CN102942506B - 一种饲料添加剂n-氨甲酰谷氨酸螯合锌的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种饲料添加剂N-氨甲酰谷氨酸螯合锌的制备方法，首先制备N-氨甲酰谷氨酸，不经过分离，用盐酸调节PH为4-5后，直接与ZnSO₄·7H₂O在80℃反应，后用氢氧化钠调节PH为6.5-8.0，生成N-氨甲酰谷氨酸螯合锌。该方法具有原料价格低廉，生产成本低，选择性好，减少环境污染，产率高等优点。

Description

一种饲料添加剂N-氨甲酰谷氨酸螯合锌的制备方法

技术领域

本发明涉及一种饲料添加剂的制备方法，特别涉及饲料添加剂N-氨甲酰谷氨酸螯合锌的制备方法，同时也涉及到中间产物N-氨甲酰谷氨酸的制备方法。

背景技术

 精氨酸是仔猪组织蛋白含量丰富的氨基酸﹙wuetal1999﹚，幼龄哺乳动物包括仔猪，对于精氨酸有特别高的需求量﹙visex1986﹚。精氨酸在营养和代谢中起到重要作用。首先，精氨酸是组织蛋白基本结构基石，其次，精氨酸是合成肌酸、多胺和一氧化氮的前体，有着重要的生物学重要性﹙wu and morris 1998﹚。精氨酸是N-乙酰谷氨酸合酶﹙NAGS﹚的变构活化剂，由于N-乙酰谷氨酸（NAG）是氨基甲酰磷酸合成酶1的变构活化剂，需要精氨酸在活化状态下维持肝尿素的合成。精氨酸刺激哺乳动物中生长激素和胰岛素的分泌，在调控蛋白代谢中起到重要作用﹙visek1986﹚。因此，精氨酸是幼龄哺乳动物生长最大的必需氨基酸。断奶前仔猪的小肠中精氨酸的降解很少﹙wu et al 1996﹚。然而断奶导致血液中皮质醇突然大幅度升高，从而表现精氨酸酶将日粮中的精氨酸降解，断奶仔猪日粮中的精氨酸只有60%能进入肝门循环﹙wu et al 2007﹚。也就是说，精氨酸的合成与仔猪的需要相比是不足的。这样日粮中添加精氨酸会大幅提高断奶仔猪的日增重和饲料效率﹙wu et al 2007﹚。

 另外目前高产母猪可以排出20-30个卵细胞，但是最后只有9-15头仔猪产出，因为产前损失高﹙Towhetal 2005﹚。在家畜中，猪表现出最严重的自然发生的宫内发育迟缓，这与日粮提供的氨基酸不能满足怀孕下半期的需要有关。如前面所说，精氨酸在哺乳动物的胎儿的血管生成和生长中起到关健作用。实验结果表明，妊娠期30-114天的日粮中添加1%盐酸精氨酸可以增加血浆中的精氨酸、鸟氨酸和脯氨酸的浓度，分别为77%、53%和30%。精氨酸处理组可增加活仔猪2头，提高窝初重24%，为此提供了通过日粮中添加精氨酸来提高后备母猪怀孕产出的证据。妊娠母猪日粮中添加精氨酸，对于提高母猪怀孕产出有着重要的意义。

 在哺乳动物胎儿期和哺乳期，精氨酸是一种必需氨基酸﹙wu等，仔猪精氨酸需求，营养学杂志2004﹚。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重要因素，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的需要量是显得尤为重要。精氨酸的吸收与赖氨酸等产生拮抗，过量服用外源性精氨酸时有腹泻等副作用，而且精氨酸价格较贵，每吨价格高达十多万元，直接在饲料中添加精氨酸大大提高饲料成本，因此要求另一种途径来提高仔猪内源性精氨酸的供给量具有重要意义。

有资料表明氨基甲酰磷酸为鸟氨酸合成瓜氨酸所必须，而N-乙酰谷氨酸是N-乙酰谷氨酸合成酶(NAGS)的变构激活剂，而N-乙酰谷氨酸合成酶是合成精氨酸的激活剂，但是在哺乳仔猪的小肠粘膜和肝脏线粒体中从N-乙酰谷氨酸合成酶的不足致使N-乙酰谷氨酸合成量的不足。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，而利用其相似物N-氨甲酰谷氨酸来代替N-乙酰谷氨酸，让哺乳仔猪每天两次，每次50mg/kg体重的N-氨甲酰谷氨酸，结果发现口服N-氨甲酰谷氨酸组仔猪比对照组相比增重61%，这项研究的成功对仔猪的快速生长起到了重要作用（wu,仔猪精氨酸营养，营养杂志-2004）。为克服N-乙酰谷氨酸的不稳定性，本发明制备一种含N-氨甲酰谷氨酸螯合锌的产品，稳定性强，可以有效提高仔猪机体内源性精氨酸的合成，促进猪生长和缓解断奶应激，提高生产性能。

锌分布于机体的所有组织中，其中以肌肉、肝脏、皮毛等组织中浓度较高，锌为动物体内多种酶的组分或激活剂。此外，锌还是胰岛素的成分，参与碳水化合物的代谢。锌直接参与蛋白质和核酸的合成与代谢、细胞免疫和体液免疫，锌对维持动物中枢神经系统和免疫系统的正常功能具有重要作用。研究表明2000-3000mg/kg的锌（来自氧化锌）对仔猪具有促生长和抗氧化作用，可起到替代抗生素的作用，但在中、大猪阶段使用高锌没有明显效果。

 日粮中使用高锌有两个原因，一个是主动添加高锌（源于氧化锌），其目的是为了促进猪生长，另一个是被动添加高锌，其目的是为了抵消高铜对锌吸收的不良影响。无论是何种原因，高锌（尤其是氧化锌）的使用，致使大量的锌（90%-95%）随粪便排入环境，给人类健康带来直接的危害。因此高铜、高锌已经禁止使用。研究表明，低剂量250mg/kg来自螯合锌具有同样的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种饲料添加剂N-氨甲酰谷氨酸螯合锌的制备方法，以解决上述背景技术中存在的问题。

为达到上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种饲料添加剂N-氨甲酰谷氨酸螯合锌的制备方法，包括下列步骤：

第一步：将尿素与碳酸钠按摩尔比为2:1混合，在135℃以上加热熔融成液体，冷却粉碎，再加入谷氨酸钠和水，加入水的质量为谷氨酸钠质量的3-4倍，在60-80℃下加热3-4小时，反应完毕后冷却，再用盐酸调节PH值至4-5，制备N-氨甲酰谷氨酸；

第二步：在N-氨甲酰谷氨酸的溶液中加入适量的ZnSO₄·7H₂O，在80℃加热反应2-3小时，反应后加入浓度为20%-30%的氢氧化钠调节PH值至6.5-8，生成的大量沉淀冷却、过滤、洗涤、烘干后得到N-氨甲酰谷氨酸螯合锌。

本发明有以下突出的优点：

1、本发明采用一锅煮的方法，不需要进行分离、纯化、过滤、

烘干，缩短了工序，节约能源，降低成本。

2、在制备N-氨甲酰谷氨酸的过程中，需要大量盐酸，而采用一锅煮的制备方法，在制得N-氨甲酰谷氨酸的溶液中，用盐酸调节到PH为4-5，节约盐酸；当加入ZnSO₄·7H₂O时，用氢氧化钠调节PH为6.5-8.0，这样排放的废水不是强酸性，而是6.5-8.0，减少环境污染。

3、本发明制备的N-氨甲酰谷氨酸螯合锌（ZNCG）具有NCG和补锌的双重作用，对满足仔猪的精氨酸和锌的需求，促进仔猪的生长和缓解断奶应激，提高其生产性能有着重要意义。

具体实施方式

 下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

N-氨甲酰谷氨酸螯合锌的制备，其具体步骤为：

   （1）N-氨甲酰谷氨酸的制备：将60克尿素与53克碳酸钠在135℃以上加热熔融成液体，冷却粉碎，加入85克谷氨酸钠，再加入255亳升水，在60℃反应3小时，冷却，用盐酸调节PH为4时，生成N-氨甲酰谷氨酸溶液。

（2）N-氨甲酰谷氨酸螯合锌的制备：在生成的N-氨甲酰谷氨酸溶液中，加入68克的ZnSO₄·7H₂O，在80℃加热反应2小时后，用20%的氢氧化钠溶液调节PH为6.5时，生成N-氨甲酰谷氨酸螯合锌沉淀，冷却、过滤、洗涤、烘干得到产品86克。

实施例2

    N-氨甲酰谷氨酸螯合锌的制备，其具体步骤如下：

   （1）N-氨甲酰谷氨酸的制备：将96克尿素与84.8克碳酸钠在135℃以下加热熔融成液体，冷却粉碎，加入136克谷氨酸钠，再加入410毫升水，在70℃反应3.5小时，冷却，用盐酸调节PH为4.2时，生成N-氨甲酰谷氨酸溶液。

（2）N-氨甲酰谷氨酸螯合锌的制备：在生成的N-氨甲酰谷氨酸溶液中，加入112克的ZnSO₄·7H₂O，在80℃加热反应2.5小时后，用30%氢氧化钠溶液调节PH为6.8时，生成N-氨甲酰谷氨酸螯合锌沉淀，冷却、过滤、洗涤、烘干得到产品160克。

实施例3

N-氨甲酰谷氨酸螯合锌的制备，其具体步骤如下：

（1）N-氨甲酰谷氨酸的制备：将120克尿素与106克碳酸钠在135℃以上加热熔融成液体，冷却粉碎，加入170克谷氨酸钠，再加入510毫升水，在75℃反应3.2小时，冷却，用盐酸调节PH为4.3时，生成N-氨甲酰谷氨酸溶液。

（2）N-氨甲酰谷氨酸螯合锌的制备：在生成的N-氨甲酰谷氨酸溶液中，加入139克ZnSO₄·7H₂O，在80℃加热反应2.6小时后，用25%氢氧化钠溶液调节PH为7.0时，生成N-氨甲酰谷氨酸螯合锌沉淀，冷却、过滤、洗涤、烘干得到产品200克。

实施例4

N-氨甲酰谷氨酸螯合锌的制备，其具体步骤如下：

（1）N-氨甲酰谷氨酸的制备：将180克尿素与159克碳酸钠在135℃以上加热熔融成液体，冷却粉碎，加入255克谷氨酸钠，再加入465毫升水，在80℃反应4小时，冷却，用盐酸调节PH为4.5时，生成N-氨甲酰谷氨酸溶液。

（2）N-氨甲酰谷氨酸螯合锌的制备：在生成的N-氨甲酰谷氨酸溶液中，加入194克ZnSO₄·7H₂O，在80℃加热反应3小时后，用30%氢氧化钠溶液调节PH为8时，生成N-氨甲酰谷氨酸螯合锌沉淀，冷却、过滤、洗涤、烘干得到产品258克。

实施例5

N-氨甲酰谷氨酸螯合锌的制备，其具体步骤如下：

（1）N-氨甲酰谷氨酸的制备：将120克尿素与106克碳酸钠在135℃以上加热熔融成液体，冷却粉碎，加入170克谷氨酸钠，再加入510毫升水，在80℃反应4小时，冷却，用盐酸调节PH为4.8时，生成N-氨甲酰谷氨酸溶液。

（2）N-氨甲酰谷氨酸螯合锌的制备：在生成的N-氨甲酰谷氨酸溶液中，加入139克ZnSO₄·7H₂O，在80℃加热反应3小时后，用30%氢氧化钠溶液调节PH为8时，生成N-氨甲酰谷氨酸螯合锌沉淀，冷却、过滤、洗涤、烘干得到产品180克。

 实施例6

 N-氨甲酰谷氨酸螯合锌的制备，其具体步骤如下：

（1）N-氨甲酰谷氨酸的制备：将120克尿素与106克碳酸钠在135℃以上加热熔融成液体，冷却粉碎，加入170克谷氨酸钠，再加入510毫升水，在80℃反应4小时，冷却，用盐酸调节PH为5.0时，生成N-氨甲酰谷氨酸溶液。

（2）N-氨甲酰谷氨酸螯合锌的制备：在生成的N-氨甲酰谷氨酸溶液中，加入139克ZnSO₄·7H₂O，在80℃加热反应3小时后，用30%氢氧化钠溶液调节PH为8时，生成N-氨甲酰谷氨酸螯合锌沉淀，冷却、过滤、洗涤、烘干得到产品160克。

本发明利用一锅煮的制备方法，成本低，工艺简单，无环境污染。N-氨甲酰谷氨酸螯合锌中的锌含量达到14.5%，在小龄断奶仔猪日粮中添加1kg/吨，使仔猪到28日龄时与对照组相比，腹泻率降低21.23%。

本发明生产的N-氨甲酰谷氨酸螯合锌在14-28日龄的仔猪中进行了营养试验，在仔猪日粮中添加1kg/吨，应用效果见下表：

表1  N-氨甲酰谷氨酸螯合锌在14-28日龄仔猪中应用效果

	对照组	添加1kg/吨ZNCG
			初始体重（kg）	6.18	6.19
末体重（kg）	6.74	7.15

试验结果表明，ZNCG可以有效促进仔猪的体重和降低仔猪的腹泻率。

本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种饲料添加剂N-氨甲酰谷氨酸螯合锌的制备方法，其特征包括下列步骤：

第一步：将尿素与碳酸钠按摩尔比为2:1混合，在135℃以上加热熔融成液体，冷却粉碎，再加入谷氨酸钠和水，加入水的质量为谷氨酸钠质量的3-4倍，在60-80℃下加热3-4小时，反应完毕后冷却，再用盐酸调节PH值至4-5，制备N-氨甲酰谷氨酸；

第二步：在N-氨甲酰谷氨酸的溶液中加入适量的ZnSO₄·7H₂O，在80℃加热反应2-3小时，反应后加入浓度为20%-30%的氢氧化钠调节PH值至6.5-8，生成的大量沉淀冷却、过滤、洗涤、烘干后得到N-氨甲酰谷氨酸螯合锌。