1、本科毕业论文系列开题报告食品科学与工程鲨鱼肉酶解液钙螯合物的制备条件优化一、选题的背景与意义近年来，全国各沿海省市鲨鱼翅等加工量逐年增多，每年鲨鱼的捕捞量非常大，而鲨鱼在利用中大部分只利用价值更高的鱼鳍，或用来加工鱼肝油、鱼皮等产品，而其余资源未能得到很好的利用，随之而来的鲨鱼肉便成为廉价的副产品。鲨鱼肉质粗糙，但营养丰富，含高蛋白、不饱和脂肪酸和多种矿物质，研究表明，鱼肉蛋白质的氨基酸比值与人体肌肉成分非常接近，其吸收利用率高，但由于鲨鱼肉中含有较多的尿素，感官上并不令人满意，其食用价值不高，一直没有得到很好的利用。将鲨鱼肉经酶作用水解后，其功能和品质可得到提高，再经过金属离子如钙、铁、锌等
2、进行螯合，不仅能提升其品质与功能性而且还会体现出新的有益的功能活性，进一步加工成适合的产品后，不但可制成有益健康的保健品，还能够成为一种良好的食品添加剂，有着不错的市场前景。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题研究内容采用蛋白酶处理鲨鱼肉，利用鲨鱼肉酶解产物进行钙修饰，获得鲨鱼肉酶解液钙螯合物。以螯合率为指标，利用单因素和正交试验对螯合条件（酶解液水解度、螯合温度、螯合溶液PH、物料比等）进行优化，分离制备得到的螯合物，为进一步分析其结构、研究其抗氧化和抗菌活性做准备。拟解决的主要问题优化鲨鱼肉酶解液钙螯合物的制备条件三、研究的方法与技术路线制备鲨鱼肉酶解液钙离子螯合的单因素实验（时间、温度、
3、DH、PH、物料比）螯合率的测定采用EDTA滴定法，计算公式为（总钙离子游离钙离子）/总钙离子四、研究的总体安排与进度201010820101215查阅资料，完成开题报告、文献综述、开题论证；201012162011420外文翻译2篇，准备实验工作，优化螯合工艺，对螯合产物进行分离；20114212011510整理数据、书写论文，完成答辩。五、主要参考文献1阙小峰酶法制备复合氨基酸钙工艺的研究J农产品加工学刊,2008,102崔志英,舒绪刚,李大光微量元素氨基酸螯合物应用现状和发展J广东饲料,2008,013张维睿,杨桂芹,龙雷微量元素氨基酸螯合物的营养功能及其在动物生产中的应用J河南畜牧兽医
4、2006,054谢荣辉鲨鱼肉猫用食品的试制究J食品科技,200722582605袁秋萍鲨鱼松保健食品的研制J食品工业科技,1999459596杨燊,邓尚贵,秦小明低值鱼蛋白多肽钙螯合物的制备和抗氧化、抗菌活性研究J食品科学,200812022067夏松养,谢超,霍建聪,邓尚贵鱼蛋白酶水解物的钙螯合修饰及其功能活性J水产学报,2008,038邱冬玲,胡长利,崔建云丝素肽与锌螯合工艺条件的研究J食品研究与开发,2008,079郑凤翥,王世平牛血血红蛋白酶解液钙螯合物制备工艺研究J中国粮油学报,2009,0310刘玉花,马俪珍,孔保华等羊骨胶原钙螯合肽酶解工艺的研究J肉类研究,2008,0411曹银
5、娣,陈巧云,熊华等米蛋白肽铁的螯合条件优化J食品与发酵工业,20074616412朱江峰,戴小杰中国鲨鱼资源生物学研究现状与保护对策J生物学通报,2007,325192013吴碉霖,王俊鱼骨粉制备复合氨基酸螫合钙工艺研究J食品与发酵与科技,20091515414田萍,刘宇,姚秉华等生物合成乳链菌肽及其螯合物的研究J氨基酸和生物资以螯合率为指标，利用正交或响应面方法进行工艺优化螯合产物的分离提纯源,2008,302515515霍健聪,邓尚贵,谢超多肤亚铁鳌合物制备及抑菌活性研究J食品与机械,20091868916张晓鸣,贾承胜,张凤等蛋氨酸铜螯合物的制备及其抗氧化性质研究J,FOODMACHIN
6、ERY,20095596217张维睿,杨桂芹,龙雷微量元素氨基酸螯合物的营养功能及其在动物生产中的应用J河南畜牧兽医,2006,0518王蕾微波水解鸡毛制备复合氨基酸螯合铜的工艺研究D四川师范大学,200819甘林火,翁连进,刘青,邓爱华制备L亮氨酸螯合钙的新工艺及其生物利用度的研究J食品与发酵工业,2008,0320甘林火,翁连进,邓爱华制备氨基酸螯合钙的研究进展J氨基酸和生物资源,2008,0121孙莉洁,梁金钟响应面法优化大豆肽与钙离子螯合的研究J中国粮油学报,2010,0122付文雯,马美湖,蔡朝霞等牛骨蛋白分步酶解制取胶原多肽螯合钙的研究J食品工业,2010,0123WONKYOJU
7、NG,SEKWONKIM,CALCIUMBINDINGPEPTIDEDERIVEDFROMPEPSINOLYTICHYDROLYSATESOFHOKIJOHNIUSBELENGERIIFRAMEJEURFOODRESTECHNO,200776376724EVANHEUGTEN,JWSPEARS,EBKEGLEY,ETALEFFECTSOFORGANICFORMSOFZINCONGROWTHPERFORMANCE,TISSUEZINCDISTRIBUTION,ANDIMMUNERESPONSEOFWEANLINGPIGSJANIMSCI2003,81820632071毕业论文文献综述食品科学与工
8、程氨基酸金属螯合物的研究概述摘要氨基酸是构成生物体内蛋白质、酶等生物大分子的基本结构单位，是生物有机体的重要组成部分，氨基酸被广泛应用与各个领域，将氨基酸与金属元素合成螯合物，扩大了其应用并提高了其应用效果，因此研究氨基酸金属螯合物具有重要的意义，本文就氨基酸金属螯合物的概念特点、制备工艺及应用作了统一概述。关键词氨基酸金属螯合物；特性；制备工艺；应用氨基酸金属螯合物是指氨基酸的一个或多个配位体基团与可溶性金属盐中的一个金属离子发生配位反应所形成的具有环状结构的化合物。一个金属离子可以和多个氨基酸形成螯合环，螯合环的形成导致螯合离子比非螯合离子在水溶液中的稳定性提高，螯合形成的环数越多，螯合物
9、的稳定性越好。常见的螯环有五元环（如氨基酸螫合物）和六元环（如螯合物）。由于金属离子的配位数不同，螯合物中金属离子与螯合物（氨基酸）的摩尔比可以是11L31。时间、溶液的PH值、反应物摩尔比都有可能影响上述氨基酸比例。水解氨基酸螯合物的平均分子量为150，如果分子量大于800，则螯合物在肠道内不经水解不能直接穿越细胞膜而被吸收2。可作为螯合物中心离子的较常用的有铜、铁、锌、锰、铬和钴等金属离子,常使用的配位体有蛋氨酸、赖氨酸和甘氨酸3。1氨基酸金属螯合物的营养特性及机理11生物学价值高氨基酸螯合物在消化道内的存在状态或吸收方式、组织代谢等方面不同于无机微量元素,在生物体内的金属离子绝大部分是以
10、螯合物的形式存在，微量元素氨基酸螯合物既是机体吸收金属离子的主要形式，又是动物体内合成蛋白质的中间物质4。根据美国科研部门的研究，经氨基酸螯合的微量元素吸收率是无机微量元素的26倍5。比无机盐微量元素有更大、更优越的普遍吸收和消化代谢作用。12有良好的生物化学稳定性。有机微量元素中的金属离子在配位体氨基酸的保护下，可有效地抵御与其它离子生成难溶的无机盐，更重要的是螯合物的形成克服了无机盐的一些普遍缺点6缓解矿物质之间的颉抗竞争作用。与各种营养物质包括维生素、抗生素具有协同作用。13增强免疫力有机微量元素可加强动物体酶的激活、生产，促进蛋白质、脂肪和维生素的利用率。实验证明，大多数维生素对铁离子
11、和铜离子的氧化物的催化性都很敏感，如维生素C当有00002MOL/L金属离子存在时，其分解可快1000倍7。有机微量元素具有氨基酸特有的气味适口性好，使动物易于接收。微量元素氨基酸螯合物作为体内生化过程的中间产物，毒副作用小，安全性高，对机体产生副作用小8。14双重营养作用和抗菌、抗应激作用动物在摄入时，同时摄入了动物所必需而饲料中往往缺乏的两种营养物质微量元素、氨基酸，因而具有双重营养作用9。另外，微量元素氨基酸螯合物具有增强抗菌能力，对某些肠炎、皮炎、痢疾和贫血也有治疗作用。15抗氧化作用微量元素离子被封闭在螯合物的螯环内，较为稳定，极大地降低了对饲料中添加的维生素等氧化和催化氧化破坏作用
12、10。2氨基酸金属螯合物的制备生产可分为单体氨基酸螯合和复合氨基酸螯合，单一的氨基酸价格昂贵且生物活性单一，应用范围窄，所以研究多偏向后者11，复合氨基酸金属螯合物的生产一般以饼粕、血粉、毛发、鱼肉类下脚料等蛋白质原料，原料来源十分广泛，经一定方法水解生成氨基酸，再用金属元素在适宜的条件下与之鳌合，必要时进行分离提纯浓缩干燥制成成品。水解的方法有酶解法、酸碱水解法等。酸碱水解法具有生产成本低的显著优点，但酸碱水解法由于反应条件极为剧烈，对生产设备要求较高，对环境造成严重污染，且水解产物极易发生构型改变从而造成水解产物成分极为复杂，生成产物不易控制，酶法水解是上世纪90年代后期至今普遍采用的水解
13、方法。生物酶能在温和的条件下进行反应，而且可以通过酶制剂种类的筛选、酶反应时间、反应PH值、反应温度及水解度等参数的控制来得到人们想要的水解产物，使蛋白的水解过程变得可控。因此，酶法水解成为制取各类水解蛋白的主要方法和发展方向。主要的合成方法是水体系合成法，新型的方法有微波固相合成法等。最终测定螯合率来衡量产品质量，常用的方法有离子交换树脂法、凝胶过滤色谱法。EDTA配位滴定法12。21氨基酸金属螯合物的生产工艺流程原料预处理氨基酸的制备加入金属离子调整反应环境螯合反应分离提纯22制备条件221投料物质的量比即氨基酸配体与金属离子的摩尔比即投料比，是影响螯合反应的重要因素。理论上讲，配位比太小
14、则螯合程度不高，不能形成稳定的螯合物；配位比太大则螯合物稳定性过高，微量元素难以被生物体吸收利用，同时也会造成氨基酸的浪费，经济上不划算。故要求螯合反应既能达到一定程度的最小配位比以保证产品质量，又要能充分利用氨基酸。根据文献可知一般最佳配位比为21。如邱冬玲13等通过正交试验来确定了丝素肽与锌螯合的最佳工艺条件是反应液PH6，多肽与锌的质量比21，多肽液浓度005G/ML，反应温度50。此条件下，锌的螯合率为8654，螯合物得率为845。222温度与时间研究表明时间和温度都对螯合率的影响不大。氨基酸与金属离子的螯合反应为吸热反应，反应温度越高对反应越有利，但若反应温度太高，反应时间过短将导致
15、反应不彻底，且温度太高容易破坏氨基酸及其螯合物；若反应温度太低，则螯合反应速度较慢，收率较低。螯合反应是一个比较迅速的反应，在前期螯合率会随着时间的增长而增长，但是在一定时间后就会形成一个动态平衡的状态。223PH螯合反应受酸度条件的影响较大，在PH值较低的酸性条件下，由于酸效应的影响，氨基酸难以解离，不能同金属离子配位形成稳定的氨基酸微量元素螯合物；而在PH值较高的碱性条件下，金属离子则会发生水解，以氢氧化物的形式沉淀析出14,15。螯合的具体的PH值与所选用的蛋白降解物及其金属离子有关，一般情况下PH值控制在67。例杨燊16等确定了多肽螯合钙离子最佳工艺条件为，DH5，PH7，温度为室温，
16、螯合15MIN，螯合率可达8175。224分离提纯对金属螯合物的分离有液液萃取法，在螯合物形成后，产物会自动从酶解液或者多肽液中沉淀下来，一般采用离心分离的方式就能将其中的水不溶物给分离出来。根据微量元素氨基酸螯合物在乙醇等有机溶剂中的溶解度极小，而微量的游离金属离子和氨基酸都能溶于有机溶剂的特性17，可以通过往反应液中添加不同体积分数无水乙醇来实现分级沉淀18，邓尚贵19等在试验中先将修饰产物进行离心获得水不溶组分，然后向分离后的液体中加入无水乙醇先后加入50、80两种体积分数的酒精实现了对铁螯合物的分级分离并使用红外光谱分析了这分级沉淀后产品。最后将产品进行干燥。其它的方法有薄层液相色谱法
17、和柱液相色谱法等，应用液相色谱法可解决用其它方法分析样品需要预分离及干扰所导致的测定不准确难题，从而实现对样品的快速、连续、准确、灵敏的分析20。3金属氨基酸螯合物的应用1977年，美国ASHMEAD博士首次报道了利用铁螯合物可以预防仔猪缺铁性贫血，首先将与动物营养有关的微量元素与动物必需营养来源氨基酸结合起来，制成此一代的微量元素氨基酸营养性添加剂21。我国从20世纪80年代中期开展了微量元素氨基酸螯合物的研制与研究应用工作，取得了一定的进展22。新金属氨基酸螯合物作为新型的一种饲料添加剂应用于家畜、反刍动物、水产等养殖业中，可以明显促进动物的生长，增强畜禽免疫力，提高抗应激能力等。同时，也
18、可减少在日粮中的添加量，相应减少排泄物中的排出量，减少对环境的污染23例如赵元凤24等1997在恒温水簇箱进行罗非鱼养殖实验，分别在罗非鱼的饲料中添加无机复合矿1、氨基酸螯合盐05、氨基酸螯合盐1，40D养殖实验表明，添加氨基酸螯合盐的罗非鱼生长显著好于无机盐组，饲料系数显著降低（PCA,与他人所述文献中相符，最佳实验条件为A2B2C2,因此，鲨鱼肉酶解液钙螯合物的最佳螯合条件为钙离子浓度0001MOL/L，PH值为80，反应温度为50，反应时间为30MIN，水解度为16，此时测得螯合率为8502。28螯合产物的红外分析图710分别代表鲨鱼肉酶解粉与钙离子螯合的产物的红外光谱图。其中图8为螯合
19、反应后不溶于水的物质，图9表示螯合反应后上清液加入等体积50酒精分级沉淀得到的物质，图10是上清液加入80的酒精分级沉淀得到的物质。111117749212218025313337921421238156522317849623218059731327930832137844933217997K17898793578847865K28111790680498005K37924799279007964极差R113086165140偏差平方和211049993092自由度222F比062114690910F陆焰酶解粉20酶解液粉状物28/03/201133890029649616511914546
20、31399991244701078921035845965153266500100015002000250030003500WAVENUMBERCM140455055606570TRANSMITTANCEPAGE1/1图7鲨鱼肉酶解粉的红外光谱分析F陆焰水不溶10酶解液粉状物28/03/20113387002962662925442854251652861433471234111049008769756230500100015002000250030003500WAVENUMBERCM13035404550556065TRANSMITTANCEPAGE1/1图8水不溶性螯合物的红外光谱分析F陆
21、焰50不容20酶解液粉状物28/03/201134186729353316482114145712343910428255371500100015002000250030003500WAVENUMBERCM14045505560657075TRANSMITTANCEPAGE1/1图950酒精不溶性物螯合物的红外光谱分析F陆焰80不容10酶解液粉状物28/03/20113396182969271656581557641402091316501239001080241046318790760832500100015002000250030003500WAVENUMBERCM13040506070T
22、RANSMITTANCEPAGE1/1图1080酒精不溶性螯合物的光谱分析分析图7、8、9、10，可以看出，酶解粉与其螯合物的吸收峰相比，在强弱和位置上有明显的变化，在338517CM1、103546CM1处酶解液OH的伸缩振动峰在形成螯合物以后向高波数移动，并且变弱，165260CM1处是COOH的CO伸缩振动峰，在形成螯合物后明显变弱，红外的这种位移和变弱说明钙离子与酶解液中的OH发生了螯合作用。后面三个样品在31303030CM1胺峰消失，而在110CM1左右出现了PTNH2吸收峰，证明钙离子与COO有较强结合。3小结鲨鱼肉酶解液合成的最优条件物料比为钙离子浓度0001MOL/L，PH为
23、80，反应温度为50，反应时间为50MIN，水解度16，在此条件下螯合率可达8502，其中影响较大的是PH，水解度，因此，样品制备中要严格控制。由红外光谱分析螯合产品螯合前后有明显的变化，证实有螯合产物的形成，得到的螯合产物经乙醇分级沉淀后可得到3种产物，为后面研究分级沉淀后不同产物的抗菌性，抗氧化性做准备。本实验为鲨鱼肉酶解液螯合产物的进一步研究奠定了基础，为鲨鱼肉利用，螯合制品的开发开辟了新的路径。参考文献1刘瑞生微量元素氨基酸螯合物的应用J中国牧业通讯,2007,1670712甘林火,翁连进,邓爱华制备氨基酸螯合钙的研究进展J氨基酸和生物资源,2008,30144463HUTSCHENR
24、EITERS,NEUMANNL,RDLERU,ETALMETALCHELATINGAMINOACIDSASBUILDINGBLOCKSFORSYNTHETICRECEPTORSSENSINGMETALIONSANDHISTIDINETAGGEDPROTEINSJCHEMBIOCHEM2003,4,134013444吴信,印遇龙,邢芳芳等国内外微量元素氨基酸螯合物的应用研究进展J猪业科学,2008,350367705崔志英,舒绪刚,李大光微量元素氨基酸螯合物应用现状和发展J广东饲料,2008,170129316SCARPH,DEWAEFFECTIVENESSOFTREATMENTOFIRONDE
25、FICIENCYANEMIAININFANTSANDYOUNGCHILDRENWITHFERROUSBISGLYCINATECHELATEJNUTRITION2001,1753813847张维睿,杨桂芹,龙雷微量元素氨基酸螯合物的营养功能及其在动物生产中的应用J河南畜牧兽医,2006,2705898姚宝强,刘丽氨基酸微量元素螯合物的研究与应用J兽药与饲料添加剂,2008,13319229程曙光,陈佳,程茂基微量元素氨基酸螯合物在猪生产上的应用研究进展J养殖与饲料,20067252710徐英操,刘春红蛋白质水解度测定方法综述J食品研究与开发，20070717317511霍健聪带鱼下脚料蛋白酶水解
26、物亚铁螯合修饰及其抑菌机理研究D2009,01497012邱东玲,胡长丽,崔建云丝素肽与锌螯合工艺条件的研究J食品研究与开发2008,2907384213付文雯,马美湖,蔡朝霞等牛骨蛋白分步酶解制取胶原多肽螯合钙的研究J食品工业,2010011414赵洪雷鲢鱼蛋白小肽螯合锌的制备及其生物活性研究D华中农业大学，2009274315杨燊,邓尚贵秦小明低值鱼蛋白多肽钙螯合物的制备和抗氧化、抗菌活性研究J食品科学,2008,29120220616夏松养,谢超,霍建聪等鱼蛋白酶水解物的钙螯合修饰及其功能活J2008,53247147717曹银娣,陈巧云,熊华等米蛋白肽铁的螯合条件优化J,食品与发酵工业
27、,2007,34616318林萍,宋常英,张晓鸣甘氨酸鳌合铁的合成工艺J无锡轻工业大学学报，2004,232535719姚磊,赵海田,王静食品营养强化剂甘氨酸亚铁鳌合物的合成工艺J食品与发酵工业,2004,309697120秦卫东,吕兆启,涂宝军复合氨基酸亚铁的制备研究J中国食品添加剂,2003,6424521夏松养,谢超,霍建聪邓尚贵鱼蛋白酶水解物的钙螯合修饰及其功能活J2008,53247147722杨燊,邓尚贵,秦小明低值鱼蛋白多肽钙螯合物的制备和抗氧化、抗菌活性研究J食品科学,2008,29120220623SETHA,MAHONEYRRIRONCHELATIONBYDIGESTSOFINSOLUBLECHICKENMUSCLEPROTEINTHEROLEOFHISTIDINERESIDUESJJOURNALOFTHESCIENCEOFFOODANDAGRICULTURE,2000,81183187
