CN101112222B

CN101112222B - 一种复合肽水解液的生产方法、其过瘤胃复合肽螯合物及其生产方法和应用

Info

Publication number: CN101112222B
Application number: CN2007101181470A
Authority: CN
Inventors: 莫放; 黄木家
Original assignee: China Agricultural University
Current assignee: China Agricultural University
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2027-06-29
Also published as: CN101112222A

Abstract

本发明提供一种复合肽水解液的生产方法，其包括如下步骤：先将羽毛粉配制成重量浓度为30-40％的水溶液，然后加入8-10％羽毛粉量的碱在高温下进行碱解，并调pH为酸性，得水解液；将水解液进行酶解处理得复合肽水解液；同时还提供了过瘤胃复合肽螯合物、其生产方法及其应用。本发明把动物不容易消化的羽毛粉转变为过瘤胃复合肤添加剂，扩大羽毛粉的用途以及利用率；采用低浓度碱来水解羽毛粉可减轻对生产设备的腐蚀作用，同时生产环境也得到优化；碱解后采用动物蛋白水解酶酶解把碱解液中的长肽链分解成含有各种小肽的复合肽，然后与微量元素进行螯合反应，从而实现过瘤胃复合肽产品的生产。本发明的过瘤胃复合肽螯合物可作为饲料添加剂用于反刍动物饲料中。

Description

一种复合肽水解液的生产方法、其过瘤胃复合肽螯合物及其生产方法和应用

技术领域

本发明涉及一种反刍动物新型饲料添加剂的生产方法，具体地说，是涉及一种复合肢水解液的生产方法、其过瘤胃复合肽螯合物及其生产方法和应用，属于畜禽饲料添加剂领域。

背景技术

随着中国畜禽业的高速发展，随之带来的问题却是如何把大量附带产物的羽毛转化为能用于畜禽饲料的复合肽添加剂，而在我国法律规定了包括羽毛粉在内的动物性蛋白饲料不能用于反刍动物，如何把羽毛粉变为能被反刍动物所利用的过瘤胃复合肽螯合物新型添加剂，不仅将关系到是否可以减轻对环境的污染，而且也是提高羽毛粉利用率的关键所在。

目前，国内外采用的工艺主要是单独使用强酸或强碱来水解羽毛粉，获得游离复合氨基酸产物，进而生产复合氨基酸螯合物。虽然这种单一的工艺操作起来比较简便，但是强酸、强碱的使用容易腐蚀生产设备，缩短了使用的寿命，而且这种工艺生产出来的一般为复合氨基酸，而不能得到以小肽为主的复合肢；在动物消化道中复合肽比复合氨基酸更容易被动物所吸收和利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合肽水解液的生产方法，该方法采用低浓度碱来水解羽毛粉可以减轻由于使用强碱或强酸而造成对生产设备的腐蚀作用，同时生产环境也可以得到优化，扩大了羽毛粉的用途以及利用率。

本发明的另一目的是提供一种过瘤胃复合肽螯合物的生产方法，该方法采用在复合肽水解液中加入微量元素进行螯合反应获得过瘤胃复合肽螯合物，该螯合物在动物消化道中更容易被动物所吸收和利用，很好地促进动物的生产性能。

本发明的再一目的是提供一种过瘤胃复合肽螯合物，其在动物消化道中更容易被动物所吸收和利用，很好地促进动物的生产性能。

本发明的还一目的是提供一种过瘤胃复合肽螯合物在反刍动物饲料中的应用。

鉴于单独使用强碱或强酸来生产复合氨基酸螯合锌而并不能实现对复合肽螯合锌的生产，本发明从这点出发，决定用低浓度的碱高温水解羽毛粉得到碱解液，然后用动物蛋白水解酶对制备好的碱解液进行酶解，从而获得各种小肽的复合肽，最后通过调pH加入微量元素进行螯合反应，以得到过瘤胃复合肽螯合物。

为了实现本发明目的，本发明的一种复合肽水解液的生产方法，包括如下步骤：

1)先将羽毛粉配制成重量浓度为30-40％的水溶液，然后加入8-10％羽毛粉量的碱在高温下进行碱解，并调pH为酸性，得水解液；

2)最后将水解液进行酶解处理得复合肽水解液。

其中，步骤1)中，所述碱为具有还原羽毛粉双硫键的碱，比如氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙。

碱解的温度为50-80℃，优选为65-75℃。

碱解的时间为0.5-2小时，优选为1-2小时。

碱解后，采用酸进行中和，把pH控制在动物蛋白水解酶的适宜酶解pH，优先选择5-6.5。所述的酸为工业盐酸。

步骤2)中，所述酶采用动物蛋白水解酶，以高酶活力的具有内切酶和外切酶的动物蛋白水解酶为佳，动物蛋白水解酶的加入量为羽毛粉重量的1-1.5％，酶解温度为50-60℃，酶解时间为10-12小时。

本发明获得的复合肢水解液可先进行过滤分离，将未完全酶解的长肽链分离出来，直接加入到水解液中继续酶解，该过程可往复进行。所述过滤采用固液分离方法进行过滤。

本发明所述的复合肽水解液可进一步与微量元素进行螯合反应，得到复合肽螯合物。

本发明所述的过瘤胃复合肽螯合物，其由如下步骤制备：

1)先将羽毛粉配制成重量浓度为30-40％的水溶液，然后加入8-10％羽毛粉量的碱在50-80℃下进行碱解，并调pH为酸性，得水解液；

2)然后将水解液进行酶解处理得复合肽水解液；

3)再将复合肽水解液调整PH值为6-9，搅拌加入微量元素，螯合反应0.5-2小时；

4)最后进行干燥处理。

所述碱为具有还原羽毛粉双硫键的碱，比如氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙。

碱解的温度为65-75℃。

碱解的时间为0.5-2小时，优选为1-2小时。

所述酶采用动物蛋白水解酶，以高酶活力的具有内切酶和外切酶的动物蛋白水解酶为佳，动物蛋白水解酶的加入量为羽毛粉重量的1-1.5％，酶解温度为50-60℃，酶解时间为10-12小时。

螯合反应中可选择常用的微量元素，比如锌、铜、铁、锰等元素，具体在反应中所用的金属盐为硫酸锌、硫酸铜、硫酸铁、硫酸锰、氯化钴或亚硒酸钠等，其中，以硫酸锌为佳。

根据不同的螯合的微量元素，所述金属盐的添加量以0.8-1.7:7(金属盐与羽毛粉的重量比)的比例进行添加，如生产复合肽螯合锌时，一水合硫酸锌与羽毛粉的重量比为1.7-1:7。

对于本发明螯合反应的具体pH由所要参与螯合的微量元素来确定，锌元素的螯合pH为7-9，而铜、铁、锰最佳螯合pH都在6.0-6.5。

螯合反应时的温度对螯合效果影响不大，为了减少能量损耗，一般采用室温，比如25-35℃。

所述的干燥处理采用风干、冷冻以及真空干燥方式进行，或者采用载体对产品进行吸附，这样既能加快干燥的过程，同时还可以保持产品的稳定性。

本发明所述的过瘤胃复合肽螯合物的生产方法，包括如下步骤：

1)先将上述制备的复合肽水解液调整PH值为6-9，搅拌加入微量元素，螯合反应0.5-2小时；

2)最后进行干燥处理。

本发明螯合反应中可选择常用的微量元素，比如锌、铜、铁、锰等元素，具体在反应中所用的金属盐为硫酸锌、硫酸铜、硫酸铁、硫酸锰、氯化钴或亚硒酸钠等，其中，以硫酸锌为佳。

采用上述方法获得的过瘤胃复合肽螯合物为粗制产品。

为了获得精制的过瘤胃复合肽螯合物，还需要对产品进行进一步处理，也就是在复合肽水解液螯合反应后，先采用离心或盐析方式进行提纯，得到沉淀物，然后再加入无水乙醇进行洗涤，可以实现对螯合产物与未螯合产物的分离，最后将不溶于乙醇的复合肽螯合物进行干燥处理。

其中，所述的离心和盐析可采用本领域常规方式进行。盐析所用的物质有硫酸铵、硫酸镁、硫酸钠、氯化钠、磷酸钠等。

经无水乙醇洗涤后，溶解于乙醇的物质(就是未螯合的复合肽)通过蒸馏回收乙醇，将剩下的物质直接加入复合肽水解液中继续进行螯合反应。

所述的干燥采用风干、冷冻以及真空干燥方式进行。

本发明所采用的反应设备为本领域常用的设备，为了更好的进行温控，在反应设备装上控温仪以及加热棒，可以对反应罐的外围水环境进行升温和控温，借用热传导来达到升高反应罐内的温度，通过调整反应罐外围的水温就可以达到控制反应罐内环境温度的目的；也可以采用蒸汽加热的方式对反应罐进行升温和控温；此外，工艺中如果条件允许的话，还需要对未酶解完全的长肽链进行过滤分离，把分离出来的长肽链加到水解液中再重新进行酶解，反复进行。

本发明所述的过瘤胃复合肽螯合物在反刍动物饲料中的应用，尤其作为奶牛饲料为佳。

本发明是以羽毛粉为原料，采用酶解的方式得到各种小肢，然后在复合肽水解液中加入微量元素进行螯合反应；把动物不容易消化的羽毛粉转变为可以用于奶牛饲料的过瘤胃复合肽添加剂；扩大了羽毛粉的用途以及利用率；采用低浓度碱来水解羽毛粉在实现破坏双硫键使其溶于水后，可以减轻由于使用强碱或强酸而造成对生产设备的腐蚀作用，同时生产环境也可以得到优化；碱解后采用动物蛋白水解酶酶解可以把碱解液中的长肽链分解成含有各种小肽的复合肽，从而实现过瘤胃复合肽产品的生产。具有以下优点：

1.相比于生产复合氨基酸单独使用强碱或强酸的生产工艺，本发明是采用碱酶联合水解的方式来进行的，它具有减轻对生产设备的腐蚀作用，而且生产出来的产品主要为复合肽螯合物，达到了开发新型小肤螯合物的目的；

2.相比于其他的单一种类的氨基酸螯合锌或是复合氨基酸螯合锌，这种类型的产品在动物消化道中更容易被动物所吸收和利用；通过奶牛的动物饲养试验，结果证明过瘤胃复合肽螯合物能很好地促进动物的生产性能；

3.从奶牛等反刍动物角度来说，复合肽螯合物是过瘤胃保护的复合肽，通过动物饲养试验，结果证明可以提高奶牛的产奶量以及提高乳脂以及乳蛋白含量，具有可观的经济效益。

附图说明

图1为本发明所述过瘤胃复合肽螯合物粗制的工艺流程图；

图2为本发明所述过瘤胃复合肽螯合物精制的工艺流程图；

图3为本发明所生产的复合肽水解液的红外光谱图；

图4为本发明所生产的过瘤胃复合肽螯合锌的红外光谱图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

1)复合肽水解液的生产制备

以羽毛粉为生产原料，先加水配制成重量浓度为30％的溶液，再加入8％(占羽毛粉重)工业碱(氢氧化钠)进行碱解，在高温70℃条件下碱解半个小时(添加碱后从开始升高反应液温度到碱解结束不超过2小时)，碱解完后用工业盐酸进行中和，把pH调到动物蛋白水解酶的最佳pH值为5，然后加入以占羽毛粉重1％的动物蛋白水解酶，在55℃进行12h酶解，生成含各种复合肽的水解液。

2)粗制复合肽螯合锌的生产

把生产出来的复合肽水解液调到pH值为8，降低温度至25℃，一边搅拌一边加一水合硫酸锌(原料(羽毛粉重量):一水合硫酸锌重量比为7:1)水溶液，反复调pH在8，进行螯合反应，搅拌螯合1h，最后将水解液进行烘干或风干处理最终得到黄褐色的复合肽螯合锌。

本发明采用碱酶联合水解的方式来生产过瘤胃复合肽及其螯合锌，粗制工艺生产出来的产品经过定量分析证明固态的复合肽水解产物的粗蛋白含量为70.28％，复合肽含量占产品粗蛋白总量的82.26％，游离氨基酸最大含量为17.74％，而螯合物产品经定性以及定量分析后证明大多为复合肽螯合锌，螯合率超过97％，产品中粗蛋白含量为54.3％，螯合物的产品纯度为49％，其中游离氨基酸螯合锌占螯合物中的27.67％，复合肽螯合锌含量72.37％。

图3为本实施例所生产的复合肽水解液的红外光谱图；图4为本实施例所生产的过瘤胃复合肽螯合锌的红外光谱图。由图3和图4可知，螯合产物的红外谱带有增多也有消失，且谱带发生移动。其中-NH-键的吸收峰由反应前的3292.3cm^-1移到3305.7cm^-1，向短波方向移动；而C＝O由1652.1cm^-1移到1653.9cm^-1，向短波方向移动，且在图3中出现的羧酸吸收峰925.1cm^-1在图4消失了，证明羧酸根参与了反应，而在图4中却出现了一个3772.9的吸收峰，它是-OH官能团，可能是由于螯合物中结合了水而出现了羟基，这些都表明-NH-和C＝O发生发生了化学反应。Zn与给电子的N形成配位键，又与给电子的羰基中的氧配位形成五元环。

实施例2

1)复合肽水解液的生产制备

以羽毛粉为生产原料，先加水配制成重量浓度为35％的溶液，再加入10％(占羽毛粉重)氢氧化钾进行碱解，在60℃条件下碱解1.5小时，碱解完后用工业盐酸进行中和，把pH调到5.5，然后加入以占羽毛粉重1.5％的动物蛋白水解酶，在50℃进行10h酶解，生成含各种复合肽的水解液。

获得的复合肽水解液可先进行固液分离，将未完全酶解分离出来，直接加入到水解液中继续酶解，该过程可往复进行。

2)精制复合肽螯合物的生产

把生产出来的复合肽水解液调到pH值为6，降低温度至20℃，一边搅拌一边加硫酸铜(原料(羽毛粉重量):硫酸铜重量比为7:1)水溶液，反复调pH在6.0，进行螯合反应，搅拌螯合2h。

在复合肽水解液螯合反应后，先采用离心方式进行提纯，得到沉淀物，然后再加入无水乙醇进行洗涤，可以实现对螯合产物与未螯合产物的分离，最后进行干燥处理，得到纯品复合肽螯合物。

实施例3

1)复合肽水解液的生产制备

以羽毛粉为生产原料，先加水配制成重量浓度为40％的溶液，再加入9％(占羽毛粉重)工业碱氢氧化钠进行碱解，在75℃条件下碱解半小时，碱解完后用工业盐酸进行中和，把pH调到为5，然后加入以占羽毛粉重1.5％的动物蛋白水解酶，在60℃进行10h酶解，生成含各种复合肽的水解液。

2)精制复合肽螯合锌的生产

把生产出来的复合肽水解液调到pH值为9，降低温度至35℃，一边搅拌一边加一水合硫酸锌(原料(羽毛粉重量):一水合硫酸锌重量比为7:1.7)水溶液，反复调pH在8，进行螯合反应，搅拌螯合1.5h。

在复合肽水解液螯合反应后，先采用盐析方式(硫酸铵)进行提纯，得到沉淀物，然后再加入无水乙醇进行洗涤，可以实现对螯合产物与未螯合产物的分离，最后进行干燥处理，得到纯品复合肽螯合锌。

实施例4

1)复合肢水解液的生产制备

以羽毛粉为生产原料，先加水配制成重量浓度为36％的溶液，再加入10％(占羽毛粉重)氢氧化钙进行碱解，在80℃条件下碱解0.5小时，碱解完后用工业盐酸进行中和，把pH调到6.5，然后加入以占羽毛粉重1％的动物蛋白水解酶，在55℃进行11h酶解，生成含各种复合肽的水解液。

2)粗制复合肽螯合锌的生产

把生产出来的复合肽水解液调到pH值为7，降低温度至30℃，一边搅拌一边加一水合硫酸锌(原料(羽毛粉重量):一水合硫酸锌重量比为7:1.4)水溶液，反复调pH在8，进行螯合反应，搅拌螯合0.5h，最后将水解液进行烘干或风干处理最终得到黄褐色的复合肽螯合锌。

实施例5

1)复合肽水解液的生产制备

以羽毛粉为生产原料，先加水配制成重量浓度为30％的溶液，再加入8％(占羽毛粉重)氢氧化钠进行碱解，底物浓度为30％，在65℃条件下碱解2小时，碱解完后用工业盐酸进行中和，把pH调到6，然后加入以占羽毛粉重1.2％的动物蛋白水解酶，在58℃进行12h酶解，生成含各种复合肽的水解液。

获得的复合肽水解液可先进行固液过滤分离，将未完全酶解分离出来，直接加入到水解液中继续酶解，该过程可往复进行。

2)精制复合肽螯合物的生产

把生产出来的复合肽水解液调到pH值为6.5，降低温度至30℃，一边搅拌一边加硫酸铁(原料(羽毛粉重量):硫酸铁重量比为7:0.8)水溶液，反复调pH在6.5，进行螯合反应，搅拌螯合2h。

在复合肽水解液螯合反应后，先采用盐析(氯化钠)进行提纯，以分离出未参与螯合反应的复合肽，得到沉淀物，然后再加入无水乙醇进行洗涤，可以实现对螯合产物与未螯合产物的分离，最后进行干燥处理，得到纯品复合肽螯合物。

实验例

从奶牛等反刍动物角度来说，复合肽螯合锌是过瘤胃保护的复合肽，通过实施例1所得复合肽螯合锌进行动物饲养试验，结果证明日粮添加80g/d的复合肽螯合锌以及复合肤平均每头牛每天能分别提高奶牛的产奶量1.4kg/d和1.85kg/d，而且复合肽螯合锌能提高牛奶中的乳脂以及乳蛋白含量，复合肽却降低了牛奶中的乳脂和乳蛋白含量，前者比后者在乳脂以及乳蛋白含量方面分别平均多增加了0.4和0.26个百分点，具有可观的经济效益。

经济效益：通过对生产成本的分析以及其对泌乳奶牛生产性能的研究后，数据证明过瘤胃复合肽螯合锌可以在很大程度上发挥奶牛的生产性能，从而产生很好的经济效益。试验证明在奶牛日粮中添加80g/d该产品，可以提高泌乳奶牛的产量及乳蛋白率，平均每头每天增加1.4kg。应用按牛奶价格为2元/kg，而产品价格为20元/kg，则每头奶牛一天产生的利润为P＝1.4×2-20/1000×80＝1.2元，每头牛年利润达400元，如使用达1万头产奶奶牛，奶牛养殖企业利润达400万元。同时生产该产品的企业也可获得每千克10元的利润，按年生产300吨计，年利润达300万元。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种过瘤胃复合肽螯合物，其特征在于，其由如下步骤制备：

1)先将羽毛粉配制成重量浓度为30-40％的水溶液，然后加入8-10％羽毛粉量的碱在65-75℃下进行碱解，碱解的时间为1-2小时，并调pH为5-6.5，得水解液；

2)然后将水解液进行酶解处理得复合肽水解液，所述酶采用动物蛋白水解酶，动物蛋白水解酶的加入量为羽毛粉重量的1-1.5％，酶解温度为50-60℃，酶解时间为10-12小时；

3)再将复合肽水解液调整PH值为6-9，搅拌加入微量元素，所述微量元素为锌、铜、铁、锰、钴或硒，所述微量元素以0.8-1.7∶7的比例加入，以微量元素的金属盐与羽毛粉的重量比计，螯合反应0.5-2小时，反应温度为25-35℃；

4)最后进行干燥处理。

2.根据权利要求1所述的过瘤胃复合肽螯合物，其特征在于，所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙。

3.一种制备权利要求1或2所述过瘤胃复合肽螯合物的方法，其特征在于，包括如下步骤：

4)最后进行干燥处理。

4.根据权利要求3所述的过瘤胃复合肽螯合物的生产方法，其特征在于，在复合肽水解液螯合反应后，先采用离心或盐析方式进行提纯，得到沉淀物，然后再加入无水乙醇进行洗涤分离未螯合的复合肽，最后进行干燥处理。

5.权利要求1或2所述过瘤胃复合肽螯合物在反刍动物饲料中的应用。