日常生活中用于儲存食品和日用品的塑料包裝因其使用方便、可大規模生產、成本較低、可視性良好以及易于獲取而受到消費者的歡迎。僅2022年，全球塑料產量就達到了約4億噸（Nayanathara Thathsarani Pilapitiya & Ratnayake, 2024）。合成聚合物或塑料是通過聚合反應形成的，主要由碳-碳（C-C）鍵構成。常用的包裝材料包括各種形式的聚乙烯（低密度、中密度和高密度）、聚丙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯和乙烯-乙烯醇（McKeen, 2013）。
盡管塑料具有諸多優勢，但由于其不可降解性，對環境危害極大，通常需要數百年才能分解。如果沒有適當的回收或再利用，超過62億噸的塑料被丟棄到環境中，這些塑料會在土壤和水中積累（Walker et al., 2021）。隨著時間的推移，這些廢棄塑料會分解成微塑料和納米塑料，進入食物鏈，并引發化學滲漏和嚴重的健康問題。此外，塑料產品的生產、運輸和處理過程產生了約17億噸的碳排放，對全球氣候產生了顯著影響（Pathak et al., 2023）。因此，塑料廢物的無序使用和管理不善已被認定為全球性的環境污染危機（UNEP, 2018）。
世界各國已經出臺了政策、策略和解決方案，主要側重于回收利用塑料產品并減少對原生塑料材料的依賴（EU, 2018）。然而，盡管付出了這些努力，回收率仍然很低——2020年歐洲只有14%的塑料被回收（EU, 2022），全球同年僅為12%（Pathak et al., 2023）。鑒于每年產生的大量塑料廢物，這些數字凸顯了有效廢物管理方面的巨大差距。可持續的解決方案在于開發環保且可生物降解的包裝材料，這些材料應具備更好的性能和耐用性。日益嚴重的環境問題、消費者偏好的變化以及快速的技術進步正在推動可持續包裝的創新，特別是那些既能保護食品又能延長保質期并實現實時 freshness 監控的解決方案（Verma et al., 2024）。基于生物的材料是一個有前景的替代品，因為它們具有可生物降解性、經濟性、易獲取性、獨特的性能以及易于提取的特點。
蛋白質，尤其是膠原蛋白，由于其出色的韌性、可用性、無毒性、結構穩定性、生物相容性和可生物降解性，被廣泛用于食品包裝（Maliha et al., 2024b）。膠原蛋白可以從動物皮革（Masilamani et al., 2016）和魚皮（Bhuimbar et al., 2019）中輕松提取，而這些材料通常被作為固體廢物丟棄。然而，單獨的膠原蛋白無法像傳統塑料袋那樣提供完整的功能，因此需要添加其他添加劑來制備符合性能標準的復合薄膜。基于膠原蛋白的可持續包裝材料有助于確保食品安全、保護環境、促進可再生資源的使用、減少碳排放并支持資源的有效利用。
據作者所知，迄今為止只有兩篇綜述文章全面討論了膠原蛋白的總體性質、用于制造包裝的技術及其在延長各種食品產品保質期方面的潛在應用（Ezati et al., 2025; Meenu et al., 2025）。盡管這兩篇綜述概述了基于膠原蛋白的活性和智能包裝材料，但僅涵蓋了該領域部分研究內容。本研究在此基礎上，引入了一種功能分類系統，用于分類所有類型的基于膠原蛋白的復合薄膜，并進一步闡述了各種添加劑、來源和制造技術如何影響膠原蛋白復合材料的包裝性能。此外，還將基于膠原蛋白的包裝材料（CPM）的性能與傳統塑料包裝（高密度聚乙烯和聚對苯二甲酸乙二醇酯）進行了比較，并闡述了與CPM相關的可持續性和監管問題。最后，記錄了性能上的進步，討論了需要解決的持續存在的限制，并指出了未來的研究方向。
結構與性質
膠原蛋白（COL）是脊椎動物體內最豐富的細胞外纖維蛋白，負責提供骨骼強度。迄今為止，已從不同來源鑒定出29種類型的膠原蛋白，它們由46種不同的肽組成。其中，I型膠原蛋白在哺乳動物中最為常見（D. Liu et al., 2015）。膠原蛋白的結構非常緊密，由三條左旋方向的聚脯氨酸-II樣鏈構成（Berisio et al.,
膠原蛋白在食品包裝中的應用
天然聚合物可以是傳統不可降解聚合物的優秀替代品，用于開發環保和可持續的包裝材料（Ding et al., 2024）。自古以來，膠原蛋白就被用作生物材料，用于開發可延長肉類保質期的包裝。過去，香腸是通過將肉填充到豬和羊的小腸制成的可食用外皮中制成的（Suurs & Barbut, 2020）。選擇小腸是因為它含有
基于膠原蛋白的可持續食品包裝材料
可持續包裝材料的開發旨在促進可再生資源的使用，促進負責任的生產和消費，減少整個產品生命周期中的溫室氣體排放，鼓勵回收和堆肥，幫助發展循環經濟實踐，并保護生態系統和生物多樣性（Pei et al., 2024）。過去，使用食品包裝材料的主要目的是保護食品免受外部污染物（如灰塵）的侵害
來源和制造技術對基于膠原蛋白的包裝材料性能的影響
魚皮是最常見的提取膠原蛋白和制造食品包裝材料的原材料；然而，從牛皮中提取的膠原蛋白表現出更好的性能。在所有來源中，用牛皮提取的膠原蛋白制成的薄膜具有最低的水溶性（Gui et al., 2024）和最低的水蒸氣透過率（Tang et al., 2024），同時具有最高的抗拉強度（Tang et al., 2022）和延展性（
基于膠原蛋白的包裝材料的可持續性和監管問題
從廢棄物（皮革和皮膚）中提取的膠原蛋白體現了工業共生，將動物生物質轉化為有價值的材料。傳統的膠原蛋白提取方法涉及使用有害化學物質，最終會污染環境。因此，目前正在探索酶法水解作為一種可持續的替代方法。使用植物來源的粗酶提取膠原蛋白可以簡化工藝步驟，降低能耗并提高產量
與傳統塑料袋的比較
可以將基于膠原蛋白的復合薄膜（CPM）的性能與傳統包裝材料——高密度聚乙烯（HDPE）和聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）進行比較，以明確評估技術進步并識別需要進一步創新的持續存在的限制。比較重點關注三個關鍵包裝性能：強度、延展性和水溶性（圖6（a））。在強度（Tang et al., 2022）和延展性（Maliha et al., 2024b）方面
挑戰與未來方向
將基于膠原蛋白的復合薄膜（CPM）與明膠基包裝材料（GPM）進行比較，以了解哪種蛋白質基包裝材料的性能更優。結果表明，CPM在強度、耐水性、防潮性和透明度方面優于GPM，顯示出巨大的潛力和前景（CPM和GPM的詳細比較見補充文件的附錄C）。盡管CPM具有優勢，但其商業化仍面臨激烈競爭
結論
基于膠原蛋白的復合薄膜越來越被認為是傳統石化基包裝材料的優秀替代品。在可持續包裝解決方案的背景下，CPM因其能夠減少溫室氣體排放和環境影響同時保持關鍵功能而具有吸引力。盡管CPM具有諸多優點，但其大規模生產和廣泛接受仍面臨一些挑戰，例如更高的
作者貢獻
Mysha Maliha：概念構思；數據整理；正式分析；研究方法；軟件應用；可視化；初稿撰寫；審稿與編輯。
Taslim Ur Rashid：指導；審稿與編輯。
