氨基酸螯合鐵合成工藝及生產(chǎn)應用進展

鮑宏云 許甲平

（上海德邦牧業(yè)有限公司，上海201108）

鐵元素是血紅蛋白、肌紅蛋白中不可缺少的成分，如果動物飼料中缺少鐵元素，則會引起動物缺鐵性貧血。目前，國內(nèi)一般是采取飼料中添加硫酸亞鐵來解決此問題的，但是無機鹽形式的添加容易與日糧中的植酸、草酸、單寧和多酚類化合物形成難溶的鹽類，降低鐵的吸收利用。隨著對鐵代謝研究的深入,研究者發(fā)現(xiàn),某些氨基酸可以明顯促進鐵的吸收和利用，這是因為氨基酸螯合鐵通過氨基酸的吸收渠道被吸收利用。下面就氨基酸螯合鐵的合成工藝的發(fā)展概況及應用進展做一簡單的概況，為人們能夠更加清楚地了解氨基酸螯合鐵提供一些幫助。

1 氨基酸螯合鐵的概念及作用

氨基酸螯合鐵由可溶性鐵鹽中的一個鐵離子同氨基酸按一定的摩爾比以共價鍵結(jié)合而成，1摩爾的鐵同1～3(最好是2)摩爾的氨基酸結(jié)合，水解氨基酸的平均分子量必須為150左右，生成的螯合物的分子量不得超過800。氨基酸螯合鐵的作用主要為：①促進微量元素消化吸收，提高其生物學利用率；②減少對維生素的破壞作用，延長飼料的保質(zhì)期；③防治疾病，提高動物的抗應激能力。

2 氨基酸螯合鐵的研究

氨基酸螯合鐵作為新一代微量元素添加劑已經(jīng)廣泛應用到畜禽生產(chǎn)中。在國外，20世紀60年代人們就已經(jīng)開始微量元素氨基酸絡(luò)合物的研究，到70年代后期，由美國ALBICON實驗室首次以動植物蛋白和鐵元素為原料合成了蛋白鐵（Iron Proteinase）的復合物，由此開始了氨基酸螯合物的研究和開發(fā)。大多數(shù)的研究主要集中在生物學效價和實際的應用當中。而在我國，20世紀80年代中期才開始研究微量元素氨基酸螯合物，雖然我國對氨基酸螯合鐵的研究起步比較晚，但在今天我國的氨基酸螯合鐵的合成工藝已經(jīng)達到較高的水平。周桂蓮(2000)指出,東北農(nóng)業(yè)大學中心實驗室與動物營養(yǎng)研究室的科研人員合成并制備了高純度的微量元素氨基酸螯合鐵及其它螯合物單體,并驗證了應用效果,具備了批量生產(chǎn)的能力。90年代初,楊文炳等(1991)采用植物蛋白經(jīng)硫酸水解，制作復合氨基酸，然后與硫酸亞鐵（FeSO4·7H2O）進行螯合反應，從而制出復合氨基酸螯合鐵。90年代中期,王佩云等(1994)用植物蛋白(豆餅粉)經(jīng)水解制得的復合氨基酸與微量元素Cu2+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Zn2+分別螯合成氨基酸螯合物。其中特別說明了鐵與3種氨基酸螯合的最佳配比為2。張曉鳴等（1995）通過甘氨酸與硫酸亞鐵（FeSO4·7H2O）經(jīng)過一系列的溶解、合成、過濾、丙酮處理、結(jié)晶、干燥制成了甘氨酸亞鐵。并得出在pH值為4時，甘氨酸和Fe2+的摩爾比為1∶1時，可形成甘氨酸鐵絡(luò)合物。此時，主要原料甘氨酸和硫酸亞鐵（FeSO4·7H2O）的利用率最高。鐘國清（1996）采用廢棄的蛋白質(zhì)，如動物的毛、發(fā)、蹄、角等通過前處理、水解、脫色制成復合氨基酸，而后與鐵的無機鹽螯合制成復合氨基酸螯合鐵。汪芳安等（2001）以氯化亞鐵和L-蛋氨酸為原料對食品鐵強化劑蛋氨酸亞鐵螯合物的合成進行了研究,確定合適的配合反應條件為：以還原鐵粉為抗氧化劑、配位體摩爾比2∶1、pH值6.5、反應溫度80℃、反應時間4 h,采用有機溶劑沉淀處理并經(jīng)重結(jié)晶純化的方法制得蛋氨酸亞鐵螯合物產(chǎn)品,產(chǎn)品得率為66.8%。秦衛(wèi)東等（2003）研究了利用脫脂豆粕酶解成復合氨基酸液,與亞鐵鹽螯合制備復合氨基酸的工藝，并最終得出,豆粕酶解的最佳條件為加酶量(復合蛋白酶)4%、固液比1∶24、pH值8.0、酶解時間16 h；復合氨基酸亞鐵螯合的最佳條件為反應溫度25℃、反應時間30 min、pH值6.0，氨基酸與亞鐵鹽的配體摩爾比為2∶1。2005年以后人們對氨基酸螯合鐵的合成更為專業(yè)，主要集中在甘氨酸鐵的合成（李奎等，2006；張曉明等，2006；管海躍，2007；毛玉娥等，2011）。同時，大量的氨基酸螯合鐵的生產(chǎn)已投入到工業(yè)化生產(chǎn)中，為畜牧業(yè)的發(fā)展起到了推動性的作用。

3 氨基酸螯合鐵的應用

3.1 氨基酸螯合鐵在豬生產(chǎn)中的應用

眾多研究表明，氨基酸螯合鐵可以提高母豬繁殖性能、延長母豬使用年限并且能夠預防仔豬貧血、提高仔豬日增重、降低仔豬死亡率和提高仔豬生長速度。許麗等(1994)的研究結(jié)果表明，在母豬產(chǎn)前2周至產(chǎn)后3周內(nèi)補飼甘氨酸螯合鐵，仔豬出生后不補充任何鐵劑，可獲得與肌注右旋糖苷鐵相同的增重和預防貧血的效果。徐建雄等(1998)研究表明，在產(chǎn)前母豬日糧中添加蛋氨酸螯合鐵后初生仔豬血紅蛋白含量均不同程度地提高。黃冠慶等(2002)研究表明，氨基酸螯合鐵能提高母豬血紅蛋白含量。劉惠芳等（2003）研究結(jié)果表明，哺乳母豬和仔豬同時補飼氨基酸螯合鐵,顯著提高哺乳仔豬斷奶窩重和成活率，極顯著提高了血清免疫球蛋白IgG水平。郭海濤等(2005)報道，在28日齡斷奶仔豬日糧中添加復合氨基酸螯合鐵，顯著改善仔豬的皮毛感觀，使皮膚紅潤，毛發(fā)光澤。此外,還有眾多在母豬及斷奶仔豬中的試驗應用。

3.2 氨基酸螯合鐵在雞生產(chǎn)中的應用

鐵是雞進行正常生理活動所必需的微量元素之一。蛋雞對鐵的攝取主要用于自身和雞蛋孵化中胚胎生長發(fā)育對鐵的需求。對于肉仔雞來說，鐵缺乏可導致肉仔雞增重和飼料報酬降低，胸腺、脾臟和法氏囊等免疫器官不同程度地萎縮，機體抗氧化能力下降。Cao（1996）研究表明，在肉仔雞日糧中分別添加400、600、800 mg/kg的蛋氨酸螯合鐵和硫酸亞鐵對試雞肝臟鐵和腎臟鐵含量影響顯著。郭榮富等（2004）研究表明，在肉雞日糧中添加200 mg/kg的硫酸亞鐵或蛋氨酸鐵時可以顯著改善血紅蛋白合成。馬文強（2010）研究表明，在肉雞日糧中添加120 mg/kg甘氨酸亞鐵能提高肉雞的免疫器官指數(shù)，增加血清中免疫球蛋白IgM及IgG的含量，促進T淋巴細胞增殖，增強機體的抗氧化能力，提高機體的免疫力。

3.3 氨基酸螯合鐵在反芻動物生產(chǎn)中的應用

在國內(nèi)關(guān)于氨基酸螯合鐵對反芻動物的研究很少。國外研究證明，在反芻動物日糧中添加氨基酸螯合鐵可以提高其生長性能、酮體品質(zhì)和免疫能力，而且還能降低奶牛的體細胞數(shù)量及乳房炎發(fā)病率。

4 氨基酸螯合鐵的應用前景

氨基酸螯合鐵作為第三代微量元素添加劑，盡管氨基酸螯合鐵的研究和應用取得了很大的進展，但由于價格過高、氨基酸螯合鐵的螯合率測定困難等，使得氨基酸螯合鐵的應用遠沒有普及。為促進其大范圍的推廣和應用，應該進一步簡化生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本。氨基酸螯合鐵必將廣泛地應用于養(yǎng)殖業(yè)中。

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