CN101367745A

CN101367745A - 纳米氨基酸络合物制备新工艺

Info

Publication number: CN101367745A
Application number: CNA2008101679512A
Authority: CN
Inventors: 张建国; 姬茹; 陈清轩
Original assignee: XUCHANG YUANHUA BIOTECHNOLOGY CO Ltd
Current assignee: XUCHANG YUANHUA BIOTECHNOLOGY CO Ltd
Priority date: 2008-10-20
Filing date: 2008-10-20
Publication date: 2009-02-18

Abstract

本发明的目的在于提供了一个高效、快速、能够规模化的纳米氨基酸络合物的生产新工艺。本发明提供的纳米氨基酸络合物制备新工艺，包括以下步骤：(1)将所述金属化合物与所述氨基酸络合剂以克分子比例为1∶1－1∶3配料，经过粉碎、均质和过滤得到含有所述金属化物和所述氨基酸络合剂的固体颗粒的悬浮液，所述悬浮液以水为介质，所述固体颗粒与水的重量比为10－40∶60－90，所述固体颗粒的粒度小于30微米，所述悬浮液的pH值为7－8；(2)将所述悬浮液以高压泵注入络合反应容器内，在90－130MPa的压力、250－350转/分钟的转速、60－90℃的温度和40－60Hz的超高频率超声波的共同作用下，形成纳米氨基酸络合物溶液。本发明提供的纳米氨基酸络合物的生产新工艺高效、快速，适于规模化的产业生产。

Description

纳米氨基酸络合物制备新工艺

技术领域

本发明涉及纳米氨基酸络合物制备工艺。

背景技术

钙、镁、锌、铁、铜、锰、钴等金属元素是保障婴儿正常发育、维持成年人身体健康和延缓老年人的衰老过程所必需的；总体看来其体内含量并不高，但是必不可少的；各金属元素在体内要维持一定比例关系，一旦失去平衡，人体会得各种疾病。例如：钙是构成人体骨髂和牙齿的主要成分，而且其生理功能是多方面的，钙的缺乏可引起多种疾病，特别是对婴儿、孕妇和老年人的影响尤为突出；金属锌是200多种酶和蛋白的重要组成部分，是酶的催化剂，参与DNA和RNA聚合酶的合成，是核酸代谢必不可少的因子，缺锌使儿童发育迟缓，尤其影响脑的发育；镁元素，作为许多酶的辅助因子，具有多种生理功能；在糖代谢，脂代谢和蛋白质代谢中起重要作用；金属铁是合成血红蛋白的原料，参与细胞代谢的生理过程，缺铁是影响血红蛋白的合成，引起贫血的重要原因。

目前市场上含有这些金属元素的制品主要有三类：(1)以无机盐为主的产品。这类产品溶解度低，不易吸收，毒副作用大；(2)普通有机产品。这类产品相对于无机盐而言，钙金属含量较少，溶解度较高，对胃肠刺激性较小，但是吸收和利用率较低，且毒副作用仍较大；(3)具有生物活性的氨基酸络合物。这类产品，尤其L-门冬氨酸络合物，具有溶解性好、容易吸收、生物利用率高和无毒副作用等优点。因此，纳米氨基酸络合物已成为众多人体所需微量金属产品中的佼佼者，受到广泛的青睐。美国食品管理协会于1987年曾就氨基酸络合物定义为：可溶性金属盐的金属离子与氨基形成配位键的产物。络合物是金属离子与带有不成对电子配体氨基酸形成的一种杂环结构物质。络合反应必须在合适的条件下进行，这些条件包括金属离子与配体的克分子比例，反应时介质(如水溶液)的pH值和反应物的溶解性等。通过正确的合成方法，得到的纳米氨基酸络合物是一种相对稳定的化合物，其中金属离子与a-氨基酸羧基中的氧原子和a-氨基氮形成一个五元环结构。这个五元环结构是由金属原子、羧基的氧原子、羰基的碳原子、a-碳原子和a-氨基中的氮原子构成。实际结构取决于金属离子与配体的克分子比例和金属离子是否与羧基氧气形成配位键。

自从1979年氨基酸络合钙作为钙补剂问世以来，纳米分子能量转换制备方法的研究一直成为人们关注的热点。迄今为止，氨基酸络合物的制备方法，主要有化学合成和电解一半透膜的方法，这些方法的主要问题是：反应慢、时间长、产率低，反应不完全，而且去除没有参与合成的剩余反应物较困难，因此，规模化生产较困难。

发明内容

本发明的目的在于提供了一个高效、快速、能够规模化的纳米氨基酸络合物的生产新工艺。

本发明提供的纳米氨基酸络合物制备新工艺，是利用氨基酸络合剂和金属化合物分子能量转换制备纳米氨基酸络合物，所述氨基酸络合剂为选自丙氨酸、门冬氨酸、门冬酰胺、谷氨酸、谷氨酸胺、精氨酸、赖氨酸、组氨酸、甘氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、半胱氨酸、胱氨酸、甲硫氨酸、色氨酸、酪氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、丝氨酸和乌氨酸中的一种或多种氨基酸，或者为含有所述多种氨基酸的分子量小于800的小分子肽；所述金属化合物为选自钙、镁、锌、铁、铜、锰、钴的氧化物和氢氧化物中的一种或多种，该纳米氨基酸络合物制备新工艺包括以下步骤：

(1)将所述金属化合物与所述氨基酸络合剂以克分子比例为1∶1-1∶3配料，经过粉碎、均质和过滤得到含有所述金属化物和所述氨基酸络合剂的固体颗粒的悬浮液，所述悬浮液以水为介质，所述固体颗粒与水的重量比为10-40∶60-90，所述固体颗粒的粒度小于30微米，所述悬浮液的pH值为7-8；

(2)将步骤(1)得到的所述悬浮液以高压泵注入络合反应容器内，在90-130MPA的压力、250-350转/分钟的转速、60-90℃的温度和40-60Hz的超高频率超声波的共同作用下，形成纳米氨基酸络合物溶液。

可以对形成的纳米氨基酸络合物溶液进行喷雾干燥加工，得到纳米氨基酸络合物晶体，进风温度为200-220℃，较佳为210℃，出风温度为800-100℃，较佳为90℃。

较佳地，所述金属化合物与所述氨基酸络合剂以克分子比例为2∶3-2∶5配料。

所述固体颗粒与水的重量比较佳为20-25∶75-80。

步骤(2)中所述压力较佳为105-115MPA。

较佳地，所述氨基酸络合剂为L-门冬氨酸，将所述金属化合物与L-门冬氨酸以克分子比例为1∶2配料。当所述金属化合物为氢氧化物时，所述氢氧化物和L-门冬氨酸与水的重量比较佳为25∶75。当所述金属化合物为氧化物时，所述氢氧化物和L-门冬氨酸与水的重量比较佳为20∶80。

本发明提供的纳米氨基酸络合物的生产新工艺高效、快速，适于规模化的产业生产。

附图说明

图1为利用本发明的方法制得的L-天门冬氨酸络合钙溶于水后的透射电子显微镜分析图，可以看出，溶于水后的团簇大小分布在十几个纳米到一百多个纳米之间；

图2为利用本发明的方法制得的L-天门冬氨酸络合钙的推测结构图。

具体实施方式

实施例1

将经过精选的Ca(OH)₂和L-门冬氨酸，按克分子比1∶2配料，反应物与纯净水的比例为25∶75加以混合，充分搅拌，悬浮液的酸度调到PH7.4左右，经胶体磨(CGJ型，浙江瓯海食品机械厂)，均质机(300A-10S型，上海东华高压均质机厂)处理，使反应物充分溶解和分散，再经过滤器(GLQ-3型，温州科信轻工机械有限公司)滤除悬浮液中较大的颗粒，保证悬浮液中固形物粒度小于30微米，然后，将反应物悬浮液注入高压纳米分子能量转换器(YHSB-200型，海南纳米设备有限公司)内，能量转换器内的工作压力控制在110MPA左右，300转/分钟的转速、90℃的温度和50Hz的超高频率超声波，进料速度为每小时200升，全部络合反应过程在纳米物化室内完成，最后，获得清澈的L-门冬氨酸络合钙溶液，在这过程中不产生硫酸盐、氯化物等杂质，反应液经干燥喷雾塔(LPG-100型，常州市长江干燥设备有限公司)喷雾干燥，得到白色晶体粉末状产品。

经X射线荧光分析(X-ray fluorescence spectroscopy<XRF>)：本产品中钙含量为11.5-13.5％，铅、汞、砷、等有害金属元素含量小于1mg/kg；微生物学指标符合国家标准。因此，脱水后的本产品可直接用于食品或医药。

实施例2

为了制备L-门冬氨酸络合物，以CaO代替Ca(OH)₂，投料比例CaO与L-门冬氨酸仍按1∶2，反应物与水的比例为20∶80，其它条件和操作程序均与实施1相同。所获产品质量分析结果与实施1一致。

实施例3

经精选的Mg(OH)₂和L-门冬氢酸，按克分比1∶2配料，反应物与纯净水的比例为25∶75加以混合，充分搅拌，悬浮液的酸度调到pH7.4左右，经胶体磨，均质机处理，使反应物充分分散，再经过滤器滤除悬浮液中较大的颗粒，保证悬浮液中固形物粒度小于30微米，然后，将反应物悬浮液注入纳米分子能量转化容器中，容器的工作压力控制在110MPA左右，300转/分钟的转速、90℃的温度和50Hz的超高频率超声波，进料速度为每小时200升，全部络合反应过程在纳米物化室内完成，最后，获得清澈的L-门冬氨酸络合镁。同样，在这过程中不产生硫酸盐、氯化物等杂质，反应液经喷雾干燥，得到白色晶体粉末状的产品。

经X射线荧光分析(X-ray fluorescence spectroscopy<XRF>)：本产品中镁含量为7.0-9.0％，铅、泵、砷等有害金属元素含量小于1m/kg；微生物学指标符合国家标准。因此，脱水后的本产品可直接用于食品或医药。

实施例4

为了制备L-门冬氨酸络合镁，以MgO代替Mg(OH)₂，Mg(OH)₂与L-门冬氨酸投料比仍按1∶2，反应物与水的比例为20∶80，其它条例和操作程序与实施例3相同，所获产品质量分析结果与实施例3一致。

实施例5

为了同时获得L-门冬氨酸络合钙和L-门冬氨酸螯络镁，经精选的Ca(OH)₂、Mg(OH)₂和L-门冬氨酸，前二者氢氧化物与氨基酸的配料比为1∶2，反应物与水的比例为25∶75，混合后充分搅拌，悬浮液的pH为7.4左右，经胶体磨，均质机处理，使反应物充分地分散，再经过过滤器滤去悬浮液中较大的颗粒，保证悬浮液中的固形物的粒度小于30微米.然后，将悬浮液注入纳米分子能量转化容器中，容器工作压力控制在110MPA左右，300转/分钟的转速、90℃的温度和50Hz的超高频率超声波，进料速度为每小时200升左右，全部络合反应均在纳米物化室内完成。最后，获得清澈的络合物溶液，在这个过程中不产生硫酸盐、氧化物等杂质，反应液经喷雾干燥，得到白色晶体粉末状产品。

产物中的L-门冬氨酸络合钙与L-门冬氨酸络合镁的含量是由投料时按需要的比例加入的；Ca(OH)₂和Mg(OH)₂量可根据需要调整二者的投料量比。

以上实施例只是例举，以其他氨基酸或小分子肽可以替换L-门冬氨酸，其他金属氧化物或金属氢氧化物可以替换钙和镁的氧化物或氢氧化物，从而得到各种不同的纳米氨基酸络合物。

为了一次同时得到含有多种物质分子氨基酸络合物，例如为了一次同时获得含有钙、镁、锌、钴、锰等多种人体必须的金属元素，可以将氨基酸和多种元素化合物按克分子比为1∶2混合，反应物与水的比例为25∶75，悬浮液最适pH为7.4左右，其它条件和操作程序与实施例1相同。各种纳米氨基酸络合物中的含量取决于各种纳米氨基酸络合物的投料量，根据需要在投料时加入不同种类和不同比例的纳米氨基酸络合物，从而可以获得不同组合、不同含量的纳米氨基酸络合物。

下面仅以实施例1得到的L-天门冬氨酸络合钙为例来，说明本发明的方法得到的纳米氨基酸络合物的质量。

实施例1得到的L-天门冬氨酸络合钙为白色粉末，无臭，略有咸鲜味，易溶于水，无肉眼可见杂质。

图1为透射电子显微镜分析图，可以看出，溶于水后的团簇大小分布在十几个纳米到一百多个纳米之间。

碳和氢的核磁共振谱分析(¹H NMR and¹³C NMR spectra)证实水溶液中唯一的有机物是L-天门冬氨酸，根据谱的化学位移和XRF成分分析结果，推出该物质是天门冬氨酸与钙的络合物，结构如图2所示。

常规理化指标测量结果如表1所示，微生物指标如表2所示。

表1

项目	要求
项目	要求	钙含量(以Ca计)，％	11.5—13.5
天门冬氨酸，％ ≥	80	钙含量(以Ca计)，％	11.5—13.5
天门冬氨酸，％ ≥	80	比旋光度[α]²⁰D	+19⁰—+23⁰
水分，％ ≤	8.0	比旋光度[α]²⁰D	+19⁰—+23⁰
水分，％ ≤	8.0	pH(10％水溶液)	6.0—7.5
重金属(Pb计)，mg/kg ≤	10.0	pH(10％水溶液)	6.0—7.5
重金属(Pb计)，mg/kg ≤	10.0	砷(As)，mg/kg ≤	1.0

表2

项目	指标
项目	指标	菌落总数cfu/g ≤	1000
大肠菌群，MPN/100g ≤	40	菌落总数cfu/g ≤	1000
大肠菌群，MPN/100g ≤	40	霉菌，cfu/g ≤	25
酵母cfu/g ≤	25	霉菌，cfu/g ≤	25
酵母cfu/g ≤	25	致病菌(沙门氏菌、志贺氏菌、金黄色葡萄球菌、溶血性链球菌)	无检出

Claims

1.纳米氨基酸络合物制备新工艺，是利用氨基酸络合剂和金属化合物分子能量转换制备纳米氨基酸络合物，其特征在于：所述氨基酸络合剂为选自丙氨酸、门冬氨酸、门冬酰胺、谷氨酸、谷氨酸胺、精氨酸、赖氨酸、组氨酸、甘氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、半胱氨酸、胱氨酸、甲硫氨酸、色氨酸、酪氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、丝氨酸和乌氨酸中的一种或多种氨基酸，或者为含有所述多种氨基酸的分子量小于800的小分子肽；所述金属化合物为选自钙、镁、锌、铁、铜、锰、钴的氧化物和氢氧化物中的一种或多种，该纳米氨基酸络合物制备新工艺包括以下步骤：

2.所述金属化合物与所述氨基酸络合剂以克分子比例为2∶3-2∶5配料。

3.根据权利要求1所述的纳米氨基酸络合物制备新工艺，其特征在于：所述固体颗粒与水的重量比为20-25∶75-80。

4.根据权利要求1所述的纳米氨基酸络合物制备新工艺，其特征在于：步骤(2)中所述压力为105-115MPA。

5.根据权利要求1所述的纳米氨基酸络合物制备新工艺，其特征在于：所述氨基酸络合剂为L-门冬氨酸，将所述金属化合物与L-门冬氨酸以克分子比例为1∶2配料。

6.根据权利要求5所述的纳米氨基酸络合物制备新工艺，其特征在于：所述金属化合物为氢氧化物，所述氢氧化物和L-门冬氨酸与水的重量比为25∶75。

7.根据权利要求5所述的纳米氨基酸络合物制备新工艺，其特征在于：所述金属化合物为氧化物，所述氢氧化物和L-门冬氨酸与水的重量比为20∶80。