1、毕业论文文献综述食品科学与工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
2、，螯合形成的环数越多，螯合物的稳定性越好。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
3、物体内的金属离子绝大部分是以螯合物的形式存在，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
4、验证明，大多数维生素对铁离子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
5、生素等氧化和催化氧化破坏作用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9
6、0年代后期至今普遍采用的水解方法。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
7、要因素。理论上讲，配位比太小则螯合程度不高，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
8、温度太高，反应时间过短将导致反应不彻底，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，
9、DH5，PH7，温度为室温，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
10、。其它的方法有薄层液相色谱法和柱液相色谱法等，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
11、，提高抗应激能力等。同时，也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（P005），采用静水密闭法测定罗非鱼的耗氧率发现，添加氨基酸螯合盐的罗非鱼耗氧率显著低于无机盐组,易成林25等（1999）试验结果表明，奶牛日粮中添加1的氨基酸螯合物每头奶牛日单产增加了216KG，提高了177，而且有利于延长泌乳高峰期。另有研究认为，奶牛每天每头饲喂蛋氨酸锌360MG，其
12、产奶量可提高5；蛋氨酸锌可降低奶牛体细胞数和乳房炎患病率，减少腐蹄病的发生，乳脂率可提高0103。除此，也可用于婴幼儿、孕产妇和老年人的保健食品，作为矿物质和蛋白质营养强化剂；另外还可用于农业生产作为叶面喷施或浸种。随着研究的深入完善，可用作医药制剂，用于铁、锌等微量元素缺乏症的防治，还可起激素增效等作用。总之，随着研究的深入将会获得长足发展，在诸多领域发挥其应有的作用。4应用中存在的问题及展望在目前我国的氨基酸螯合物的实际生产应用还存在着一些问题，限制了其发展，主要有生产成本高，价格昂贵，制造工艺不完善，特别是尚未形成一套比较成熟的产品质量指标及其定量检测方法26，消费者对螯合产品也存在疑虑
13、等，因此在今后的研究中需进一步改进生产工艺，优化配方及合成方法，提高产品质量，对氨基酸螯合物在体内对免疫功能。激素代谢的影响及具体的作用机制等还要进行深入研究。参考文献1苏纯阳,董仲华,香红星微量元素氨基酸小肽螯合物的研究应用进展J饲料工业,2002115182汤芹,林映才,郑黎,蒋宗勇金属氨基酸螯合物在动物营养中的应用J中国饲料,2001,2414163HUTSCHENREITERS,NEUMANNL,RDLERU,ETALMETALCHELATINGAMINOACIDSASBUILDINGBLOCKSFORSYNTHETICRECEPTORSSENSINGMETALIONSANDHISTI
14、DINETAGGEDPROTEINSJCHEMBIOCHEM2003,4,134013444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,DEWAEFFECTIVENESSOFTREATMENTOFIRONDEFICIENCYANEMIAININFANTSANDYOUNGCHILDRENWITHFERROUSBISGLYCINATECHELATEJNUTRITION2001,1753813847张维睿,杨桂芹,龙雷微量元素氨基酸螯
15、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邹优敬微量元素氨基酸螯合物J广西畜牧兽医,2007,04151711王返里,吴奇强微量元素氨基酸螯合物研究进展J现代农业科技,2008,1420020712吴胜华,李吕木微量元素氨基酸螯合物合成及螯合率测定的研究J2008,2916111213邱冬玲,胡长利,崔建云等丝素肽与锌螯合工艺条件的研究J食品研究与开发,2008738411
16、4肖伟平,刘金表微量元素氨基酸螯合物的研究与在水产中的应用J广东饲料,2008,1217323415JUNGWK，KIMSKCALCIUMBINDINGPEPTIDEDERIVEDFROMPEPSINOLYTICHYDROLYSATESOFHOKIJOHNIUSBELENGERIIFRAMEJEURFOODRESTECHNO,200716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,2008120220617易凯,张妮娅,齐德生微量元素氨基酸螯合物螯合率测定方法研究J饲料工业,2007,2814474918阙小峰酶法制备复合氨基酸钙工艺的研究J农产品加工,2
17、008,10454719邓尚贵,杨燊,秦小明等低值鱼蛋白多肽铁螯合物的酶解制备及其抗氧化、抗菌活性J湛江海洋大学学报,20064545820赵毅,陈骏林,雷应奇等液相色谱法分离金属螯合物的进展J色谱,1996,140536036321钟国清,氨基酸微量元素螯合物的制备方法研究J饲料工业,2004,251474922舒绪刚,叶雪芳微量元素氨基酸螯合物的作用机理及应用现状J广东饲料,2010,1906272923刘瑞生,朱玉成微量元素氨基酸螯合物在鸡蛋生产上的研究与应用进展J家禽科学,201006434724赵珊珊,朱志伟,曾庆孝等不同蛋白酶酶解罗非鱼肉制备蛋白水解液的过程变化规律研究J现代食品科
18、技,2008,242115119J25赵景鹏,董辉氨基酸螯合铁和锌在畜禽生产中的研究与应用概述J饲料与畜牧,2008,03252726VANHE,SPEARSJW,KEGLEYEB,ETALEFFECTSOFORGANICFORMSOFZINCONGROWTHPERFORMANCE,TISSUEZINCDISTRIBUTION,ANDIMMUNERESPONSEOFWEANLINGPIGSJANIMSCI2003,8182063207127SETHA,MAHONEYRRIRONCHELATIONBYDIGESTSOFINSOLUBLECHICKENMUSCLEPROTEINTHEROLEOFHISTIDINERESIDUESJJOURNALOFTHESCIENCEOFFOODANDAGRICULTURE,2000,81183187
