CN101565385B - 一种仔猪肠道营养调控物质n-氨甲酰谷氨酰胺及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种仔猪肠道营养调控物质N-氨甲酰谷氨酰胺及制备方法，其步骤是：a.按N-氨甲酰谷氨酸、无水乙醇、强酸性阳离子交换树脂混合，强烈搅拌下回流，冷却到本发明公开了一种室温过滤，滤液蒸馏回收乙醇，得N-氨甲酰谷氨酸乙酯；b.将步骤a得到的N-氨甲酰谷氨酸乙酯冷却，通氨至饱和，放置，加4N乙酸中和，加乙醇析出沉淀，得N-氨甲酰谷氨酰胺粗品；c.将步骤b得到的N-氨甲酰谷氨酰胺粗品，加蒸馏水溶解，活性炭脱色过滤，将滤液冰浴，结晶得N-氨甲酰谷氨酰胺精品。本发明操作简单，成本低，为实现用N-氨甲酰谷氨酰胺作精氨酸的替代品提供了切实可行的途径。本发明还提供了所制备的N-氨甲酰谷氨酰胺用于调控仔猪肠道营养的用途。
Description
技术领域
本发明属于仔猪免疫调节技术领域，具体涉及一种用于调控仔猪肠道营养的N-氨甲酰谷氨酰胺及其制备方法。
背景技术
精氨酸是哺乳仔猪的一种必需氨基酸，母乳中的精氨酸与哺乳仔猪自身的肠道内源合成量不能满足其生长的需要，精氨酸不足是限制哺乳仔猪生长的一个主要因素。哺乳仔猪生产对于整个养猪生产来说十分重要，如何更好的满足哺乳仔猪的精氨酸需要量显得尤为重要。但是其吸收与赖氨酸等拮抗，过量服用外源性精氨酸时有腹泻等副作用，而且精氨酸的价格昂贵，每吨价格高达近十万元，直接在饲料中添加精氨酸大大提高了饲料成本，因此开辟另一种途径来提高仔猪内源性精氨酸的供给量势在必行。
有资料表明氨甲酰磷酸为鸟氨酸合成瓜氨酸所必需，而N-乙酰谷氨酸是N-乙酰谷氨酸合成酶(N-acetylglutamate synthase，NAGS)及5-羧基-吡咯啉合成酶(pyrroline-5-carboxylate synthase，P5CS)的代谢变构激活剂(Susumuk等，体外添加二硫化合物或硫醇化合物对精氨酸激活剂N-乙酰谷氨酸合成酶活性的影响，分子催化物B；酶，2000，10；191-197)，但是在哺乳仔猪的小肠粘膜和肝脏的线粒体中由于乙酰谷氨酸合成酶的不足致使N-乙酰谷氨酸的合成量不足(Uchiama.C等，N-乙酰谷氨酸合成酶在小鼠小肠粘膜中亚细胞定位及特性，生物化学，1981，89；1777-1786)，因此，N-乙酰谷氨酸可能在调节哺乳仔猪小肠合成瓜氨酸和精氨酸的过程中发挥着重要作用。
由于N-乙酰谷氨酸的不稳定性，有研究者利用其相似物N-氨甲酰谷氨酸来替代N-乙酰谷氨酸，让哺乳仔猪每天口服2次0或50mg/(kg体重)的N-氨甲酰谷氨酸，结果发现口服N-氨甲酰谷氨酸组的哺乳仔猪与对照组相比增重61％。这项研究的成功对小猪的快速生长起到了重要作用(WU，仔猪精氨酸营养，营养学杂志，2004)。但N-氨甲酰谷氨酸水溶性强，在细胞内发挥作用较差，如果通过化学方法对N-氨甲酰谷氨酸的结构进行改造，便可改变其化学性质，使其具有脂溶性，可通过细胞膜在细胞内发挥作用，并且增加其稳定性。本发明利用N-氨甲酰谷氨酸为原料，采用化学方法进行结构改造，工艺简单，成本较低，能替代精氨酸满足仔猪的需要量。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供了一种仔猪肠道营养调控物质N-氨甲酰谷氨酰胺的制备方法，方法易行、生产工艺简单、成本低，适用于大规模生产，其步骤包括：
a.将N-氨甲酰谷氨酸∶无水乙醇∶强酸性阳离子交换树脂以(1.0-4.0)∶(10.0-40.0)∶(0.5-2.0)的重量比进行混合，强烈搅拌下回流，冷却到室温过滤，滤液蒸馏回收乙醇，得N-氨甲酰谷氨酸乙酯；
b.将步骤a得到的N-氨甲酰谷氨酸乙酯进行冷却，通氨气至饱和，然后放置3-8天，加乙酸中和，并加无水乙醇析出沉淀，得N-氨甲酰谷氨酰胺粗品；
c.将步骤b得到的N-氨甲酰谷氨酰胺粗品，加0.3-0.6倍体积的蒸馏水溶解，经活性碳脱色过滤获得滤液，并将滤液冰浴，结晶得N-氨甲酰谷氨酰胺精品；
其中上述的重量或质量的单位为克(g)，体积单位为毫升(ml)。
在一个实施方案中，步骤a的N-氨甲酰谷氨酸∶无水乙醇∶强酸性阳离子交换树脂的重量比优选是(2.0-3.0)∶(20.0-30.0)∶(1.0-1.5)，更优选是(2.0-2.5)∶(20.0-25.0)∶(1.0-1.25)，最优选是2.0∶20.0∶1.0。
在一个具体实施方案中，步骤a的回流2-5小时，或者，所述的室温为20-25℃；
在另一个具体实施方案中，步骤b进行冷却至0-4℃，或者，在10-30℃下放置3-8天，或者加入4N的乙酸中和；
还在另一个具体实施方案中，步骤c中优选加入0.3-0.6倍体积的蒸馏水溶解，更优选加入0.4-0.5倍体积的蒸馏水溶解，最优选加入0.5倍体积的蒸馏水溶解。
需要指出的是，所用的强酸性阳离子交换树脂指在交联结构的高分子基体上带有强酸性磺酸基(-SO3H)的离子交换树脂。若以R代表高分子基体，则可用R-SO3H表示之。它在水中解离如下：R-SO3HSO3+H+。有凝胶型和大孔型之分。将苯乙烯与二乙烯苯经悬浮共聚得到的珠粒状共聚体(因外观呈白色，故也称白球)在二氯乙烷中的溶胀后，用浓硫酸或氯磺酸磺化，引入磺酸基交换基团，再经相应的后处理，可制得凝胶型强酸性离子交换树脂。如在共聚时加入起致孔作用的惰性溶剂，则可制得大孔型树脂。碱性阴树脂相配合广泛用于水处理，还用于化工、冶金、医药、食品等工业领域。其中，强酸性阳离子交换树脂以采用强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂为最佳。市场上常用的型号有001×7(732)型，美国AmberliteIR-120，Dowex-50型，德国：Lewatit-100等。
本发明的第二个目的是在于提供了一种通过上述方法所制备的N-氨甲酰谷氨酰胺，以替代仔猪中饲料精氨酸和谷氨酰胺，从而调控仔猪肠道营养，其配方合理、使用方便。
为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：材料为N-氨甲酰谷氨酸、无水乙醇、强酸性阳离子交换树脂、氨气、4N乙酸。
在一个具体实施方案中，所述的N-氨甲酰谷氨酰胺由N-氨甲酰谷氨酸∶无水乙醇∶强酸性阳离子交换树脂以(1.0-4.0)∶(10.0-40.0)∶(0.5-2.0)的重量份原料制成。
在另一个具体实施方案中，所述的N-氨甲酰谷氨酰胺由N-氨甲酰谷氨酸∶无水乙醇∶强酸性阳离子交换树脂优选以(2.0-3.0)∶(20.0-30.0)∶(1.0-1.5)的重量份原料制成。
在另一个具体实施方案中，所述的N-氨甲酰谷氨酰胺由N-氨甲酰谷氨酸∶无水乙醇∶强酸性阳离子交换树脂更优选以(2.0-2.5)∶(20.0-25.0)∶(1.0-1.25)的重量份原料制成。
还在另一个具体实施方案中，所述的N-氨甲酰谷氨酰胺由N-氨甲酰谷氨酸∶无水乙醇∶强酸性阳离子交换树脂最优选以2.0∶20.0∶1.0的重量份原料制成。
本发明第三个目的是提供以上制备的N-氨甲酰谷氨酰胺，在用于制备调控仔猪肠道营养制剂中的用途。
在一个实施方案中，所述的制剂为仔猪饲料，其中包含了本发明的N-氨甲酰谷氨酰胺。其中，在一个优选方案中，所述的猪饲料可以包含除了本发明的N-氨甲酰谷氨酰胺外的常规粉/敷料，如玉米蛋白粉、麸子、豆饼、中草药、小麦粉等作物粉/敷料。
在另一个实施方案中，所述的制剂为猪生长的饲料添加剂。其中，在一个优选方案中，所述的饲料添加剂即可以是本发明的N-氨甲酰谷氨酰胺，也可以是包含本发明的N-氨甲酰谷氨酰胺和其它辅料的添加剂。在一个更优选的方案中，所述的辅料可以是饲料添加剂中的常规辅料，如玉米蛋白粉、麸子、豆饼、中草药、小麦粉等作物粉/敷料。
有益效果
本发明利用N-氨甲酰谷氨酸为原料，采用化学方法进行结构改造，使其具有脂溶性，可通过细胞膜在细胞内发挥作用，并且增加其稳定性。本发明生产工艺简单，成本较低，能替代精氨酸满足仔猪的需要量，对哺乳仔猪的生产来说是极具生产实践意义的。研究表明，本发明所得的N-氨甲酰谷氨酸有效提高了仔猪血清精氨酸及其代谢相关的鸟氨酸和瓜氨酸水平。
具体实施方式
根据以上生产流程，以下给出几个具体实施方式：
实施例1：
一种仔猪肠道营养调控物质N-氨甲酰谷氨酰胺，它由以下重量份原料制成：
原料 重量份
N-氨甲酰谷氨酸 1.0
无水乙醇 10.0
强酸性阳离子交换树脂 0.5
一种仔猪肠道营养调控物质N-氨甲酰谷氨酰胺制备的方法，其步骤为：
a.将N-氨甲酰谷氨酸、无水乙醇、强酸性阳离子交换树脂混合，强烈搅拌下回流2小时，冷却到室温过滤，滤液蒸馏回收乙醇，得N-氨甲酰谷氨酸乙酯；
b.将步骤a得到的N-氨甲酰谷氨酸乙酯冷却到0-4℃，通氨至饱和，于10℃下放置3天，加4N乙酸中和，加乙醇析出沉淀，得N-氨甲酰谷氨酰胺粗品。
c.将步骤b得到的N-氨甲酰谷氨酰胺粗品加0.3倍蒸馏水溶解，活性碳脱色过滤，将滤液在冰浴中结晶得N-氨甲酰谷氨酰胺精品。
实施例2-6
一种仔猪肠道营养调控物质N-氨甲酰谷氨酰胺，它由以下重量份原料制成(表1)。
表1N-氨甲酰谷氨酰胺制备重量份原料及相关参数
其余的制备步骤与实施例1相同。
将实施例1-6制备的N-氨甲酰谷氨酰胺，直接投喂仔猪，或是配制成饲料或添加剂投喂仔猪，7天后抽取血样进行检测，发现各个实施例所制备的N-氨甲酰谷氨酰胺投喂仔猪后彼此效果之间没有明细差异，但与对照组相比，可以显著提高血清精氨酸的浓度，而与精氨酸组相比则无显著差异性。结果如表2所示。
由表2可知，本发明所得的N-氨甲酰谷氨酸有效提高了仔猪血清精氨酸及其代谢相关的鸟氨酸和瓜氨酸水平，从而满足仔猪生长发育的需要量，有利于调控仔猪肠道营养和机体蛋白质的合成，促进其生长，抗断奶应激。
表2 N-氨甲酰谷氨酰胺对仔猪血清氨基酸的影响
Claims (1)
1.一种仔猪肠道营养调控物质N-氨甲酰谷氨酰胺的制备方法，其步骤包括：
a.将N-氨甲酰谷氨酸：无水乙醇：强酸性阳离子交换树脂以（1.0-4.0）：（10.0-40.0）：（0.5-2.0）的重量比进行混合，强烈搅拌下回流，冷却到室温过滤，滤液蒸馏回收乙醇，得N-氨甲酰谷氨酸乙酯；
b.将步骤a得到的N-氨甲酰谷氨酸乙酯进行冷却，通氨气至饱和，然后放置3-8天，加乙酸中和，并加乙醇析出沉淀，得N-氨甲酰谷氨酰胺粗品；
c.将步骤b得到的N-氨甲酰谷氨酰胺粗品，加0.3-0.6倍体积的蒸馏水溶解，经活性碳脱色过滤获得滤液，并将滤液冰浴，结晶得N-氨甲酰谷氨酰胺精品。
2.权利要求1的方法，其中N-氨甲酰谷氨酸：无水乙醇：强酸性阳离子交换树脂的重量比为（2.0-3.0）：（20.0-30.0）：（1.0-1.5）。
3.权利要求2的方法，其中N-氨甲酰谷氨酸：无水乙醇：强酸性阳离子交换树脂的重量比为（2.0-2.5）：（20.0-25.0）：（1.0-1.25）。
4.权利要求3的方法，其中N-氨甲酰谷氨酸：无水乙醇：强酸性阳离子交换树脂的重量比为2.0：20.0：1.0。
5.权利要求1至4任一项所述的方法，其中步骤a的回流2-5小时，或者，所述的室温为20-25℃。
6.权利要求1至4任一项所述的方法，其中步骤b进行冷却至0-4℃；或者，在10-30℃下放置3-8天，或者加入4N的乙酸中和。
7.由权利要求1的制备方法得到的N-氨甲酰谷氨酰胺在用于制备调控仔猪肠道营养制剂中的用途。
8.权利要求7的用途，所述的制剂是喂养仔猪的饲料或添加剂。
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