基本信息
- 项目名称：
- 杏仁蛋白的绿色提取工艺及功能特性和营养价值的研究
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本实验项目以甘肃地产野山杏仁为研究材料，探究杏仁蛋白的最佳提取工艺，并确定了蛋白的功能特性和营养价值，为杏仁蛋白在食品、医药等诸多领域的应用提供实验室阶段产品。本作品对杏仁蛋白利用普通提取法、超声波提取法及微波提取法，设计单因素、正交等探究实验，以蛋白最大提取率为主要指标，结合工业化生产的实际确定出蛋白产品提取的最优工艺条件。提取过程中利用了先进的真空低温冷冻干燥技术，经过持水、持油、乳化、氨基酸分析等检测实验，确定得到了纯度高（蛋白质含量达到90.2％）、营养价值好、功能特性优越的蛋白产品。 本项目从提取过杏仁油的废渣中进一步提取杏仁蛋白，剩余的残渣用作动物饲料，实现了杏仁蛋白深加工过程中废弃物零排放，符合循环经济的要求，对于西部生态农业的建设具有一定的意义。
- 详细介绍：
- 杏仁中蛋白质含量占到成分总量的25％，是一种良好的药食兼用的植物蛋白。我国甘肃平凉、庆阳等地盛产杏仁，占到全省总产量的70％，但是长期以来对其开发力度不够、经济附加值不高。本实验项目研究旨在探究杏仁蛋白的最佳提取工艺，并确定蛋白的功能特性和营养价值，为杏仁蛋白在食品、医药等诸多领域的应用提供实验室阶段产品。 本项目设计的杏仁蛋白提取的单因素实验包括了对料液比、时间、温度、pH值、功率的确定，以及对它们最优组合的确定。本产品的开发过程中利用的超声波及微波提取技术在蛋白提取中具有显著进步 本实验高度注重工业化生产实际，在保证产率的情况下，考虑到要节约成本及获得最大效益，对提取时间、功率等做了富有成效的改进和细化。 同时，在提取蛋白产品时，还利用了先进的真空低温冷冻干燥技术，氨基酸分析结果可证明相比较于普通真空干燥技术和恒温干燥技术能较好地保持产品原有的功能特性和营养价值。蛋白质提取率高且外观满足食品加工要求，功能特性优越，为杏仁蛋白在食品、医药等诸多领域的应用提供实验室阶段产品。对杏仁蛋白的营养价值分析结果表明，杏仁蛋白中氨基酸组成比较丰富，含有l7种氨基酸，7种必需氨基酸。其中，谷氨酸、精氨酸和天冬氨酸三种必需氨基酸含量最高，分别占氨基酸总量的23.71％、10.10％和9.93％，而色氨酸含量最低，占0.60％。对其氨基酸组成细致分析可见甘肃地产杏仁蛋白中所含的儿童生长发育所必需的组氨酸（2.16g/100g），精氨酸（10.10g/100g）含量都很高，天冬氨酸与谷氨酸是呈味氨基酸，是食物中的重要鲜味物质，这两种氨基酸与总氨基酸的比值达33.64%，说明其是一种口感鲜美的天然食品资源。在检测中同时发现，甘肃地产杏仁蛋白中蛋氨酸与胱氨酸的含量很少，化学评分较低。针对这一情况，可以添加一些富含蛋氨酸与胱氨酸的动植物蛋白以弥补不足。 本项目开发出的保健品老少皆宜，特别适合身体虚弱者。由于本实验利用的是废弃的脱脂杏仁废渣资源，而得到的是高附加值的保健品，同时剩余的杏仁渣可用作动物饲料，变废为宝，实现了废物的零排放。所以本产品的开发可行性好、利用价值高、市场前景广阔。大体预算每吨杏仁渣可产生10000-15000元的利润，所以此研究一旦投入工业化生产阶段将会产生可观的经济价值。 综上所述，本项目具有提取工艺能耗低，无污染，所得产品经济价值高，符合循环经济和工业化生产的要求，。具有广阔的推广前景。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 鉴于脱脂杏仁渣资源生物利用度和经济附加值低且存在严重浪费现象，本研究充分利用低成本的资源，利用超声波和微波等绿色提取技术，通过设计单因素、正交等工艺探究实验和持水、持油、乳化、氨基酸分析等功能检测实验和营养价值分析，以最大提取率为主要指标，结合工业化生产实际，确定出蛋白产品提取的最优工艺条件及其功能特性，并在此条件下获得纯度高、功能特性优越的杏仁蛋白产品。本研究为我国甘肃野生杏仁的蛋白产品推广至工业化生产作出开创性的工作。 同时对杏仁蛋白的营养价值进行了分析，对氨基酸进行评分，提出了合理利用杏仁蛋白的若干建议。
科学性、先进性
- 鉴于脱脂杏仁渣资源生物利用度和经济附加值低且存在严重浪费现象，本研究充分利用废弃物资源，利用超声波和微波等绿色提取技术，通过设计单因素、正交等工艺探究实验和持水、持油、乳化、氨基酸分析等功能检测实验和营养价值分析，以最大提取率为主要指标，结合工业化生产实际，确定出蛋白产品提取的最优工艺条件及其功能特性，并在此条件下获得纯度高、功能特性优越的杏仁蛋白产品。本研究为我国甘肃野生杏仁的蛋白产品推广至工业化生产作出开创性的工作。 本实验所用的超声波、微波提取法具有低能耗、无污染等优势，特别是微波提取这种优势更大。 本实验的原料为提取油脂后的的废弃的杏仁渣，提取的蛋白可作为食品、医药等领域原料的来源 ，同时提取蛋白后的杏仁渣可作为动物饲料，实现废物的零排放。
获奖情况及鉴定结果
- 2008年本省第七届“挑战杯”大学生课外学术作品竞赛获特等奖。 2008年本校第七届“挑战杯”大学生课外学术作品竞赛获一等奖。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 有偿转让
作品可展示的形式
- 产品、样品、现场展示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本实验得到的杏仁蛋白有着优越的功能特性和很高的营养价值。本项目开发出的蛋白粉老少皆宜，特别适合于身体虚弱者。由于本实验利用的是廉价的脱脂杏仁废渣资源，而得到的是高附加值的保健品，所以市场推广前景很大，大体预算如下： 一吨杏仁渣成本1000元，可获得精制蛋白粉0.4吨，所需加工费（包括精制）1000元——生产一吨蛋白粉成本为5000元，本产品预售价15000-20000元/吨。 由以上分析可见每吨利润为10000-15000元，通过与市场常用植物蛋白粉比较，本产品的开发具有很高的经济价值！ 表2本产品与市场常用蛋白价格比较 蛋白名称 花生蛋白 大豆蛋白 小麦蛋白 本产品蛋白 市场价格（元/吨） 30000 25000 20000 15000-20000
同类课题研究水平概述
- 杏仁蛋白是一种优质的植物蛋白，有着优越的功能特性和很高的营养价值。不但可以用来作为医药原料、保健品、营养品、功能食品、食品强化剂、婴幼儿食品及老年食品添加剂，还可以用来作动物饲料添加剂、抗氧化剂、防腐剂等，且在工业化生产中不会产生环境污染。目前国内外关于植物蛋白提取的研究比较多，例如对大豆蛋白、花生蛋白、核桃蛋白及苦荞麦蛋白等的报道就很多，但是关于杏仁蛋白提取的报道还比较少，尤其是对我国甘肃富产的野生苦杏仁蛋白的研究更是未见报道。 目前国内外有关杏仁蛋白提取方法的报道，主要有溶剂提取法、碱提取法、酶提取法、反胶束提取法等。溶剂提取法最大缺陷是所得产品在食品应用中存在安全问题，很难在食品工业中推广；酶提取法和反胶束提取法由于成本较高，也常不被工业生产采用；根据郭荣荣等人对减法、酶法提取大米蛋白的工艺和产品的功能特性进行的比较发现：碱法提取的大米蛋白纯度、提取率都很高，分别达到90％和55％，而酶法仅为45％和40％。碱法提取的大米蛋白持水性、持油性和起泡性优于酶法提取的大米蛋白，碱法提取的蛋白只是占蛋白质总量80％以上的碱溶性蛋白。考虑到本产品开发的最终目的是要进行大规模工业化生产，综合以上研究，杏仁蛋白的提取过程中采用碱溶酸析的两部提取法。 本产品开发时对比了普通提取法、超声促溶提取法和微波提取法在工艺效果上的差异，最后确定利用微波提取技术。通过实验已得微波提取法所得产率是普通提取法的三倍，而且微波提取法操作简单、节能环保。通过实验验证，在所得产率相同的情况下，普通提取法需用60分钟，而微波提取法仅用10分钟。同时，在提取蛋白产品时，还利用了先进的真空低温冷冻干燥技术，使得制取的杏仁蛋白产品较好地保持了原有的功能特性和营养价值。
