氨基酸金屬螯合物的研究概述【文獻綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)論文文獻綜述</b></p><p><b>　　食品科學(xué)與工程</b></p><p>　　氨基酸金屬螯合物的研究概述</p><p>　　摘要：氨基酸是構(gòu)成生物體內(nèi)蛋白質(zhì)、酶等生物大分子的基本結(jié)構(gòu)單位，是生物有機體的重要組成部分，氨基酸被廣泛應(yīng)用與各個領(lǐng)域，將氨基酸與金屬元素合成螯合物

2、，擴大了其應(yīng)用并提高了其應(yīng)用效果，因此研究氨基酸金屬螯合物具有重要的意義，本文就氨基酸金屬螯合物的概念特點、制備工藝及應(yīng)用作了統(tǒng)一概述。</p><p>　　關(guān)鍵詞：氨基酸金屬螯合物；特性；制備工藝；應(yīng)用 </p><p>　　氨基酸金屬螯合物是指氨基酸的一個或多個配位體基團與可溶性金屬鹽中的一個金屬離子發(fā)生配位反應(yīng)所形成的具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物。一個金屬離子可以和多個氨基酸形成螯合環(huán)，螯合

3、環(huán)的形成導(dǎo)致螯合離子比非螯合離子在水溶液中的穩(wěn)定性提高，螯合形成的環(huán)數(shù)越多，螯合物的穩(wěn)定性越好。常見的螯環(huán)有五元環(huán)（如氨基酸螫合物）和六元環(huán)（如α-螯合物）。由于金屬離子的配位數(shù)不同，螯合物中金屬離子與螯合物（氨基酸）的摩爾比可以是1:1－l:3[1]。時間、溶液的pH值、反應(yīng)物摩爾比都有可能影響上述氨基酸比例。水解氨基酸螯合物的平均分子量為150，如果分子量大于800，則螯合物在腸道內(nèi)不經(jīng)水解不能直接穿越細(xì)胞膜而被吸收[2]?？勺鳛轵?/p>

4、合物中心離子的較常用的有銅、鐵、鋅、錳、鉻和鈷等金屬離子, 常使用的配位體有蛋氨酸、賴氨酸和甘氨酸 [3]。 </p><p>　　1 氨基酸金屬螯合物的營養(yǎng)特性及機理</p><p>　　1.1 生物學(xué)價值高</p><p>　　氨基酸螯合物在消化道內(nèi)的存在狀態(tài)或吸收方式、組織代謝等方面不同于無機微量元素,在生物體內(nèi)的金屬離子絕大部分是以螯合物的形式存在，微量元素

5、氨基酸螯合物既是機體吸收金屬離子的主要形式，又是動物體內(nèi)合成蛋白質(zhì)的中間物質(zhì) [4]。根據(jù)美國科研部門的研究，經(jīng)氨基酸螯合的微量元素吸收率是無機微量元素的2～6倍 [5]。比無機鹽微量元素有更大、更優(yōu)越的普遍吸收和消化代謝作用。</p><p>　　1.2 有良好的生物化學(xué)穩(wěn)定性。</p><p>　　有機微量元素中的金屬離子在配位體氨基酸的保護下，可有效地抵御與其它離子生成難溶的無機鹽，

6、更重要的是螯合物的形成克服了無機鹽的一些普遍缺點[6]緩解礦物質(zhì)之間的頡抗競爭作用。與各種營養(yǎng)物質(zhì)(包括維生素)、抗生素具有協(xié)同作用。</p><p>　　1.3 增強免疫力 </p><p>　　有機微量元素可加強動物體酶的激活、生產(chǎn)，促進蛋白質(zhì)、脂肪和維生素的利用率。實驗證明，大多數(shù)維生素對鐵離子和銅離子的氧化物的催化性都很敏感，如維生素C當(dāng)有0.0002mol/l金屬離子存在時，其分

7、解可快1000倍[7]。有機微量元素具有氨基酸特有的氣味適口性好，使動物易于接收。微量元素氨基酸螯合物作為體內(nèi)生化過程的中間產(chǎn)物，毒副作用小，安全性高，對機體產(chǎn)生副作用小[8]。</p><p>　　1.4 雙重營養(yǎng)作用和抗菌、抗應(yīng)激作用</p><p>　　動物在攝入時，同時攝入了動物所必需而飼料中往往缺乏的兩種營養(yǎng)物質(zhì)--微量元素、氨基酸，因而具有雙重營養(yǎng)作用[9]。另外，微量元素氨基

8、酸螯合物具有增強抗菌能力，對某些腸炎、皮炎、痢疾和貧血也有治療作用。</p><p><b>　　1.5 抗氧化作用</b></p><p>　　微量元素離子被封閉在螯合物的螯環(huán)內(nèi)，較為穩(wěn)定，極大地降低了對飼料中添加的維生素等氧化和催化氧化破壞作用[10]。</p><p>　　2 氨基酸金屬螯合物的制備</p><p>

9、;　　生產(chǎn)可分為單體氨基酸螯合和復(fù)合氨基酸螯合，單一的氨基酸價格昂貴且生物活性單一，應(yīng)用范圍窄，所以研究多偏向后者[11]，復(fù)合氨基酸金屬螯合物的生產(chǎn)一般以餅粕、血粉、毛發(fā)、魚肉類下腳料等蛋白質(zhì)原料，原料來源十分廣泛，經(jīng)一定方法水解生成氨基酸，再用金屬元素在適宜的條件下與之鰲合，必要時進行分離提純濃縮干燥制成成品。水解的方法有酶解法、酸堿水解法等。酸堿水解法具有生產(chǎn)成本低的顯著優(yōu)點，但酸堿水解法由于反應(yīng)條件極為劇烈，對生產(chǎn)設(shè)備要求較高，

10、對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，且水解產(chǎn)物極易發(fā)生構(gòu)型改變從而造成水解產(chǎn)物成分極為復(fù)雜，生成產(chǎn)物不易控制，酶法水解是上世紀(jì)90年代后期至今普遍采用的水解方法。生物酶能在溫和的條件下進行反應(yīng)，而且可以通過酶制劑種類的篩選、酶反應(yīng)時間、反應(yīng)pH值、反應(yīng)溫度及水解度等參數(shù)的控制來得到人們想要的水解產(chǎn)物，使蛋白的水解過程變得可控。因此，酶法水解成為制取各類水解蛋白的主要方法和發(fā)展方向。主要的合成方法是水體系合成法，新型的方法有微波固相合成法等。最終測定螯合

11、率來衡量產(chǎn)品質(zhì)量，常用的方法有離子交換樹脂法、凝膠過濾色譜法。EDTA配位滴定法[12]。</p><p>　　2.1 氨基酸金屬螯合物的生產(chǎn)工藝流程</p><p>　　原料預(yù)處理→ 氨基酸的制備→加入金屬離子→調(diào)整反應(yīng)環(huán)境→螯合反應(yīng)→分離提純</p><p><b>　　2.2 制備條件</b></p><p>　　

12、2.2.1 投料物質(zhì)的量比</p><p>　　即氨基酸配體與金屬離子的摩爾比即投料比，是影響螯合反應(yīng)的重要因素。理論上講，配位比太小則螯合程度不高，不能形成穩(wěn)定的螯合物；配位比太大則螯合物穩(wěn)定性過高，微量元素難以被生物體吸收利用，同時也會造成氨基酸的浪費，經(jīng)濟上不劃算。故要求螯合反應(yīng)既能達到一定程度的最小配位比以保證產(chǎn)品質(zhì)量，又要能充分利用氨基酸。根據(jù)文獻可知一般最佳配位比為2：1。如邱冬玲[13]等通過正交試

13、驗來確定了絲素肽與鋅螯合的最佳工藝條件是:反應(yīng)液pH6，多肽與鋅的質(zhì)量比2:1，多肽液濃度0.05g/mL，反應(yīng)溫度50℃。此條件下，鋅的螯合率為86.54%，螯合物得率為84.5%。</p><p>　　2.2.2 溫度與時間</p><p>　　研究表明時間和溫度都對螯合率的影響不大。氨基酸與金屬離子的螯合反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度越高對反應(yīng)越有利，但若反應(yīng)溫度太高，反應(yīng)時間過短將導(dǎo)致反

14、應(yīng)不徹底，且溫度太高容易破壞氨基酸及其螯合物；若反應(yīng)溫度太低，則螯合反應(yīng)速度較慢，收率較低。螯合反應(yīng)是一個比較迅速的反應(yīng)，在前期螯合率會隨著時間的增長而增長，但是在一定時間后就會形成一個動態(tài)平衡的狀態(tài)。</p><p><b>　　2.2.3 pH</b></p><p>　　螯合反應(yīng)受酸度條件的影響較大，在pH值較低的酸性條件下，由于酸效應(yīng)的影響，氨基酸難以解離，不

15、能同金屬離子配位形成穩(wěn)定的氨基酸微量元素螯合物；而在pH值較高的堿性條件下，金屬離子則會發(fā)生水解，以氫氧化物的形式沉淀析出[14,15]。螯合的具體的pH值與所選用的蛋白降解物及其金屬離子有關(guān)，一般情況下pH值控制在6～7。例楊燊[16]等確定了多肽螯合鈣離子最佳工藝條件為，DH 5%，pH7，溫度為室溫，螯合15min，螯合率可達81.75%。</p><p>　　2.2.4 分離提純</p>&

16、lt;p>　　對金屬螯合物的分離有液-液萃取法，在螯合物形成后，產(chǎn)物會自動從酶解液或者多肽液中沉淀下來，一般采用離心分離的方式就能將其中的水不溶物給分離出來。根據(jù)微量元素氨基酸螯合物在乙醇等有機溶劑中的溶解度極小，而微量的游離金屬離子和氨基酸都能溶于有機溶劑的特性[17]，可以通過往反應(yīng)液中添加不同體積分?jǐn)?shù)無水乙醇來實現(xiàn)分級沉淀[18]，鄧尚貴[19]等在試驗中先將修飾產(chǎn)物進行離心獲得水不溶組分，然后向分離后的液體中加入無水乙醇先

17、后加入50%、80%兩種體積分?jǐn)?shù)的酒精實現(xiàn)了對鐵螯合物的分級分離并使用紅外光譜分析了這分級沉淀后產(chǎn)品。最后將產(chǎn)品進行干燥。其它的方法有薄層液相色譜法和柱液相色譜法等，應(yīng)用液相色譜法可解決用其它方法分析樣品需要預(yù)分離及干擾所導(dǎo)致的測定不準(zhǔn)確難題，從而實現(xiàn)對樣品的快速、連續(xù)、準(zhǔn)確、靈敏的分析[20]。</p><p>　　3 金屬氨基酸螯合物的應(yīng)用</p><p>　　1977年，美國Ashm

18、ead 博士首次報道了利用鐵螯合物可以預(yù)防仔豬缺鐵性貧血，首先將與動物營養(yǎng)有關(guān)的微量元素與動物必需營養(yǎng)來源氨基酸結(jié)合起來，制成此一代的微量元素氨基酸營養(yǎng)性添加劑[21]。我國從20世紀(jì)80年代中期開展了微量元素氨基酸螯合物的研制與研究應(yīng)用工作，取得了一定的進展[22]。新金屬氨基酸螯合物作為新型的一種飼料添加劑應(yīng)用于家畜、反芻動物、水產(chǎn)等養(yǎng)殖業(yè)中，可以明顯促進動物的生長，增強畜禽免疫力，提高抗應(yīng)激能力等。同時，也可減少在日糧中的添加量，

19、相應(yīng)減少排泄物中的排出量，減少對環(huán)境的污染[23]例如趙元鳳[24]等(1997)在恒溫水簇箱進行羅非魚養(yǎng)殖實驗，分別在羅非魚的飼料中添加無機復(fù)合礦 1%、氨基酸螯合鹽 0.5%、氨基酸螯合鹽 1%，40d 養(yǎng)殖 實驗表明，添加氨基酸螯合鹽的羅非魚生長顯著好于無機鹽組，飼料系數(shù)顯著降低（P <0.05），采用靜水密閉法測定羅非魚的耗氧率發(fā)現(xiàn)，添加氨基酸螯合鹽的羅非魚耗氧率顯著低于無機鹽組,易成林[25]等（1999）試驗結(jié)果表明，

20、奶牛日糧中添加1%的氨基酸螯合物每頭奶牛日單產(chǎn)增加了2.16kg，提高了 17.7%，而且有利于延長泌</p><p>　　4 應(yīng)用中存在的問題及展望</p><p>　　在目前我國的氨基酸螯合物的實際生產(chǎn)應(yīng)用還存在著一些問題，限制了其發(fā)展，主要有生產(chǎn)成本高，價格昂貴，制造工藝不完善，特別是尚未形成一套比較成熟的產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)及其定量檢測方法[26]，消費者對螯合產(chǎn)品也存在疑慮等，因此在今后

21、的研究中需進一步改進生產(chǎn)工藝，優(yōu)化配方及合成方法，提高產(chǎn)品質(zhì)量，對氨基酸螯合物在體內(nèi)對免疫功能。激素代謝的影響及具體的作用機制等還要進行深入研究。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 蘇純陽,董仲華,香紅星.微量元素氨基酸(小肽)螯合物的研究應(yīng)用進展[J].飼料工業(yè),2002 (1)15- 18. </p><

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