CN108669312A - 一种用于饲料添加剂的纳米小肽螯合锌及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化学合成技术领域,具体涉及一种用于饲料添加剂的纳米小肽螯合锌及其制备方法。针对直接在饲料中添加无机锌不利于猪对锌元素的吸收且污染环境的问题,本发明的技术方案是,包括如下步骤:[1]豆粕粉溶解:将豆粕粉溶于pH=2.2‑8.0的缓冲液中,得到豆粕粉溶液;[2]干肽粉制备:将步骤[1]得到的豆粕粉溶液热处理,然后加入碱性蛋白酶和风味蛋白酶,加热酶解,然后沸水浴灭酶活性,离心过滤得到酶解液,干燥得到干肽粉;[3]纳米小肽螯合锌的制备:将步骤[2]得到的干肽粉溶解得到小肽溶液,加热搅拌条件下,加入无机锌溶液,使小肽与锌反应形成螯合物,分离、干燥后即得纳米小肽螯合锌。本发明适用于猪饲料。
Description
技术领域
本发明涉及化学合成技术领域,具体涉及一种用于饲料添加剂的纳米小肽螯合锌及其制备方法。
背景技术
日粮中锌不足或吸收不良,可导致猪食欲减退、腹泻、生长不良、单位增重饲料消耗增加、体内代谢异常、骨骼发育不健全、繁殖功能障碍。研究表明,许多因素都可导致猪对锌的吸收不良,而且据目前研究已知动物体内20种以上的酶都含锌,锌在酶中具有催化分解、合成、稳定蛋白质四级结构和调节酶活性等多种作用。锌缺乏会导致胧氨酸、亮氨酸、蛋氨酸和赖氨酸的代谢紊乱,谷胱甘肽、RNA和DNA的减少,影响细胞分裂,以及氨基酸合成蛋白质的过程受阻。锌也是多种酶的非特异性激活因子,锌可使酶显示出更高的活性。
现有技术中常用无机锌作为猪饲料添加剂,在无机锌中,由于阳离子与阴离子间是由静电形成的离子键,因此结构很不稳定,极易离解。锌易与其他物质(如纤维素等)发生反应,形成的难溶化合物不能被肠道所吸收。并且,无机锌离子所带的电荷为正电荷,很难通过富含负电荷的肠道内膜,易于沉积于肠道壁上,最终随粪便排出体外,利用率较低,且排泄物中的无机离子浓度过高易造成环境污染。
发明内容
针对上述直接在饲料中添加无机锌不利于猪对锌元素的吸收且污染环境的问题,本发明提供一种用于饲料添加剂的纳米小肽螯合锌及其制备方法,其目的在于:通过将纳米小肽螯合锌作为饲料添加剂,增强饲料中锌元素的营养功能性,提高锌的生物学效价,并降低环境污染。
本发明采用的技术方案如下:
一种用于饲料添加剂的纳米小肽螯合锌的制备方法,包括如下步骤:
[1]豆粕粉溶解:将豆粕粉溶于pH=2.2-8.0的缓冲液中,得到豆粕粉溶液;
[2]干肽粉制备:将步骤[1]得到的豆粕粉溶液热处理,然后加入碱性蛋白酶和风味蛋白酶,加热酶解,然后沸水浴灭酶活性,离心过滤得到酶解液,干燥得到干肽粉;
[3]纳米小肽螯合锌的制备:将步骤[2]得到的干肽粉溶解得到小肽溶液,加热搅拌条件下,加入无机锌溶液,使小肽与锌反应形成螯合物,分离、干燥后即得纳米小肽螯合锌。
采用本技术方案后,使锌元素与小肽螯合,使得锌元素更容易被生物体吸收,从而一方面提高了锌元素的营养功能性和生物学效价,另一方面减少了排泄物中微量元素的含量,从而降低了环境污染。此外,由于锌元素的吸收利用率更高,且采用的原料豆粕粉具有廉价的优点,因而有利于降低成本。通过该方法制备的纳米小肽螯合锌纯度高、晶型结构好,从而有利于准确地控制使用量。
优选的,缓冲液由0.2M磷酸氢二钠溶液和0.1M柠檬酸溶液配制而成。
优选的,豆粕粉溶液的浓度为155-165g/L。
优选的,步骤[2]中碱性蛋白酶和风味蛋白酶的质量比为1:1。
优选的,步骤[2]中碱性蛋白酶和风味蛋白酶的总质量为豆粕粉质量的10-11%。
优选的,步骤[2]的具体过程为在35-45℃搅拌10-15min;再在89-92℃下热处理15-20min;加入碱性蛋白酶与风味蛋白酶,在50-60℃、pH=6.5-7.5、振荡酶解4-6小时,酶解结束后在沸水浴灭酶活,调pH值至4-5,离心、过滤,得酶解液,干燥,得干肽粉。
优选的,无机锌溶液为质量分数为15-25%的硫酸锌溶液。
优选的,步骤[3]的具体过程为将小肽溶液倒入反应容器中,调整pH为7.5-8.5,温度为50-60℃,搅拌下加入硫酸锌溶液,使干肽粉的质量与一水硫酸锌的质量比为3-5︰1,加完后再反应3-8min,分离、干燥得到纳米小肽螯合锌。
优选的,步骤[3]中调节pH所用的试剂为0.1M氢氧化钠溶液。
本发明还提供利用上述方法制备的纳米小肽螯合锌。采用小肽螯合的锌作为饲料添加剂比直接用无机锌作为添加剂具有更好的适口性。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
1.使锌元素与小肽螯合,使得锌元素更容易被生物体吸收,从而一方面提高了锌元素的营养功能性和生物学效价,另一方面减少了排泄物中微量元素的含量,从而降低了环境污染。
2.由于锌元素的吸收利用率更高,因而有利于降低成本。
3.通过该方法制备的纳米小肽螯合锌纯度高、晶型结构好,从而有利于准确地控制使用量。
4.采用小肽螯合的锌作为饲料添加剂比直接用无机锌作为添加剂具有更好的适口性。
5.现有的小肽螯合物(特别是单项小肽螯合盐)价格比较高,而本发明采用的原料豆粕粉具有廉价的优点。
6.利用豆粕酶解小肽,采用有机金属化合反应及晶型调控,并经喷雾干燥制备了螯合度高的纳米小肽螯合锌,并为其它纳米小肽微量元素螯合物研究推广提供新的研究思路。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。
一种用于饲料添加剂的纳米小肽螯合锌的制备方法,包括如下步骤:
[1]豆粕粉溶解:将豆粕粉溶于pH=2.2-8.0的缓冲液中,得到豆粕粉溶液;
[2]干肽粉制备:将步骤[1]得到的豆粕粉溶液热处理,然后加入碱性蛋白酶和风味蛋白酶,加热酶解,然后沸水浴灭酶活性,离心过滤得到酶解液,干燥得到干肽粉;
[3]纳米小肽螯合锌的制备:将步骤[2]得到的干肽粉溶解得到小肽溶液,加热搅拌条件下,加入无机锌溶液,使小肽与锌反应形成螯合物,分离、干燥后即得纳米小肽螯合锌。
采用本技术方案后,使锌元素与小肽螯合,一方面使得
优选的,缓冲液由0.2M磷酸氢二钠溶液和0.1M柠檬酸溶液配制而成。
优选的,豆粕粉溶液的浓度为155-165g/L。
优选的,步骤[2]中碱性蛋白酶和风味蛋白酶的质量比为1:1。
优选的,步骤[2]中碱性蛋白酶和风味蛋白酶的总质量为豆粕粉质量的10-11%。
优选的,步骤[2]的具体过程为在35-45℃搅拌10-15min;再在89-92℃下热处理15-20min;加入碱性蛋白酶与风味蛋白酶,在50-60℃、pH=6.5-7.5、振荡酶解4-6小时,酶解结束后在沸水浴灭酶活,调pH值至4-5,离心、过滤,得酶解液,干燥,得干肽粉。
优选的,无机锌溶液为质量分数为15-25%的硫酸锌溶液。
优选的,步骤[3]的具体过程为将小肽溶液倒入反应容器中,调整pH为7.5-8.5,温度为50-60℃,搅拌下加入硫酸锌溶液,使干肽粉的质量与一水硫酸锌的质量比为3-5︰1,加完后再反应3-8min,分离、干燥得到纳米小肽螯合锌。
优选的,步骤[3]中调节pH所用的试剂为0.1M氢氧化钠溶液。
本发明还提供利用上述方法制备的纳米小肽螯合锌。
下面通过具体的实施例和试验例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1
一种饲料添加剂纳米小肽螯合锌的制备方法,包括如下步骤:
(1)缓冲液的配制:用0.2M磷酸氢二钠和0.1M柠檬酸配制pH2.2~8.0的缓冲液1000mL。
(2)干肽粉制备:取155g豆粕粉(粒度≤0.6mm)溶于1000ml的缓冲液中,调pH值至4.3,在35-40℃下酸处理10min;再在89-90℃下热处理15min;然后在碱性蛋白酶与风味蛋白酶质量比为1:1,温度保持在50-55℃,pH为7.0,酶浓度(M/S)为10.5%的条件下置于恒温振荡器上振荡酶解5小时,再在沸水浴灭酶活10min,调pH值至4-4.5,然后于3000r/min,10min离心,过滤得酶解液,喷雾干燥,得干肽粉。
(3)小肽溶液的配制:将干肽粉溶解在自来水中制成饱和溶液即为小肽溶液。
(4)锌溶液的配制:准确称取25g的一水硫酸锌粉末,用少量自来水溶解,移入100mL 容量瓶中,用自来水定容,摇匀。
(5)100kg纳米小肽螯合锌的制备:将小肽溶液匀速倒入带有搅拌装置的容器中,调整 pH为8.50,温度为50-55℃,搅拌速度120r/min,投料比(酶解小肽与一水硫酸锌之比)为3: 1,锌溶液先以100mL/min的速度匀速加入小肽溶液中,待锌溶液加入总量的1/20后,再以1000 mL/min的速度匀速添加,待物料添加完毕后再反应3min结束。
(6)待反应完毕分离干燥即得纳米小肽螯合锌,产出率为99.88%,测得平均粒度为 219nm。
实施例2
一种饲料添加剂纳米小肽螯合锌的制备方法,具体步骤如下:
(1)缓冲液的配制:用0.2M磷酸氢二钠和0.1M柠檬酸配制pH2.2~8.0的缓冲液。
(2)干肽粉制备:将豆粕粉溶于步骤(1)的缓冲液中,使豆粕粉浓度为165g/L,在40-45℃搅拌10-15min;再在90-92℃下热处理20min;加入碱性蛋白酶与风味蛋白酶,在55-60℃、pH=7.0、振荡酶解6小时,酶解结束后在沸水浴灭酶活,调pH值至4.5,离心、过滤,得酶解液,干燥,得干肽粉;
(3)小肽溶液的配制:将干肽粉溶解在水中制成饱和溶液即为小肽溶液;
(4)锌溶液的配制:将一水硫酸锌溶于水配制成质量分数为20%的硫酸锌溶液;
(5)纳米小肽螯合锌溶液的制备:将小肽溶液倒入反应容器中,调整pH为8.0,温度为55-60℃,搅拌下加入硫酸锌溶液,使干肽粉的质量与一水硫酸锌的质量比为5︰1,加完后再反应8min;
(6)分离、干燥即得纳米小肽螯合锌。
试验例1
1.基础饲粮参照NRC(2012)猪营养需要与我国《猪饲养标准》(NY/T 65—2004)配制,基础日粮采用玉米-豆粕型,对照组采用无机微量元素(一水硫酸锌)作为营养补充剂;试验组添加实施例1制备的纳米小肽螯合锌替代同等价位的一水硫酸锌,基础饲粮组成及各项营养指标见表1。
表1饲粮组成及营养水平(风干基础)
1)预混料为每千克饲粮提供:FeSO4·7H2O 500mg,ZnSO4·H2O 55mg/纳米小肽螯合锌20 mg,CuSO4·5H2O 19.8mg,MgSO3 10mg,KI 0.20mg,MnSO4·H2O 10.2mg,VA 5 400 IU,VD3 110IU,VB1 2mg,VB2 15mg,VB12 0.03mg,VE 18 IU,柠檬酸12mg,肉碱0.5mg,抗氧化剂5mg,防霉剂12.5mg,吡啶甲酸铬5mg,磷酸二氢钙285mg,石粉300mg,载体为沸石粉。
2)营养水平为计算值。
2.采用单因素试验设计,选择45天±1天的体重相近的健康仔猪80头,随机分成2组,每组8个重复,每个重复10头仔猪。分别饲喂上述2种饲粮,试验期为仔猪45天至75天,试验仔猪分组情况见表2。
表2试验仔猪分组情况
3.测定指标和方法:测定指标和方法
生产性能:初始均重、末均重、ADFI、ADG、F/G和腹泻率;生长性能测定计算方法如下: ADFI=(饲喂料量-剩料量)/试验天数;ADG=(末重-始重)/试验天数;F/G=平均日釆食量/ 平均日增重。分析血清免疫球蛋白G(IgG)含量。其结果见表3。
表3仔猪生产性能
注:同行无字母或表示差异不显著(P>0.05),不同小写字母表示差异显著(P<0.05),不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)。
4.如表3所示,与对照组相比,本数据表明用低剂量的纳米小肽螯合锌替代无机锌,在减少环境污染的同时不影响仔猪的生长性能,同时降低仔猪腹泻率(P>0.05)。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请技术方案构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于饲料添加剂的纳米小肽螯合锌的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
[1]豆粕粉溶解:将豆粕粉溶于pH=2.2-8.0的缓冲液中,得到豆粕粉溶液;
[2]干肽粉制备:将步骤[1]得到的豆粕粉溶液热处理,然后加入碱性蛋白酶和风味蛋白酶,加热酶解,然后沸水浴灭酶活性,离心过滤得到酶解液,干燥得到干肽粉;
[3]纳米小肽螯合锌的制备:将步骤[2]得到的干肽粉溶解得到小肽溶液,加热搅拌条件下,加入无机锌溶液,使小肽与锌反应形成螯合物,分离、干燥后即得纳米小肽螯合锌。
2.按照权利要求1所述的一种用于饲料添加剂的纳米小肽螯合锌的制备方法,其特征在于:所述缓冲液由0.2M磷酸氢二钠溶液和0.1M柠檬酸溶液配制而成。
3.按照权利要求1所述的一种用于饲料添加剂的纳米小肽螯合锌的制备方法,其特征在于:所述豆粕粉溶液的浓度为155-165g/L。
4.按照权利要求1所述的一种用于饲料添加剂的纳米小肽螯合锌的制备方法,其特征在于:步骤[2]中碱性蛋白酶和风味蛋白酶的质量比为1:1。
5.按照权利要求1所述的一种用于饲料添加剂的纳米小肽螯合锌的制备方法,其特征在于:步骤[2]中碱性蛋白酶和风味蛋白酶的总质量为豆粕粉质量的10-11%。
6.按照权利要求1至5任一项所述的一种用于饲料添加剂的纳米小肽螯合锌的制备方法,其特征在于:步骤[2]的具体过程为在35-45℃搅拌10-15min;再在89-92℃下热处理15-20min;加入碱性蛋白酶与风味蛋白酶,在50-60℃、pH=6.5-7.5、振荡酶解4-6小时,酶解结束后在沸水浴灭酶活,调pH值至4-5,离心、过滤,得酶解液,干燥,得干肽粉。
7.按照权利要求1所述的一种用于饲料添加剂的纳米小肽螯合锌的制备方法,其特征在于:所述无机锌溶液为质量分数为15-25%的硫酸锌溶液。
8.按照权利要求1或7所述的一种用于饲料添加剂的纳米小肽螯合锌的制备方法,其特征在于:步骤[3]的具体过程为将小肽溶液倒入反应容器中,调整pH为7.5-8.5,温度为50-60℃,搅拌下加入硫酸锌溶液,使干肽粉的质量与一水硫酸锌的质量比为3-5︰1,加完后再反应3-8min,分离、干燥得到纳米小肽螯合锌。
9.按照权利要求8所述的一种用于饲料添加剂的纳米小肽螯合锌的制备方法,其特征在于:步骤[3]中调节pH所用的试剂为0.1M氢氧化钠溶液。
10.一种按照权利要求1所述的用于饲料添加剂的纳米小肽螯合锌的制备方法所制备的纳米小肽螯合锌。
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