[00096719]高活性功能性玉米蛋白肽分离技术

　　利用模拟移动床色谱分离技术分离纯化高活性功能性玉米肽的研究 　　一、资源情况 　　我国是世界上第二玉米生产大国，在2000年时，我国年种植玉米面积达到3.6亿亩，年产1.06亿吨。仅黑龙江省种植面积就达到3000万亩左右，年产玉米1200万吨左右，玉米总产量占全国玉米总产量的1/10。到2010年黑龙江省玉米播种面积6552.6万亩，增加403.8万亩。我省有着丰富的玉米资源，而且玉米是我省三大主要粮食作物之一，用途广、产业链长，不仅可以作为食品和饲料，还是一种重要的可再生的工业原料，在国家粮食安全中占有重要的地位。全省玉米食品加工多为中小型企业，主要食品加工企业15家，以玉米杂粮、玉米方便食品、挂面、速冻玉米、玉米汁饮料等产品为主，年利用玉米约15万吨。玉米在生产玉米淀粉、酒精的基础上，也可以开发生产玉米功能性肽、谷氨酸、赖氨酸、变性淀粉、麦芽糖精、啤酒专用糖浆、高果葡糖浆、维生素C、总溶剂、燃料乙醇等玉米深加工产品，产业链不断延长，资源利用效率不断提高。 　　玉米蛋白粉是玉米淀粉生产中的主要副产品，含有大约60%的蛋白质，主要为玉米醇溶蛋白(68%)、谷蛋白(22% )和球蛋白(1.2%)。由于玉米蛋白粉组成复杂，水溶性差，赖氨酸和色氨酸含量很低，限制了它在食品工业中的应用，并且由于其价格低廉，当今在国内主要将玉米蛋白粉用于饲料工业或向自然界排放，每年随废液排走的玉米蛋白质高达8万多吨，既浪费了宝贵的粮食资源又造成对环境的污染。通过酶法水解可以提高玉米蛋白的水溶性，便于利用我国有限的蛋白质资源，而且得到的水解产物有一定的生物活性。 　　玉米活性肽的开发具有广泛的应用前景，而且随着科技的发展，人们意识的提高及保健意识的增强，玉米活性肽的药食同源性将更加显示出其广阔的应用前景。虽然目前对于玉米肽的各种生物活性研究的比较多，但是对于玉米活性肽的快速、简便、高效的分离方法还需要进一步的探索。 　　模拟移动床(Simulation Moving Bed, 简称SMB)色谱分离技术，是一种高效、先进的吸附分离技术，与传统的色谱分离技术相比，其特点是实现了连续分离操作，分离效率高，可同时分离出多种组分，提纯效果较一般色谱高出40%，并且可降低设备投资，因而使加工成本降低50%以上。目前，在国外已遍及石油化工、食品、精细化工、生物发酵和医药等领域应用，但在我国，将模拟移动床色谱分离技术用于食品精深加工的应用还很少，而且针对不同工艺条件提供不同的模拟移动床产业化装备的研究更是少之又少。本研究利用模拟移动床色谱分离技术的可以连续生产、提高效率、节省成本的优势进行高活性玉米肽的分离，并且在确定其关键技术的基础上进行了配套的产业化装备的研究，这样极大地提高了玉米蛋白的附加值，并且对玉米蛋白中的其他生物活性成分的分离纯化提供了理论依据，而且为企业谋取了极大地利益。 　　二、国内外相关技术水平比较 　　目前一般玉米肽的生产是以玉米蛋白为原料，在碱性蛋白酶（通过实验以及别人的报道得出碱性蛋白酶对于玉米蛋白的水解效果较佳）催化下，进行部分水解，经过离心、层析等手段进行分离纯化，然后进行喷雾干燥，得到的低分子量的寡肽混合物，其分子量一般在2000Da以下。利用玉米蛋白粉可以制备出具有如下生理活性的生物活性肽：具有高F值特性的玉米肽、具有抗氧化能力的玉米肽、玉米降血压肽以及醒酒肽等等。虽然大量的具有生理活性的玉米肽已经被发现，但实际应用的比较少。要使高活性的玉米肽能真正服务于人类营养和健康，还有许多科学和技术上的问题有待解决，随着对玉米肽功能性质研究的逐步深入，对于玉米肽的分离纯化已受到国内外研究者的广泛关注，但是到目前为止，众多研究都表明对于玉米活性肽的分离技术研究多集中于实验室研究和膜分离设备，这样得到的活性肽是一个范围相对比较广的肽链范围。而且研究表明玉米肽活性除与其氨基酸组成和结构有关外，还与相对分子质量有关，所以针对不同玉米活性肽的制备其分离方法也不尽相同，而且要实现高活性玉米肽的分离纯化，更需要一套完善的工业化分离工艺，这将为高活性玉米肽的工业化分离技术提供技术支撑。因此，利用模拟移动床色谱技术分离高活性功能性玉米肽技术研究可弥补国内在高活性功能性玉米肽分离技术领域的空白。 　　三、知识产权情况 　　本研究已申请专利2项，专利名称：模拟移动床色谱分离装置，专利号：ZL200820218308.3、专利名称：中试型多功能模拟移动色谱分离装置，专利号：ZL201030295712.3。 　　四、国内外市场分析及风险分析、投资及利润情况 　　至20世纪90年代末，科学家已发现的天然多肽类生理物质已有数万种之多，涉及到激素、神经、细胞生长、生殖、肿瘤病变、神经激素传递质及免疫调节等领域，尽管多肽的发现已有百年之久，但它作为药物的开发史只有短短20年。在这20年里，世界各国开发上市的多肽类药物至少有100多种，如目前国际市场上畅销的亮丙瑞林、戈瑞林、布舍瑞林、促黄体激素拮抗剂、Fuzeon和利用生物工程手段生产的药物（如人生长激素、白见素、人胰岛素、干扰素和集落细胞生长因子等）。2006年，全球蛋白质/多肽类药物总销售额已超过600亿美元大关，2008年达到750-800亿美元，年增长率达20%以上。多肽类药物业已成为国际市场上一个重要大类。可以预见，随着分子生物学，生物化学合成技术的突飞猛进，多肽类药物与保健食品生产将迈上一个新台阶。多肽类产品涉及到激素、神经细胞生长和生殖等各生命领域，以及细胞分化、神经质传递、肿瘤病变、免疫调节等多种重要功能，所以在不久的将来，肽类产品将成为国际医药市场上一大类产品，其市场前景不可低估。 　　多肽类功能食品在国外发展速度极快，日本和美国均为多肽类功能食品的开发大国。国外已上市的多肽类保健食品不下数百种，年销售额达十几亿美元。我国在过去十几年里也已开发上市了多种多肽类保健食品，包括力源肽、纤姿肽、护肝肽、多能肽、活力肽、生长肽、大豆肽、降脂肽等。这其中有动物性多肽，也有植物性多肽，但是无论是那种肽，都很少有像国外市场上销售的可以作为药物性肽。所以将分离后的高活性功能性肽投入市场后，首先具有一定的风险，在国际市场上具有一定的竞争力，而且投资比例可能要高于作为保健品的肽类。 　　五、投资及利润分析 　　1吨玉米蛋白粉可以生产16kg高活性功能肽。年产500吨高活性玉米肽，总投资6000万元，其中固定资产1200万元。年销售收入6500万元，年利税3600万元，纯利润2600万元，当年即可全部收回投资。