氨基酸螯合亚铁的合成与检测

氨基酸螯合亚铁的合成与检测

华中农业大学学士学位论文(设计)

绪论

微量元素作为饲料添加剂使用以来,氨基酸微量元素螯合物与无机金属盐(第一代)和有机盐(第二代)相比有较强的优势[1],它克服了单纯无机盐添加剂的种种缺陷,起到了补充微量元素和氨基酸的双重作用,是一种接近于机体内天然形态的微量元素补充剂。它具备了吸收速度快、稳定性好、抗干扰、毒性小、生物利用率高等特点,能较好为细胞生长、繁殖提供双重营养[2,3,17],无可争议的成为第三代的添加剂。国内外的许多学者及公司企业也因此致力于此。美国Albion生物化学实验室就是氨基酸微量元素螯合物的研究先驱者,它是诸多氨基酸微量元素螯合物的供应商[4]。其他国外学者诸如Spear、Manspeaker、Baker、Henty等分别在氨基酸微量元素螯合物对猪牛禽羊的生长,疾病防治方面的作用进行了大量的试验工作,国内曾仁权、钟国清、冯展翼、李丽立、刘成一、刘斌等学者[16]分别在氨基酸微量元素螯合物的合成研究及实践运用上作了大量的实验,得到了较好的实践经验,取得了巨大的成果。国内现有西安近代化学研究所、内蒙古畜牧科学院、无锡轻工学院和中科院长沙农业现代化研究所等若干科研单位从事这一领域的研究和开发工作[5]。

微量元素螯合物中微量元素具有较高的利用率[23]。一般来说螯合物中微量元素的利用率取决于螯合物对微量元素的亲和力,即取决于稳定常数。对于氨基酸而言,螯合物的稳定性按铜、镍、锌、钴、铁和镁的顺序递减。最好的离子配位体是一种螯合稳定常数中等而不是非常稳定的,配位体稳定常数很高的螯合物不能有效地释放其金属离子,如EDTA,它甚至在与大多数其他螯合剂竞争中,能与所有过渡元素阳离子螯合。无论是哪一种微量元素螯合物,以氨基酸为配位体的螯合物,稳定常数通常都在4~15之间[24],既有利于与微量元素结合成螯合物被运输,又能在需要时有效地从螯合物(载体)中释放出来。氨基酸微量元素螯合物与无机盐的结构有很大的区别,无机盐仅仅是阳离子与阴离子之间形成离子键结构,而螯合物是以二价阳离子与给予电子体的氨基形成配位健,又与给予电子体的羧基构成离子健形成了五元环,是化学稳定性和生化稳定性很好的螯合结构。

以上原因致使氨基酸螯合物在社会生活中有着较大的应用。例如在猪的饲养中可以有效地预防仔猪贫血症,可显著降低仔猪死亡率。同时与硫酸亚铁相比,氨基酸螯合亚铁中铁的生物利用率可提高149%~277%。对鸡来说也有提高营养的作用,同时可促进肉鸡生长,降低饲料消耗,提高饲料转化率,并且能降低鸡的软腿病皮肤病的犯病率。在其它生物如牛,鱼的养殖上也有上述的优点。而作为肥料,氨基酸螯合亚铁同肥料混合喷洒于缺乏铁的植物叶面上,可促进作物生长,增加产量;用氨基酸金属螯合物水溶液处理棉花种子,可促进棉花种子萌发;还可以溶于乙醚作为黄瓜、菜豆、番茄及苹果、桔树的生长刺激剂[20]。还可作为农药使用,对人畜无毒害,被土壤微生物分解后,不影响肥效药效也不会造成残留污染环境和水源,分解后产生的氨基酸和脂肪酸等还可以作为营养物质,使土壤和农作物的品质得到改善。

同时氨基酸螯合亚铁作为食品添加剂在微量元素螯合物应用中占有举足轻重的地位。我国及世界人口对氨基酸螯合亚铁的需求量是巨大的。据联合国世界卫生组织调查,全世界有20亿贫血人口,机体贫血相当普遍的原因是食物中草酸盐、植酸盐、磷酸盐等易与铁形成不溶性的物质而难于被吸收,以及亚铁极易氧化为不易吸收的三价铁[6];而氨基酸螯合亚铁的良好生物效用就是这个解决难题的关键。而且氨基酸螯合亚铁容易与其他试剂均匀混合用于预混料生产,且使用贮藏都很方便。同时合成氨基酸螯合亚铁的主要原料来源广泛,鸡鸭羽毛猪毛和头发等是废弃的丰富的α—角蛋白类的氨基酸资源,而且污染很低[7,15];将它们给予开发利用,具有很高的经济价值,对发展农村经济有直接的积极意义。

本次的的实验采用的三步法是国内四种工艺流程[8]中最为简单的一种,它分为酸水解、碱中和及螯合三个步骤,它的特点是先将废弃蛋白质水解后制得复合氨基酸,然后经中和、螯合生成螯合物。在实验中,我们研究了一些氨基酸的制取条件,螯合物的反应条件,并对氨基酸做了薄层层析,进一步对氨基酸及其螯合的产物进行了红外检测;测定了氨基酸的浓度及其对应产率和亚铁离子对应的螯合率;最后研究了氨基酸螯合亚铁对水稻和油菜的生物活性,对实验作出了总结。

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