓶頸，當(dāng)前國(guó)內(nèi)膠原蛋白原料價(jià)格高達(dá)20-40萬(wàn)元/千克。因此，降低膠原蛋白生產(chǎn)成本、擴(kuò)大產(chǎn)能，有助于推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈更好的發(fā)展，國(guó)內(nèi)已有部分企業(yè)可同時(shí)覆蓋中下游，生產(chǎn)膠原蛋白原料并應(yīng)用到終端產(chǎn)品中。在國(guó)內(nèi)大循環(huán)為主體、國(guó)內(nèi)國(guó)際雙循環(huán)相互促進(jìn)的新發(fā)展格局下，膠原蛋白產(chǎn)業(yè)有望成為未來(lái)新興優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)鏈，并迅速催生各種不同的運(yùn)用場(chǎng)景，從而大大促進(jìn)膠原蛋白產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

五、結(jié)語(yǔ)

膠原蛋白作為天然的蛋白質(zhì)資源，在我國(guó)已經(jīng)具有較好的研究與產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，但與行業(yè)第一梯隊(duì)的國(guó)家相比，仍有巨大的發(fā)展空間。目前膠原產(chǎn)業(yè)正受到政府政策積極引導(dǎo)，市場(chǎng)參與者的熱情不減，基礎(chǔ)研究不斷進(jìn)步，再加上我國(guó)巨大的消費(fèi)市場(chǎng)和發(fā)達(dá)的互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)，必將促進(jìn)膠原蛋白產(chǎn)業(yè)暴發(fā)式的增長(zhǎng)。

作者簡(jiǎn)介：張智武（1976-），男，高級(jí)工商管理碩士，浙江崇山生物制品有限公司。