项目名称：植物活性蛋白肽产品的研究与开发
领 域：生物技术
起止时间：2006.05 ---- 2008.08
一、立项的背景和意义
近年来，生物活性肽的开发应用是当前生物工程领域的热门课题，其广泛应用于医药、保健、食品、化妆品等行业，正在形成具有广阔前景的新产业。生物学在对蛋白质的深入研究过程中，发现了由一类氨基酸构成但又不同于蛋白质的中间物质，这类具有蛋白质特性的物质被称为多肽，它是蛋白质中20个天然氨基酸以不同组成和排列方式构成的从二肽到复杂的线性、环形结构的不同肽类的总称，是源于蛋白质的多功能化合物。多肽是涉及生物体内各种细胞功能的生物活性物质，这些生物活性肽都以非活性状态存在于蛋白质的长链之中，当用适当的蛋白酶水解时，它们的活性就被释放出来。
多肽类物质除具有蛋白质的特性外，还具有特殊的功能。多肽是传递信息的使者，能对各种各样的生理活动和生化反应进行调节；多肽的生物活性非常高，少量的肽就能起到非常重要的作用；多肽的分子非常小，相对蛋白质而言，更容易进行人工化学合成。作为基础营养物质，多肽比氨基酸更易吸收，生物利用度高。某些低分子的肽类，还同时具有防病、治病，调节人体生理机能的功效，这些功效是原蛋白质及其所组成的氨基酸所不具备的。科学家们认为：肽是人体代谢吸收和利用氨基酸的最佳方式，肽吸收速率比混合游离氨基酸或蛋白质分子要快234%。
多肽在生物体中占有特殊的位置，在人的七大营养素中肽是最根本的物质，人体的许多生理功能都是通过肽的作用实现的。活性肽具有多种人体代谢和生理调节功能，食用安全性极高，是当前国际食品界最热门的研究课题和极具发展前景的功能因子。因此如何利用和发展多肽为人类服务是我们今后所要研究的重要课题。从肽具有的功能来看，肽在未来人类的发展过程中具有举足轻重的作用，是研究生命科学的源泉，是人类未来预防和治疗疾病的重要基础。许多目前还不能医治的疾病有望通过生物蛋白多肽的研究达到预防和治疗的目的。
从生产技术来看，多肽通常是通过蛋白质的降解来得到的。我国的蛋白质资源丰富，无论是动物蛋白还是植物蛋白，都非常丰富。如何利用现有的资源，借助于先进的科学技术将动植物蛋白加工成附加值和效用更高的产品是今后发展的方向。我国作为一个牛奶等动物蛋白相对缺乏的发展中国家,合理地开发利用植物蛋白质,对于改善我国人民的膳食结构,提高人民生活水平具有重要意义
**省具有丰富的核桃、花生、玉米等农产品资源，目前对其的深入研究相对较少。现阶段对它们的消费还主要停留在直接食用上和部分粗放的加工如榨油、制作淀粉上,市场销售量仅占总产量的50%，每年仍有大量产品滞销。如何解决核桃、花生、玉米的深加工，增加其附加值，为农民的脱贫致富找出路，已成为我国核桃、花生、玉米等农产品生产中亟需解决的问题。我们以核桃、花生榨油后的饼粕及玉米淀粉的副产物玉米蛋白粉为原料，通过生物工程技术，在蛋白酶的作用下，将蛋白质大分子切断成为低分子蛋白肽，研制具有提高人体免疫机能，抗疲劳功能的活性物质—核桃、花生、玉米生物活性多肽；进而开发生产出适合儿童、老人、妇女使用的全面补充营养，增强免疫力的产品。该项目的实施，一方面解决了我国人民营养短缺、满足健康保健的需要,另一方面满足了调整我国农业产业结构、提高我国农产品在国际市场竞争力和增加农产品收入的迫切需要。
该项目符合国家产业政策。国务院《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录》凡是“符合当前和今后一个时期的市场要求，有比较广阔的发展前景”，“有比较高的技术含量，能加快对传统产业的技术改造，促进产业结构的优化和升级，全面提高经济效益”，“国内存在从研究开发到实现产业化的潜在技术基础，经过努力可以填补国内产业和技术的空白，有利于形成新的经济增长点”的产品与技术都是国家重点鼓励发展的对象。2006年**省科技发展计划指出“开展农副产品的深加工、精加工研究工作，增加出口创汇能力，提高农副产品的附加值”。
该项目的实施，是依托本地资源，整合科研院所与企业的力量，将优势的资源转化为高附加值、高技术含量的产品。利用生物酶催化技术等高新技术，提取核桃、花生、玉米中天然有效成分，研制开发出抗衰老、降血脂、提高免疫力系列产品，此技术及产品的开发不仅填补国内空白，而且采用先进的工艺，可大幅度的降低成本，可望产生明显的经济效益。
该项目的技术和产品为尽快形成规模生产探索更为科学、合理、可靠、经济的工艺路线和工艺参数，为将来的产业化奠定坚实的基础。该项目的建设，也将充分发挥企业在核桃、花生、玉米产业化发展进程中的带动作用，使**省核桃、花生、玉米从分散种植经营转移到规模化集约经营上来，从而极大地促进**市经济的发展。最低估算每年可为**市带来经济收入 4000 万元。
二、国内外现状和发展趋势〔包括知识产权现状〕
自从40多年前生物化学家用人工方法合成多肽以来，多肽的发展已经随着分子生物学和生物化学技术的飞速发展取得了惊人的进展。人们已经发现在生物体当中存在的多肽有数万之多，并且几乎所有的细胞都能合成多肽，并受到多肽的调节，其范围涉及到激素、神经、细胞生长和生殖等各个领域，并引起各种各样的生理活动。近几年来，中国和日本等国已经开始使用糖肽辅助治疗肿瘤，这为人类最终预防和治疗肿瘤和癌症开辟了道路。相关研究显示活性肽所具有的多种人体代谢和生理调节功能，易消化吸收，有促进免疫、激素调节、抗菌、抗病毒、降血压、降血脂等作用，食用安全性极高，是当前国际食品界最热门的研究课题和极具发展前景的功能因子。
肽食品的开发,在国外已有相当深入的研究,并已成功地应用于生产。世界各国都已生产出大豆蛋白活性多肽和动物蛋白活性多肽,各种其他植物蛋白肽的逐步开发是一种必然。日本于80 年代开展此方面的研究,并且已有各种功能肽及肽类保健食品问世。日本烟草公司利用玉米肽开发出了低热量早餐饮料，具有延缓衰老, 增强免疫功能和防治某些慢性疾病等作用。
我国在生物活性肽的研究开发上，研究单位少，基础和应用研究都很薄弱，目前处于起步阶段。从事活性肽的研究单位也多从医药角度出发，研究力量及投入较少，限制了活性肽药食两用功能的发挥，市场上国产的活性肽药品和食品寥寥无几。但近几年研究逐步活跃起来，国内的一些公司也利用先进的技术开发出了多种肽产品，用于人体的保健，也起到了很好的效果。但从产品的数量来看，仍然不能满足人们的需要，还有待于开发出更多更好的产品来为人类的健康发展做出贡献。
在未来的世界中，多种多样，丰富多采，针对性强，功能强大的肽类产品将为人类的健康做出巨大的贡献。
近年来我国农产品如核桃、花生、玉米等的开发依然停留粗放的加工水平。我们利用先进的定向酶解和可控酶解技术生产了核桃、花生蛋白肽,并采用膜分离技术以及其他选择性吸附分离技术来富集纯化功能性相近的肽段，为进一步开发核桃、花生、玉米系列肽产品奠定了基础。该研究已经获得小试结果，为进一步中试生产奠定基础。
三、现有研究基础、特色和优势
核桃、花生榨油后的饼粕及玉米淀粉生产剩余的玉米蛋白粉主要含有蛋白质，它们大多被作为廉价饲料或废料自然排放掉了，不仅带来了环境污染，还造成了资源的巨大浪费。我们经过酶技术的处理使之变成功能显著的活性多肽，既服务了人类健康，又减少了环境污染，降低了生产成本。该研究已经获得小试结果，初步确定了酶解条件，为进一步中试生产提供了保障。
该项目是依托本地资源，将科研院所的科技力量和人才优势与产业有机整合，把优势的资源转化为高附加值、高技术含量的产品。该项目是综合开发，达到了对资源合理利用，工艺上绿色环保，科学持续，是典型的循环经济，符合国家发展政策。
该项目的实施，不仅能促进人民的健康，而且将会有较强的市场竞争力和社会经济效益，对于促进核桃、花生、玉米食品产业的发展，农业增效和农民增收都具有深远意义。
四、应用或产业化前景、市场需求
健康观念的增加，使消费投资已成为一种时尚。近年来该类商品的市场也朝着多元化方向发展，消费水平呈明显的层次性。据统计资料表明，近20多年来，美国的保健品年销售额增长了36倍，欧盟诸国每年以17%速度递增，全世界的健康产品不下于1000亿美元。我国近几年的健康产品年销售额已达400亿人民币，成为继烟酒行业之后的又一支柱产业。
在欧美和日本，已经形成广泛的多肽市场，产品主要有两个方面，一类是多肽药品和试剂，世界上100多种多肽药物已上市，这类产品纯度非常高，价格也非常昂贵；另一类是以活性多肽为功能因子的低抗原保健食品和含多肽普通食品。多肽应用于食品（保健食品、营养食品、普通食品），开始于上世纪80年代的日本，随后多肽食品在美国、西欧等发达国家也方兴未艾。目前多肽食品已经形成产业，许多著名的公司成系列的开发多肽食品、多肽食品添加剂以及添加多肽因子的配餐等等。
人们的研究发现，蛋白质经水解制得的低肽有比原蛋白质更好的营养性能，蛋白质经过消化道酶作用后主要是以低肽的形式吸收的，通过物质代谢试验证实了低肽的吸率比氨基酸大，比氨基酸更易、更快通过小肠粘膜被机体吸收利用。因此，,可以利用低肽食品为那些通常饮食不能不充分满足蛋白质需要的特殊人群，如运动员、婴幼儿及老年人等补充蛋白质。核桃肽、花生肽、玉米肽具有延缓衰老，增强免疫功能和防治某些慢性疾病等作用，可开发成增强免疫力、延缓衰老、抗疲劳的功能饮料，低热量强化营养食品等功能食品，在食品、医药领域，肽类保健品应用前景十分看好，将具有重大的经济效益和社会效益。该项目达到了综合开发，资源合理利用，工艺上绿色环保，科学持续，是典型的循环经济，符合国家发展政策。
未来的世界将是竞争更加激烈的世界，人们在生活和工作压力日益增大的生活中，更加需要调节自己，调节身体的健康状况。而通过各种功能各异的多肽产品的作用就能达到这个目的。因此，多肽产品的发展前景广阔。
五、研究内容与预期目标
本项目针对**省丰富的核桃、花生、玉米等资源，对植物活性蛋白肽产品进行研究与开发。采用定向酶解和可控酶解技术生产核桃、花生、玉米蛋白肽,采用膜分离技术以及其他选择性吸附分离技术来富集纯化功能性相近的肽段;研究了其脱苦、脱色和提高适口性的工艺, 形成具有提高人体免疫功能的生物活性多肽，并研制出适合儿童、老人、妇女使用的几类多肽类保健食品。为加快其大规模工业化生产进程奠定了基础。
1、总体目标：项目执行期间预计投资总额 50万元、项目完成时实现年生产能力生产生物活性多肽产品30万吨，单位总资产111万，固定资产80万，流动资金34万和单位员工15人，其中大专以上学历12人，高工2人等。
2、经济目标：完成时预计可实现的年销售收入150万、年交税总额36万、年净利润80万等。
3、技术、质量指标：核桃、花生、玉米生物活性多肽总氮均达11.0 %以上，分子量在28000以下，低可至4500，水溶性在90%以上。
六、研究方案、技术路线、组织方式与课题分解
本项目的研究方案如下所示：
1.活性多肽液的制备
核桃
花生 预处理 调pH 搅拌、酶解 灭酶
玉米
离心 上清液脱苦、脱臭、脱色 固液分离
脱盐精致 肽液
关键技术：（1）原料预处理：通过调pH及控制温度、时间，使蛋白质充分变性，尽可能多的打开二硫键，并去除异味；（2）酶解工艺参数的确定：包括pH、酶解温度、酶解时间、酶用量、底物浓度；（3）灭酶条件的确定 （4）脱苦工艺条件的确定：采用活性炭吸附脱苦。确定活性炭种类、活性炭用量、吸附温度、吸附时间等；（5）脱盐精制采用离子交换树脂法。
2. 活性肽产品的研制
活性肽液 蒸馏浓缩 喷雾干燥 添加不同成分，制成适合儿童、妇女、老人补充营养的胶囊、片剂及粉剂
（1）添加牛磺酸、葡萄糖酸锌、葡萄糖酸钙、复合维生素等成分，制成适合儿童使用的全面补充营养、调节免疫、益智、促进儿童全面健康发展的保健产品。
（2）添加维生素E、大豆异黄酮、钙等成分，研制成调整女性内分泌、抗氧化、平衡机体、延缓衰老的保健产品。
（3）添加低聚糖、微量元素、复合维生素等成分，研制成适合老年人食用的补充营养，增强免疫、提高身体机能的保健食品。
主要技术指标：
核桃肽、花生肽、玉米肽总氮均达11.0 %以上，分子量在28000以下，低可至4500，水溶性均在90%以上。
该工艺路线实现了核桃、花生、玉米等农作物的深加工。采用酶解技术、交换树脂技术，不会造成“三废”排放，符合国家在建设节约型社会的过程中，以提高资源利用效率为核心，全面推行清洁生产，从源头减少废弃物的产生的要求。
本项目的产品主要应用于中老年、孕妇、儿童、运动员等人群，具有广大的消费群体。项目建成后，利用现代传媒进行大范围的宣传，开拓营销市场，具有良好市场发展前景。本项目由科研单位进行技术研发，企业进行负责生产与产品推广，实现产研结合，发挥双方各自优势，为项目的顺利完成提供了可靠的保障。本项目由企业主管部门组成建立项目督导小组，从建设到建成全程监督管理，以专业技术人员全程为项目服务，保证项目的顺利完成。
七、年度计划内容
2006.5----2006.12 核桃生物活性多肽生产工艺参数的确定
2007.1----2007.09 花生生物活性多肽生产工艺参数的确定核桃
2007.10----2008.3 玉米生物活性多肽生产工艺参数的确定核桃
2008.4----2008.8 整理资料准备鉴定
八、主要研究人员和单位简况及具备的条件
本单位是一家从事化学化工，保健食品的产业化研发、测试新技术研究的高科技公司。长期坚持以农产品深加工精加工和高科技开发为战略目标，经多年的科技创新，先后开发生产了核桃、花生、牛蒡、金银花等多个产品。先后完成“何首乌有效成分的超临界CO2萃取及其应用研究”的研究，；完成牛蒡的深加工技术研究，“牛蒡菊糖的提取及应用研究”，“牛蒡酒的中试研究”，采用高新技术，将优势的资源转化为高附加值、高技术含量的产品。本单位利用酶技术及膜分离技术等高新技术，对核桃中活性蛋白肽进行了研制开发，不仅填补国内空白，而且采用了先进的生产工艺，大幅度的降低了生产成本，产生了明显的经济效益。开发出了多种保健品，具有雄厚的研发和推广的实力。
技术依托单位是一所省级综合性研究开发的科研机构。技术力量雄厚，设施先进。现拥有省级重点实验室一个，主要研究任务和方向是：天然产物分离技术、农产品深加工、天然药物、医药精细化工，测试新技术、新方法等。本课题组的研究成员分别涉足于生物化学、药物化学、有机化学等领域，完成的“逆流色谱技术在中药标准对照品研制中的应用”，获得中国分析测试协会科学技术二等奖；完成玫瑰油的提取分离及分析,为出口创汇提供依据,该课题获得省科院科技进步二等奖；完成牡丹花的有效成分提取的中试实验和功能性研究，该课题综合水平达到世界先进水平，并获得**省科学院科技进步二等奖；完成省科委攻关课题银杏黄酮及内酯的纯化研究等项目，为尽快完成该项课题奠定了坚实的基础。两家的联合，为顺利完成该课题打下坚实的基础。
本项目由院企合作共同承担。科研院所技术力量雄厚，设施先进，负责项目的技术研究部分。企业在产品生产与推广上具备明显的优势。两单位的联合，利用了科研单位的技术力量，结合企业在产品生产、技术转让、产品推广上的坚实基础，进行优势互补，为本项目的顺利进行及推广应用创造
主要技术负责人简介：
##，研究员，1980年7月毕业于北京大学分析化学系， 1980年8月毕业分配至我中心工作至今， 1996年作为**省天然产物有效成分鉴定、分离、纯化重点实验室筹建办公室负责人，1998年10月被聘任重点实验室主任、学术带头人。现为我中心主任。一直从事有机化学、色谱—质谱联用仪的分析测试服务和方法应用研究以及有机产物方面科研开发工作，取得了多项科技成果和奖励，其中主要有：“平阴玫瑰油全分析”、“从玫瑰花提油废渣中提取玫瑰色素”、“牡丹花有效成分分析及提取工艺研究”、“银杏黄酮及内脂分离纯化研究”、“葡萄皮、籽生物活性成分的提取及功能性试验研究”、“牛蒡菊糖的提取及应用的研究”、**省自然基金“毛白杨雄花序黄酮与多糖的研究”、 “何首乌有效成分的超临界提取及应用研究”等。“超临界流体色谱及双聚焦质谱联用技术及应用”，该项目研究成果获得中国分析测试协会优秀科技成果二等奖，**省科学院科技进步二等奖。在本项目中负责整体设计、实验执行、结果分析等。
## 研究员，博士，。1998年6月和2004年12月分别获得**农业大学食品科学硕士和理学博士学位。1998年7月-至今，在我中心省重点实验室从事天然产物的研究与开发工作。先后主持和参加多项省市攻关项目; 发表研究论文30多篇，其中SCI收录论文6篇，EI收录6篇，中文核心期刊15篇；申请国家发明专利一项；获得省、市级奖励5项。现主持及主持完成的科研项目有国家技术监督局项目“五种天然产物标样的研制”，**省自然科学基金“毛白杨雄花序黄酮及多糖的研究”，**省科学院科技发展基金“逆流色谱技术在中药标准对照品研制中的应用”和**省科学院科技发展基金“牛蒡菊糖的提取及应用研究”，“牛蒡酒的中试研究”，作为主要研究人员(第二位)，还先后参加了项目“牡丹花有效成分提取及应用研究”，负责其中的提取和活性研究部分，该项目已经转化并获得**省科学院科技进步二等奖；还参与“何首乌有效成分超临界CO2萃取及应用研究”和“葡萄皮籽中白藜芦醇类活性成分的提取与应用”等课题。
九、经费预算
项目新增资金来源，包括企业自有100万、银行贷款350万、申请各级科技三项费50万及其他资金100万。