《食品科学》：河北农业大学张志胜教授、赵凯旋讲师等：皮源胶原膜的构建及其在食品包装中的应用

随着环境污染的加剧，开发可生物降解包装材料已成为重要的研究方向。多糖、脂质和蛋白质等天然生物聚合物在食品包装领域展现出巨大的应用潜力，基于可降解生物聚合物薄膜新材料的开发为减少环境污染提供了新的解决方案。

在蛋白基包装中，胶原膜具有良好的成膜能力、生物降解性、无毒性和可食用性等多方面的优点，展现出巨大的应用潜力，在可食用食品包装领域发挥着重要作用。胶原蛋白即胶原，是动物体内含量最多、分布最广的蛋白质，主要存在于动物体的软骨、皮肤、韧带和筋腱等组织中。从资源合理化利用和环境保护角度来看，皮源是胶原最主要且最具工业价值的来源。陆生动物皮如牛皮、猪皮等，水生动物皮如罗非鱼皮、金枪鱼皮等，均富含高纯度胶原，从动物皮中提取胶原为废皮边屑提供了增值机会。例如，牛皮真皮层中胶原占比达皮肤干质量的80%以上；鱼皮胶原则因宗教文化限制少、无畜禽疾病限制等原因，近年来成为陆生皮源的重要补充。I型胶原是皮源胶原的主要成分，其独特的三螺旋结构赋予了材料良好的机械强度，是构建胶原基膜的核心材料。胶原膜在食品包装中主要应用于胶原肠衣，据统计全球胶原肠衣的需求比例从2010年的33%增加到2020年的46%，市场潜力巨大。随着消费者对可持续包装和健康食品需求的增长，胶原膜的应用正逐渐从肠衣拓展到食品包装膜和涂层等领域。然而，胶原膜机械性能普遍受环境影响，阻水性、热稳定性等性能较差，限制了胶原膜在多种食品包装场景中的适用性。因此，如何通过提取工艺优化、成膜技术创新及高效改性策略，协同提升皮源胶原膜物理及功能特性，已成为推动皮源胶原膜走向实际应用的关键科学问题。目前，皮源胶原膜构建全过程存在工艺复杂、成本高、安全性不足、规模化生产受限等问题。因此，河北农业大学食品科技学院的郇雨霏、张志胜*、赵凯旋*等人梳理皮源胶原膜构建过程中的原料来源、提取工艺、成膜技术和改性策略（图1），总结皮源胶原膜在食品包装领域的研究现状，以期明确皮源胶原膜目前所面临的技术和产业瓶颈，推进皮源胶原的资源合理化应用，为皮源胶原膜的设计开发与实际应用提供清晰的理论路径和技术支撑。

1 皮源胶原概述

胶原目前已发现29 个类型，根据胶原类型分为纤维状胶原和非纤维状胶原。纤维胶原是动物皮肤组织的核心组成，从皮源中提取的纤维胶原大多是I型胶原。I型胶原占体内所有类型胶原的约90%，是构建胶原膜的主要成分，其含量丰富且结构稳定，为皮源胶原膜优异的力学性能奠定了结构基础。

所有胶原结构中都包含独特的三螺旋域，I型胶原由两条α1链和一条α2链构成。这3 条多肽链通过氢键紧密结合在一起，每条链都有一个左旋螺旋的构象，相互缠绕，构成胶原分子的三螺旋结构。胶原的每一条链都包含一个或多个重复氨基酸基序区域，即Gly-X-Y，X和Y通常分别被脯氨酸和羟脯氨酸残基占据。Gly（甘氨酸）残基占据螺旋内部的核心位置，紧密围绕中心轴累积，而X和Y残基则分别位于螺旋的外侧，暴露于表面。这种排列方式促使Gly残基与相邻两条链上的X和Y残基通过氢键相互连接，形成稳定的三螺旋网络。脯氨酸能够维持每条α链的螺旋构象取向，而羟脯氨酸则通过其侧链羟基形成的分子间氢键增强胶原三螺旋结构的稳定性。此外，胶原分子内赖氨酸和羟赖氨酸残基之间发生的共价交联反应，进一步增强了胶原三股螺旋结构的稳定性。

胶原分子的自组装是其形成膜材料网络结构的关键过程，胶原分子的生物合成伴随着一系列的自组装行为。自组装由静电相互作用、原纤维内盐桥和疏水相互作用驱动，胶原纤维的合成是一个多层次的过程，细胞外基质中的胶原根据其不同的层次结构分为3 类：胶原分子、胶原微纤维或原纤维和胶原纤维束，如图2所示。胶原分子首先通过自组装形成直径约2～4 nm的微纤维细丝，形成具有晶体状有序结构的初级聚集体。胶原微纤维由5 个胶原分子组成，单个的胶原分子按照D-period周期性交错排列，一个周期为67 nm。微纤维进一步聚集并成束，形成直径更大的胶原原纤维。最后，胶原原纤维相互交织成束形成胶原纤维束，构成胶原基本三维网络结构，这种多层次的自组装行为赋予了胶原膜可调节性能和良好的力学性能。

动物皮中的纤维状胶原除I型外，还含有III型、V型等胶原。III型胶原是陆生动物皮中除I型胶原外的主要成分，与I型胶原共存以形成更细小的纤维网络，主要赋予皮肤弹性。III型胶原与皮肤伤口愈合有关，因此III型胶原是研究愈合动态机制的关键，常用在医疗和生物领域。而在鱼类真皮层中，I型和V型胶原是主要的纤维状胶原。V型胶原可作为原纤维形成支架结构，参与纤维网络的组装，同时在细胞培养过程中表现出抗黏附活性，逐步应用在生物医学材料领域。除此之外，动物皮中还含有IV型、VII型等非纤维状微量胶原，在细胞信息传导以及修复再生等生理过程中发挥着不可替代的作用。

因此，皮源中的I型胶原是构建胶原膜的首选材料。不同皮源由于结构不同致使提取的I型胶原在分子结构、交联度、氨基酸组成结构与性质方面有所差异，从而影响后续工艺。哺乳动物皮（如牛、猪皮）真皮层厚实，胶原纤维结构致密，分子交联度高，亚氨基酸（即脯氨酸和羟脯氨酸）含量较高。亚氨基酸能够维持胶原三螺旋结构的完整性，并且能通过形成分子内氢键提升分子的结构稳定性。因此哺乳动物皮中较高的亚氨基酸含量往往赋予了该皮源更强的热稳定性和机械强度；禽类皮源（如鸡皮）胶原交联程度低于牛皮等哺乳动物，热稳定性和机械强度略低；而水产皮源（如罗非鱼皮、草鱼皮）的胶原分子间交联度较低，脯氨酸和羟脯氨酸含量远低于哺乳动物，丝氨酸与苏氨酸含量较高，热稳定性较差，对胶原提取温度要求更温和，且更易溶于酸。这种皮源间的特异性是构建皮源胶原膜的重要考量因素。

2 胶原的提取

胶原的提取是构建胶原膜的重要步骤，直接影响原料的纯度、结构以及后续膜的性能。胶原的提取包括3 个步骤：预处理、提取和纯化。

2.1 预处理

预处理旨在除去皮肤组织中的非胶原物质，如色素、脂肪和杂蛋白等。碱法、盐法以及有机溶剂预处理是常用的预处理方法，脱脂去杂率高，但是存在废液污染等问题。发酵是一种新兴的绿色预处理方法，通过微生物代谢产生有机酸和蛋白酶去除杂质。研究表明，利用发酵法预处理罗非鱼皮制备出了纯度超98%的I型胶原，展现出了发酵预处理在水生动物皮源处理上的优势。

2.2 提取

胶原的提取方法主要包括盐提取、化学水解和酶水解。化学水解法又分为酸提取法和碱提取法。

2.2.1 酸提取法

酸提取法是提取胶原较常用的方法之一，通过酸处理破坏胶原纤维间的盐键和Schiff碱结构，导致胶原纤维溶胀，从而提取出胶原。常用的有机酸有乙酸、乳酸和柠檬酸等，无机酸有盐酸等。该方法对胶原的三股螺旋结构破坏小，得到的胶原结构完整，还具有操作简单、处理快速的优点，在厚皮源如牛皮的提取中应用广泛。但是在实际应用中存在产品得率低、设备腐蚀等问题。

2.2.2 碱提取法

碱提取法通过碱性试剂破坏胶原分子间的非共价键，常用的试剂有NaOH、KOH等。相较于其他提取方法，该方法对胶原结构破坏大，易将胶原蛋白水解成较小的肽，还会使蛋白变性，不适合提取结构完整的胶原。

2.2.3 盐提取法

盐提取法是将胶原溶解在中性低浓度盐溶液中，通常盐浓度＜1 mol/L时胶原溶解，浓度＞1 mol/L时胶原沉淀。该法胶原三螺旋结构破坏最小，但提取率较低，不适合单一连续化提取。

2.2.4酶解法与复合提取法

酶解法通过胃蛋白酶、木瓜蛋白酶等切除胶原肽链的端肽，溶解出胶原，具有条件温和、对胶原结构破坏小、提取效率高等优点，适用于分子交联度较低的水产皮源。酶提取常与传统化学提取相结合，以提升提取效率。Sun Bolun等发现酸提取鱿鱼皮胶原过程中胃蛋白酶的添加可以使胶原产率增加约35.0%，且低温处理可以维持胶原的天然螺旋结构。Toniasso等用乙酸和胃蛋白酶从兔皮中提取得到了胶原。

2.2.5 辅助提取

在提取胶原时通过超声、微波、搅拌等手段辅助，可提升胶原提取效率，如Song等开发了一种工业规模的超声系统，该法提取率比传统酸法提高了2 倍且纯度与商业胶原相当。

2.3 纯化

由于提取过程会存在酸、盐等的残留，需要对提取后的粗胶原进行透析，利用浓度差和半透膜除去小分子杂质，最后再根据后续工艺要求进行冻干等操作。

3 胶原膜的构建

胶原膜是利用流延成膜等加工技术将胶原溶液转化为膜状材料，主要包括浇铸成型、层层组装、静电纺丝、挤压成型、真空抽滤等方法。胶原成膜的过程主要是胶原在提取阶段由于酸、碱等导致三螺旋结构的破坏，疏水基暴露，形成新的二硫键，在干燥过程中分子间距缩小，相互作用力增强，胶原纤维重新定向排列，形成具有一定阻隔性能和机械强度的网络结构，主要的成膜方式如图3所示。

3.1 溶液浇铸法

溶液浇铸法是将胶原溶液直接浇铸在平坦的基底上，经干燥固化后形成胶原膜，因其操作简单、便捷，是胶原最常见的成膜方式，适用于多种皮源。该方法虽操作简单，但在实验或实际应用中，其成膜效果常受到环境因素（如温度、湿度）的影响。因此，为了确保膜的质量和性能一致性，需要在实验过程中严格控制环境条件。例如，在干燥过程中，温度和湿度的波动可能导致膜的表面不均匀或产生裂纹，从而影响其机械性能和功能性。

3.2 静电纺丝法

静电纺丝利用高压电场使胶原溶液形成纳米纤维，这些纤维随机沉积在收集器上，最终成膜。该技术不仅能够精确控制纤维的尺寸，还具有成本低、易于功能化以及对原料纯度要求不高的优势。通过静电纺丝制备的胶原膜具有更高的比表面积和孔隙率，这使其在食品包装领域展现出独特的应用潜力，为抗菌剂、抗氧化剂等功能组分提供负载位点。静电纺丝在开发水产皮源胶原膜方面潜力巨大，一般将鱼皮胶原溶解在醋酸溶液中，加入多糖等物质共混提高溶液中分子缠结程度从而提高胶原的纺丝性能和膜的机械性能。 Song Zengliu等利用静电纺丝技术制备罗非鱼皮胶原/玉米醇溶蛋白/没食子酸复合纤维膜，有效延长了罗非鱼的保质期，通过静电纺丝制备出的胶原膜材料为食品保鲜技术提供了新的解决方案。

3.3 层层组装法

层层组装法是一种通过静电相互作用连续沉积带相反电荷的分子制备具有特定功能薄膜的技术，是生产多层膜的重要方法，该技术的优点是生产出的薄膜均匀并且可以对厚度进行精细控制。通过层层组装法制备的胶原膜不仅具有生物相容性，还可以通过引入功能性分子（如抗菌剂、抗氧化剂）赋予其抗菌性能，制备出具有优异生物活性和抗菌性能的多层膜。Chen Yiwei等构建了基于胶原的层层组装薄膜，优化了薄膜构建的多个参数（如溶液pH值、浸泡时间和盐浓度），为层层组装法构建胶原膜提供了理论及技术支撑。

3.4 挤压成型法

胶原膜挤压成型主要应用于共挤肠衣技术，成膜液与肉糜通过同时挤出，共挤香肠技术的关键在于同步成型，胶原成膜液固化交联成膜包裹于肉糜表面。胶原原纤维能够形成坚韧且具备良好弹性的稳定网络结构，以适应生产过程中的变化。陆生动物皮胶原因真皮层纤维含量高，经预处理与提取后可制备高黏度胶原糊，更适合挤压成型。Oechsle等将NaCl和大豆蛋白添加到鸡皮胶原中，然后挤出成膜。Zhu Kaidi等将牛皮胶原糊挤压成膜，而后将其浸入含不同浓度羧甲基纤维素钠的无定形磷酸钙悬浮液中，制备了改性胶原膜，拓宽了胶原纤维挤压成型及共混改性在食品加工领域的应用。

3.5 真空抽滤法

真空抽滤成膜在胶原成型应用较少，原理是利用减压抽滤除去成膜液中的水分，截留胶原纤维，利用胶原纤维的致密结构成膜。Ding Cuicui等用尿素破坏胶原纤维的氢键制备出了胶原纳米纤维，将胶原纤维悬浮液用聚碳酸酯滤膜真空过滤，得到胶原膜，致密薄膜具有优异的机械性能和耐水性。但是该方法局限于成膜面积小、抽滤时间较长等因素，并且对胶原悬浮液的均匀性要求高，纤维团聚易导致膜面出现缺陷，影响阻隔性能。

上述成膜方式利弊如表1所示。

4 胶原膜的改性

纯胶原膜因其热稳定性不佳、力学强度低、亲水性强等缺陷，严重限制了胶原膜的发展。为了克服这些不足并扩大胶原膜的应用潜力，胶原基可食膜通过改性，可在保留胶原的天然优势同时，提升其阻水、阻氧性能，增强抗氧化与抑菌效果，以及改善机械性能。

4.1 交联改性

4.1.1物理改性

物理改性是通过物理手段对胶原进行改性和交联，主要包括脱水热处理、辐照处理等。脱水热处理（dehydrothermal treatment，DHT）是指将胶原长时间暴露在真空且高温的环境中，去除胶原分子中的游离水和结合水以形成交联。通过缩合反应，可以在胶原大分子之间直接形成酰胺键和酯键。DHT处理可提高胶原的结构稳定性和抗压强度，尤其适用于对热不敏感的哺乳动物厚皮源。辐照处理是用紫外线、γ射线等辐照胶原，诱导分子间交联，提高胶原的力学性能。紫外线照射是食品工业中常用的物理改性手段，紫外线辐射会破坏胶原分子内的氢键，引发胶原分子间自由基反应导致的共价交联。物理交联可以避免化学试剂的引入，不改变胶原天然结构并且没有毒害性，安全性高。但常存在交联不均匀的问题，因此限制了其应用。

4.1.2化学改性

化学改性交联效率高，胶原分子中的活性基团可以和含功能基团的化学试剂发生反应，在分子间构建新的化学交联网络，从而显著提升了胶原的力学强度和热稳定性。常用的化学交联剂有戊二醛、京尼平、1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺等。戊二醛是改性胶原最常用的交联剂，常用于提高胶原肠衣的热稳定性和机械强度。戊二醛交联机制是醛基与胶原的ε-氨基（赖氨酸、羟赖氨酸）反应形成Schiff碱。但戊二醛具有细胞毒性，在国内外主要食品接触材料法规，GB 9685—2016 《食品接触材料及制品用添加剂使用标准》 及美国食品药物管理局相关规定中均受到严格应用限制。GB 9685—2016中明确规定了戊二醛在食品接触材料中的使用范围：涂料和涂层、粘合剂、纸和纸板材料及制品，不适用于直接接触食品包装。因此开发安全高效的交联剂是皮源胶原膜走向实际应用的紧迫前提。这类天然交联剂不仅具有良好的生物相容性，还能在保持交联效果的同时显著降低细胞毒性风险。例如，双醛淀粉的醛基与胶原氨基形成Schiff碱，能够显著改善胶原膜的理化性能。除此之外，一些活性成分如酚类被添加到胶原膜中，在化学交联改性的同时，赋予胶原膜抑菌、抗氧化的性能。

4.1.3 酶交联修饰

酶法改性条件温和、专一性强，通过酶的催化，促使胶原中的重要活性位点如赖氨酸和羟赖氨酸共价交联，相较于化学改性，酶交联更具有一定的安全性。目前常用的交联改性的酶主要有转谷氨酰胺酶、酪氨酸酶、漆酶等。目前对酶交联修饰研究最深入的是转谷氨酰胺酶。转谷氨酰胺酶被普遍认定为安全的天然酶，已被广泛应用于食品行业。转谷氨酰胺酶通过催化胶原中谷氨酰胺的γ-羧酰胺基与赖氨酸的ε-氨基之间的酰基转移反应，实现分子内或分子间的共价交联。酶法改性最显著的作用在于改善胶原膜的力学强度和热稳定性。Yin Simiao等研究表明，经漆酶/飞燕草素协同催化后的胶原膜，其干态拉伸强度从92.31 MPa提高到134.05 MPa，湿态拉伸强度从3.91 MPa升至17.04 MPa，热变性温度由64.1 ℃升至75.5 ℃，显著提升了胶原膜的物理性能。但由于酶的成本较高，且不同皮源胶原对酶的敏感性不同，限制了其在实际生产中的应用。

4.2 共混改性

共混改性是通过物理纠缠、氢键、共价键以及与大分子的相互作用提升胶原膜的性能。目前将胶原与天然大分子如壳聚糖、大豆分离蛋白、丝素蛋白及纤维素及其衍生物共混是改善胶原膜性能的常见策略。除此之外，一些无机纳米材料也被用于共混胶原，如纳米羟基磷灰石、蒙脱土等。Tunuhe等制备了改性木质素-胶原复合膜，在抗菌性、抗氧化性、疏水性和机械强度方面均对复合膜产生了显著的增强效果。Wang Wenhang等探究了原位合成的磷灰石对胶原纤维膜的影响，磷灰石使得膜的内部结构更致密，原位磷灰石提供了一种实用的补强方法改进胶原纤维膜的性能。

胶原膜常见改性方法及机制如表2所示。

5 在食品包装领域中的应用

胶原膜在食品包装领域主要应用在食品包装膜、食品及包装材料涂层以及人造胶原肠衣3大类。改性后的皮源胶原膜可适用于不同食品包装场景中。

5.1 食品包装膜

胶原包装膜是指通过溶液浇铸等方法制备的独立片状胶原膜，可直接包裹食品。食品包装膜对食品起到保护以及保鲜的作用，因此需具备良好的机械强度、柔韧性、阻隔性（水蒸气、氧气、光等）及食品保鲜的能力。Ran Ruimin等开发了一种多功能双层胶原膜，内层采用胶原负载氧化越橘提取物和肉桂精油Pickering乳液，外层采用胶原复合柠檬酸改性硅藻土，结果表明该双层膜具有隔热、抗氧化、抑菌以及良好的机械性能，应用于虾保鲜时，将虾的货架期延长了9 h，并通过颜色变化直观反映新鲜度。Ran Ruimin等通过引入肉桂精油Pickering乳液，制备了一种兼具抗菌与抗氧化活性的胶原膜，为进一步提升胶原膜的性能，利用桑葚提取物作为漆酶的底物，增强了胶原基质内部的交联结构，有效提升了膜的机械强度、阻隔性能以及对抗水蒸气渗透的能力，将鱼的贮藏期延长了4 d。此外，还赋予了包装膜pH值响应能力。Niu Xukai等采用壳聚糖共混胶原、平菇多糖-没食子酸酯偶联物和ε-聚赖氨酸制备多功能膜，提升了膜的耐水性、阻隔性能，赋予了膜抗氧化性、抑菌性，有效延缓猪肉在冷藏过程中的脂质氧化和微生物生长，延长了保质期5 d。除此之外，改变胶原尺寸制备的胶原膜，降低薄膜粗糙度，减少细菌的黏附位点，降低对细菌的黏附作用成为一种不依赖化学杀菌剂的新兴胶原包装膜抑菌策略。

5.2 食品及包装材料涂层

胶原涂膜是将胶原溶液覆盖在食品表面干燥成膜，主要方法有溶液浸渍法、喷涂法、刷涂法以及电纺丝法。由于涂层成膜的特殊性，因此涂层液除了需经改性以提升基础性能外，还必须具备附着力强、成膜均匀、不损害食品感官等特性。Huang Yongping等将壳聚糖、ε-聚赖氨酸和胶原配制成复合涂层并涂覆于鱼肉表面，结果表明复合涂层对冷藏鱼片有一定的保鲜效果。胶原涂层可作为一种保鲜手段运用于食品包装领域。Wang Zhe等利用溶菌酶和胶原制备胶原涂层，研究涂层对鲑鱼片贮藏的影响，结果发现处理组均提高了新鲜鲑鱼片的保鲜质量。直接涂层更适用于形状不规则食品的保藏，在食品包装可食性膜方面具有很大的发展潜力。

胶原除涂覆在食品表面之外还可以涂覆在传统包装基材的表面，形成多层膜，在保持包装材料的机械和物理特性的同时，减少抗菌剂的用量。胶原涂层能够形成一层致密的保护膜，有效阻隔水分和油脂的渗透，提高复合材料的耐水性和耐油性，从而延长包装材料的使用寿命，使其在包装过程中不易破损。Baral等将纤维素纳米晶与胶原混合制备了涂层纸。与未涂布纸样品相比，涂布纸样品的水蒸气阻隔性和空气阻隔性分别提高了14 倍和250 倍，力学性能也有所增强。Jing Xin等用胶原纤维、海藻酸钠涂布于经过Ca2+处理过的滤纸上，将聚乙烯醇缩丁醛继续涂布，胶原纤维和海藻酸钠由于静电相互作用以及聚乙烯醇缩丁醛溶液的增强作用，使得水蒸气透过率降低至48 g/（m2·24 h），拉伸强度提升到（25.34±1.00）MPa。

5.3 人造胶原肠衣

胶原肠衣最早起源于德国，随后英国、美国也相继开始了胶原肠衣的研究与开发。到20世纪40—80年代，德国、美国、日本、英国、波兰等国家已实现胶原肠衣的规模化生产并广泛应用。相比之下，我国的胶原肠衣研究与生产起步较晚，直至20世纪90年代前后才开始胶原肠衣的研发与生产。胶原肠衣最常见的来源是牛皮，在众多人造肠衣中市场前景最为广阔。胶原肠衣的制造方法有干法和湿法。干法是将8%～25%胶原糊直接干燥或者直接挤压成型，湿法是将低于6%的胶原糊成型后，经过固化剂浸泡干燥制成的肠衣，研究表明湿法制备的胶原肠衣机械性能更好。

共挤技术是目前制备肠衣运用较多的方法。采用连续的胶原糊包裹挤出的肉糜，用浓度高的氯化钠溶液浸泡或喷洒使肠衣材料脱水和凝固，随后将香肠分割，再进行下一阶段进一步干燥。相较于传统生产工艺，共挤技术更易实现连续和自动控制生产，并且可以通过调节挤出口大小调节香肠规格。在实际制备过程中胶原常与其他物质复合或者加入交联剂以制备性能更优越的肠衣，如与纤维素纳米晶体复合制备的肠衣气体渗透率降低至0.18 g·mm/（h·m2·kPa），可以减缓脂质的氧化以及香肠水分的流失；茶多酚以及海藻酸钠的添加对胶原肠衣的力学性能有明显的影响，同时延长了香肠的保质期。戊二醛的加入提高了胶原肠衣在不同干燥温度下的理化性能。Ma Yuxin等研究了两种不同工艺（胶原肠衣浸渍海藻酸钠干燥前后喷涂氯化钙溶液）对胶原肠衣的影响，在薄膜浸渍干燥前喷涂显著提高了薄膜的弹性和刚度，但过量钙离子会破坏胶原的三螺旋结构。干燥后喷涂氯化钙溶液增强了薄膜的韧性，同时更好地保持了胶原的二级结构。该研究为改善胶原肠衣在湿润环境下的性能提供了新方法。

6 结语

综上所述，皮源胶原作为一种环境友好、可食用的绿色包装材料，已在肠衣等领域成功应用，逐渐成为替代传统包装材料的方案之一。但是，在实际应用中皮源胶原膜在制备工艺、作用机制及产业化落地等方面仍面临一系列系统性挑战。皮源胶原膜的改性技术缺乏更绿色高效工艺，物理改性交联效率低，化学物质的使用则面临安全风险与法规限制。在作用机制方面，对不同皮源胶原在化学组成、结构等微观层面的差异如何影响宏观成膜性能，以及活性物质迁移释放机制，缺乏更深入的研究。在产业化落地方面，市场认知和接受度不足，与传统包装材料相比，皮源胶原膜在实际生产应用中存在大规模制备受限以及制膜成本提高等因素，未能形成普遍竞争优势，限制了皮源胶原膜的产业化进程。为突破上述瓶颈，未来还需朝着以下方向发展：一是推进技术研发，优化成膜方式，降低制膜成本，并且开发绿色交联剂并与物理改性协同应用，提升改性效果的同时，确保工艺的经济性、便捷性及产品的安全性；二是从来源上揭示胶原微观结构与成膜性能的内在影响机制，从分子层面上实现皮源材料的筛选与优化，构建迁移释放动力学模型，阐明在不同食品体系中活性物质释放机制；三是完善产品效果、消费者多维度评价体系，优化皮源胶原膜在不同食品体系中的适用性。通过原料、构建策略、作用机制和应用多环节协同优化，皮源胶原膜有望真正实现从实验室到产业的转型，为发展高性能、多功能、可持续的食品包装系统提供坚实的科学技术支撑。

作者简介

通信作者：

张志胜，教授，河北农业大学食品科技学院 博士生/硕士生导师。美国Clemson大学访问学者。兼任中国畜产品加工研究会理事、保定市市管优秀专家。主要从事畜产/水产品加工与功能食品研究，先后主持或主研国家自然科学基金、国家海洋公益性行业科研专项、河北省重点研发计划及河北省现代农业产业技术体系（羊创新团队岗位专家）等省部级以上项目10余项。曾获河北省科技进步一等奖2 项、二等奖1 项，中国高校科技进步一等奖1 项。授权国家发明专利及实用新型专利多项。在《Food Hydrocolloids》《Food Research International》《LWT》等期刊发表学术论文100余篇。

通信作者：

赵凯旋，讲师，河北农业大学食品科技学院校聘副教授、硕士生导师。兼任《 Food & Health》 期刊青年编委。主要研究方向为食品大分子与软物质科学、动物源性食品加工与控制及肉制品贮藏保鲜。主持或参与国家自然科学基金面上项目、河北省生物农业联合基金重点项目、河北省现代农业产业技术体系（羊创新团队）等科研项目7 项。以第一作者（含共一）在 《Carbohydrate Polymers》《International Journal of Biological Macromolecules》 等国际权威期刊发表SCI论文9 篇，总参与发表论文20余篇。

第一作者：

郇雨霏，河北农业大学食品科技学院2023级硕士研究生，主要研究方向为肉制品的贮藏与保鲜。

引文格式：

郇雨霏, 刘芮彤, 焦颖雪, 等. 皮源胶原膜的构建及其在食品包装中的应用[J]. 食品科学, 2026, 47(9): 380-390. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251119-145.

HUAN Yufei, LIU Ruitong, JIAO Yingxue, et al. Construction of skin collagen film and its application in food packaging[J]. Food Science, 2026, 47(9): 380-390. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251119-145.

实习编辑：安宏琳；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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