甘氨酸亞鐵穩(wěn)定常數(shù)的檢測方法及意義

鮑宏云 許甲平 鄧志剛 吳亞斌 馮一凡

(上海德邦牧業(yè)有限公司，上海 200240)

氨基酸亞鐵作為一種新型飼料添加劑，以其良好的穩(wěn)定性、高效的生物利用率廣泛應(yīng)用到飼料添加劑領(lǐng)域。甘氨酸亞鐵產(chǎn)品優(yōu)次的評定指標(biāo)主要有螯合率、穩(wěn)定常數(shù)及絡(luò)合強度。其中穩(wěn)定常數(shù)是評判甘氨酸亞鐵穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。文中就甘氨酸亞鐵穩(wěn)定常數(shù)的檢測方法及檢測意義作一綜述，為廣大消費者選擇優(yōu)質(zhì)甘氨酸亞鐵提供技術(shù)支持。

1 甘氨酸亞鐵的穩(wěn)定常數(shù)

穩(wěn)定常數(shù)指的是螯合物中螯合劑(配位體)對金屬離子的親和力。金屬螯合物中的金屬元素的利用情況取決于它的穩(wěn)定常數(shù)[1-2]。如果穩(wěn)定常數(shù)過低，則其中的金屬元素在胃腸道環(huán)境中易解離成金屬離子；如果穩(wěn)定常數(shù)過高，則當(dāng)機體需要時，螯合物不能及時釋放金屬元素，造成機體只能吸收卻不能有效利用其中的金屬元素。氨基酸螯合鐵的穩(wěn)定常數(shù)通常在4～10之間，既有利于螯合物的吸收和運輸，當(dāng)動物機體需要時，金屬離子又能有效而迅速地與配位體分離，從螯合物中釋放出來供機體利用。甘氨酸亞鐵的穩(wěn)定常數(shù)為4.3，有利于動物機體對鐵的吸收利用。

2 甘氨酸亞鐵穩(wěn)定常數(shù)的檢測方法

穩(wěn)定常數(shù)是評判甘氨酸亞鐵穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。對于甘氨酸亞鐵來說，使用定性和定量方法檢測穩(wěn)定常數(shù)是決定其質(zhì)量的重要判定標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 甘氨酸亞鐵穩(wěn)定性定性檢測方法

熱重法、X射線衍射可用于檢測氨基酸鐵絡(luò)合物固體樣品中有無絡(luò)合態(tài)元素存在，但不適用于液體樣品的檢測?；瘜W(xué)滴定變色反應(yīng)也能檢測到絡(luò)合物的存在，這種方法操作簡單，應(yīng)用范圍廣。

2.1.1 熱重法

物質(zhì)受熱時，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，質(zhì)量也就隨之改變，測定物質(zhì)質(zhì)量的變化就可研究其變化過程。熱重法(TG)[3]是在程序控制溫度下，測量物質(zhì)質(zhì)量與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。物質(zhì)在加熱過程中失去結(jié)晶水時，被測的物質(zhì)質(zhì)量就會發(fā)生變化。這時熱重曲線就不是直線，而是呈階梯式曲線下降。因此，對氨基酸微量元素螯合物進行分析，可以對其做定性分析，從TG曲線上可以知道失重量，計算失去的物質(zhì)，有助于分析甘氨酸亞鐵的結(jié)構(gòu)。

2.1.2 X射線衍射法

X射線衍射法是一種廣泛應(yīng)用的分析技術(shù)，是對晶態(tài)物質(zhì)進行物相分析的基本方法[4]。它使用X射線準(zhǔn)確測定結(jié)晶樣品中各原子的實際位置。對氨基酸及其螯合物進行定性物相分析可以知道，氨基酸形成螯合物后，衍射峰的位置和強度都發(fā)生了變化。因此，可以通過X射線衍射圖譜進一步確定螯合物的存在及純度。

2.1.3 化學(xué)滴定法

化學(xué)滴定法的優(yōu)點為簡單直觀。金屬微量元素的氨基酸螯合物在甲醇中的溶解度很小，而無機金屬離子在甲醇中的溶解度較大。用甲醇來提取甘氨酸亞鐵時，由于亞鐵離子已被氨基酸螯合，幾乎沒有亞鐵離子進入甲醇提取液。而用甲醇來提取無機金屬鹽，大量亞鐵離子進入甲醇提取液。甲醇提取液中如果含有亞鐵離子，滴入氧化劑——雙氧水后就會被氧化成三價的鐵離子。三價鐵離子遇顯色劑KSCN顯血紅色。根據(jù)顏色就可判斷亞鐵離子與氨基酸是否螯合及其螯合的程度。

2.2 甘氨酸亞鐵穩(wěn)定性定量檢測方法

甘氨酸亞鐵穩(wěn)定性定量檢測方法很多，本文主要就電化學(xué)分析法、分光光度法、紅外光譜法、離子交換樹脂法、凝膠過濾色譜法、EDTA配位滴定法做一簡單介紹。

2.2.1 電化學(xué)分析法

離子選擇性電極法、氧化還原電位滴定法等電化學(xué)分析法存在很多缺點:一是只能間接測定絡(luò)合物中游離或絡(luò)合金屬離子的總量；二是該方法準(zhǔn)確度不高，測試時所需樣品濃度較低，而樣品若經(jīng)稀釋時其絡(luò)合平衡狀態(tài)發(fā)生改變，不能真實反映絡(luò)合物的絡(luò)合情況。

2.2.2 分光光度法

分光光度法是測定螯合物穩(wěn)定常數(shù)的常用方法，以此判斷絡(luò)合物的穩(wěn)定與否。當(dāng)鐵離子與配位體甘氨酸形成絡(luò)合物——甘氨酸亞鐵時，若能測定出各個組分的平衡濃度，則可以直接計算絡(luò)合物穩(wěn)定常數(shù)[5]。但在計算過程中存在兩個問題：一個是關(guān)于消光值的校正方法問題；另一個是關(guān)于絡(luò)合穩(wěn)定常數(shù)K的計算問題[6]。

2.2.3 紅外光譜法

紅外光譜能反映分子內(nèi)化學(xué)鍵的振動和轉(zhuǎn)動，也稱為分子振動轉(zhuǎn)動光譜?；瘜W(xué)鍵不同，其紅外吸收峰的位置和形狀不同，從而可對物質(zhì)進行定性分析。測定甘氨酸亞鐵的紅外光譜，通過不同的圖譜比較可以確定甘氨酸鐵螯合物中有沒有游離的甘氨酸，產(chǎn)品是否以甘氨酸螯合鐵的形式存在。

2.2.4 離子交換樹脂法

離子交換樹脂法是在過量的完全解離的支持電解質(zhì)存在下，測定示蹤量金屬在離子交換樹脂和水溶液之間的分配平衡數(shù)據(jù)[7]。氨基酸微量元素螯合物不帶電荷的特性，其本身不參與與樹脂間的離子交換，而將螯合物中的微量元素解離出來進行測定。

2.2.5 凝膠過濾色譜法

甘氨酸亞鐵樣經(jīng)過加熱溶解、離心分離，分成沉淀態(tài)螯合元素、可溶性螯合元素及游離態(tài)金屬離子?？扇苄则显丶坝坞x態(tài)金屬離子經(jīng)過凝膠色譜，在規(guī)定條件下洗脫，實現(xiàn)可溶性螯合態(tài)金屬元素和游離態(tài)金屬離子的分離，分別用原子吸收光譜法測定沉淀態(tài)螯合元素、可溶性螯合元素及游離態(tài)金屬離子的含量，即可計算出相應(yīng)的螯合物的螯合率。此法可根據(jù)國標(biāo)GB/T13080.2—2005測定。

2.2.6 EDTA配位滴定法

EDTA配位滴定法的原理是：EDTA-微量元素配合物的穩(wěn)定常數(shù)大于氨基酸微量元素螯合物的穩(wěn)定常數(shù)這一特點而進行的。對于甘氨酸亞鐵而言，一般采用二甲橙作為指示劑。該方法操作簡便，便于實驗室計算樣品螯合率；但對于游離態(tài)及絡(luò)合態(tài)微量元素共存的樣品仍不能準(zhǔn)確測定。

3 檢驗甘氨酸亞鐵穩(wěn)定常數(shù)的意義

甘氨酸亞鐵的穩(wěn)定常數(shù)只有在4～10時，才更有利于動物機體對它的吸收利用。甘氨酸亞鐵中鐵與甘氨酸分子通過配位鍵結(jié)合后生成穩(wěn)定的螯合物。離子形式存在的鐵元素與給予電子的甘氨基酸形成離子鍵的同時，鐵與甘氨酸氨基中氮原子和羧基中氧原子形成配位鍵，從而形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)將鐵離子包裹在中央，可有效地防止添加的鐵與胃中的胃酸和來源于飼料中的鞣酸、草酸、植酸及磷酸鹽等結(jié)合形成不溶物。甘氨酸亞鐵的吸收主要是通過氨基酸的吸收模式，在母豬飼料中使用甘氨酸亞鐵可以提高仔豬成活率，減少仔豬貧血，降低仔豬腹瀉率，大大提高了動物機體對鐵的吸收利用，從而能降低養(yǎng)殖生產(chǎn)成本，提高養(yǎng)殖綜合經(jīng)濟效率。

4 結(jié)束語

總之，甘氨酸亞鐵只有擁有良好的穩(wěn)定性才能對動物機體起到補充微量元素及氨基酸的雙重作用，提高經(jīng)濟效益。并且在飼料中添加甘氨酸螯合鐵后，飼料成本增加得很少，生長速度和飼料效率卻得到明顯改善，經(jīng)濟效益很明顯，因而在飼喂仔豬時，應(yīng)首選氨基酸螯合物作為微量元素添加劑。由此可知，甘氨酸亞鐵在我國飼料行業(yè)中的應(yīng)用將會擁有廣闊的前景。

[1]周桂蓮.氨基酸螯合鐵的研究與應(yīng)用進展[J].飼料博覽,1998(6):10-12.

[2]劉春海.螯合物添加劑的研究進展[J].國外畜牧科技,1991,18(1)：33-36.

[3]李余增.熱分析[M].北京:清華大學(xué)出版社,1987.

[4]朱娟，陳桂良.X-射線粉末衍射法在藥物研究和質(zhì)量控制中的應(yīng)用[J].藥物分析雜志，2005,25(10):1251-1284.

[5]梁維安,秦美芹,張震宇,等.雙等色點分光光度法測定絡(luò)合物穩(wěn)定常數(shù)[J].分析化學(xué),2002(5):590-593.

[6]黃婷婷,翁建新.分光光度法測定絡(luò)合物穩(wěn)定常數(shù)的數(shù)據(jù)處理問題[J].福建分析測試,2005(3):2237-2239.

[7]陶祖貽,杜金洲,高煥新,等.離子交換平衡法測定絡(luò)合物穩(wěn)定常數(shù)[J].離子交換與吸附,1993(2):114-118.