CN111073930A - 一种高活性小肽螯合铁的生产工艺 - Google Patents

一种高活性小肽螯合铁的生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高活性小肽螯合铁的生产工艺，主要步骤包括血球液制备、溶血、酶解、离心、超滤、螯合、喷雾干燥得小肽螯合铁。本发明的工艺以价格低廉、来源广泛的猪血为肽源，以无机铁盐为铁源，将铁元素与小分子肽螯合，工艺流程简单，成本低，适合规模化的工业生产。本发明所制备的产品中小分子肽含量高，螯合态铁离子含量高，是一种新型的饲料用补铁剂。

Description

一种高活性小肽螯合铁的生产工艺
技术领域
本发明涉及一种有机微量元素铁的制备方法，尤其涉及一种高活性小肽螯合铁的生产工艺。
背景技术
铁是动物机体需要量最多的微量元素，大部分以血红蛋白的形式存在于红细胞里面，是机体肌肉和含铁酶的构成成分之一。铁也是超氧化物歧化酶的辅助因子，铁参与细胞的抗氧化作用。在畜禽生产过程中，缺铁性贫血是动物最为常见的营养缺乏症，铁微量元素的缺乏直接导致生长缓慢和饲料转化效率下降。目前，市场上常见的补铁剂有无机铁和有机铁两大类，无机铁离子易与部分营养物质发生拮抗作用，在消化吸收过程中易受Ph值、脂类、蛋白质、纤维素、草酸、维生素、磷酸盐、植酸盐等影响，导致吸收利用率低。许多研究证明，有机铁比无机铁有更高的生物利用率，且对动物的生长、生殖、健康及饲料转化率等有明显的促进作用。小肽螯合铁是近年来在国内外发展较快的新型有机铁源补充剂，是铁离子与小分子肽或短肽物质发生配位反应生成的具有环状结构的化合物。由于小肽铁螯合物是接近于动物体内天然形态的铁元素存在形式，有良好的化学稳定性、较高的生物学效价、易消化吸收、抗干扰、无刺激、无毒害作用，比相应的有机酸态铁、氨基酸螯合铁更为优越，目前被认为是一种较理想的饲料用补铁剂。因此，开发一类吸收利用率高、生化稳定性好、营养价值高、副作用小的小肽螯合铁具有十分重要的市场意义。
发明内容
本发明的目的正是基于上述状况而提出的一种高活性小肽螯合铁的生产工艺，该工艺以猪血为主要原料，工艺简单，成本低，易于实施。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现的：一种高活性小肽螯合铁的生产工艺，包括以下步骤：
（1）血球液制备：采集经抗凝处理的新鲜猪血，离心分离，收集血红细胞，即得到血球液；
（2）溶血：往血球液中加入其体积1倍的去离子水，不断搅拌溶血60min，得到溶血液；
（3）酶解：调节溶血液PH值至8.0-9.0，加入蛋白酶，在50-55℃温度下酶解4-8h，将酶解液升温至85℃灭酶10分钟，即得到酶解液；
（4）离心：将酶解液进行高速离心，去除沉淀，收集上清夜，得到离心上清液；
（5）超滤：将收集的离心上清液经截留分子量为2000Da的超滤膜装置进行超滤，收集透过液，得到肽溶液；
（6）螯合反应：向步骤（5）得到的肽溶液中加入水溶性铁盐，水溶性铁盐的添加量为肽溶液中蛋白肽量（以蛋白质含量计）的30-40%，将溶液的pH值调整到5.5～6.0，在55-60℃下搅拌螯合反应2-3小时，得到螯合反应液；
（7）喷雾干燥：将步骤（6）得到的螯合反应液进行喷雾干燥，即得到小肽螯合铁。
上述步骤（1）中所述的离心分离是采用管式离心机连续分离，离心转速大于10000r/min。
上述步骤（3）所述的蛋白酶酶活力为280000-300000U/ml，蛋白酶的添加量为血球液重量的2.0-3.0%。
上述步骤（4）所述的高速离心是采用管式离心机分离，离心转速大于10000r/min。
上述步骤（6）所述的水溶性铁盐为硫酸亚铁、柠檬酸亚铁、乳酸亚铁、氯化亚铁、碳酸亚铁、富马酸亚铁中的任一种。
上述步骤（7）所述的喷雾干燥的进风口温度为200-240℃，出风口温度为80-100℃。
通过实施上述技术方案，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明的工艺综合应用生物酶解、超滤、分子螯合和喷雾干燥等现代生物工程技术和现代加工技术，具有工艺流程简单，生产效率高，成本低，适合工业化规模生产的特点。
（2）本发明的工艺以价格低廉、来源广泛的猪血球为肽源，以无机铁盐为铁源，将铁离子与小分子肽螯合，制成高活性小肽铁螯合物，所得产品中小分子肽（相对分子量介于180～1000Da之间）含量高达75%以上，螯合态铁离子含量在11%以上，螯合率达到92%以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明作进一步详细的说明，但是本发明的实施方式并不局限于此实施例表示的范围。
实施例1
（1）血球液制备：采集经抗凝处理的新鲜猪血1000L，用管式离心机连续离心分离得到450L血球液和560L血浆液，收集血球液，血浆液经喷雾干燥制成血浆蛋白粉；
（2）溶血：将血球液泵入反应罐中，加入450L的去离子水，不断搅60min，使血球破碎，搅拌速度为30r/min，制得溶血液900L；
（3）酶解：继续搅拌下将溶血液加热升温至52℃，用NaOH溶液调节其PH值至8.0，随后添加血球液重量2.0%的蛋白酶，不断搅拌，每间隔一小时检测酶解液的PH值，当PH值下降至8.0以下时，补碱液调PH值至8.0，保温酶解8h后，将酶解液升温至85℃灭酶10分钟，即得到酶解液；
（4）离心：将酶解液采用管式离心机连续分离，离心转速为10000r/min，收集离心上清夜，去除沉淀；
（5）超滤：将收集的离心上清液经截留分子量为2000Da的中空纤维超滤膜装置，收集超滤透过液，得到肽溶液680L；
（6）螯合反应：将收集得到的肽溶液泵入反应罐中，加入硫酸亚铁35公斤，不断搅拌下调整溶液的pH值至5.5，升温至60℃，保温反应2小时，得到螯合反应液；
（8）喷雾干燥：将所得到的螯合反应液直接喷雾干燥，即得到小肽螯合铁138.6公斤；喷雾干燥的进风口温度为240℃，出风口温度为90℃。
实施例2
（1）血球液制备：采集经抗凝处理的新鲜猪血1000L，用管式离心机连续离心分离得到438L血球液和562L血浆液，收集血球液，血浆液经喷雾干燥制成血浆蛋白粉；
（2）溶血：将血球液泵入反应罐中，加入440L的去离子水，不断搅60min，使血球破碎，搅拌速度为30r/min，制得溶血液870L；
（3）酶解：继续搅拌下将溶血液加热升温至55℃，用NaOH溶液调节其PH值至8.5，随后添加血球液重量2.5%的蛋白酶，不断搅拌，每间隔一小时检测酶解液的PH值，当PH值下降至8.5以下时，补碱液调PH值至8.5，保温酶解6h后，将酶解液升温至85℃灭酶10分钟，即得到酶解液；
（4）离心：将酶解液采用管式离心机连续分离，离心转速为10000r/min，收集离心上清夜，去除沉淀；
（5）超滤：将收集的离心上清液经截留分子量为2000Da的中空纤维超滤膜装置，收集超滤透过液，得到肽溶液650L；
（7）螯合反应：将收集得到的肽溶液泵入反应罐中，加入硫酸亚铁38公斤，不断搅拌下调整溶液的pH值至6.0，升温至55℃，保温反应3小时，得到螯合反应液；
（8）喷雾干燥：将所得到的螯合反应液直接喷雾干燥，即得到小肽螯合铁140公斤；喷雾干燥的进风口温度为230℃，出风口温度为85℃。
实施例3
（1）血球液制备：采集经抗凝处理的新鲜猪血1000L，用管式离心机连续离心分离得到430L血球液和570L血浆液，收集血球液，血浆液经喷雾干燥制成血浆蛋白粉；
（2）溶血：将血球液泵入反应罐中，加入430L的去离子水，不断搅60min，使血球破碎，搅拌速度为30r/min，制得溶血液800L；
（3）酶解：继续搅拌下将溶血液加热升温至50℃，用NaOH溶液调节其PH值至9.0，随后添加血球液重量3%的蛋白酶，不断搅拌，每间隔一小时检测酶解液的PH值，当PH值下降至9.0以下时，补碱液调PH值至9.0，保温酶解4h后，将酶解液升温至85℃灭酶10分钟，即得到酶解液；
（4）离心：将酶解液采用管式离心机连续分离，离心转速为10000r/min，收集离心上清夜，去除沉淀；
（5）超滤：将收集的离心上清液经截留分子量为3000Da的中空纤维超滤膜装置，收集超滤透过液，得到肽溶液669L；
（7）螯合反应：将收集得到的肽溶液泵入反应罐中，加入硫酸亚铁42公斤，不断搅拌下调整溶液的pH值至5.8，升温至58℃，保温反应2.5小时，得到螯合反应液；
（8）喷雾干燥：将所得到的螯合反应液直接喷雾干燥，即得到小肽螯合铁143公斤；喷雾干燥的进风口温度为220℃，出风口温度为100℃。
对上述实施例得到的成品进行肽分子量大小、铁元素总含量、螯合态铁含量以及螯合率的检测。
肽分子量大小检测：采用高效凝胶过滤色谱（HPLC）法测定，以已知分子量蛋白质做参照。
铁元素含量检测：采用原子吸收分光光度计分别测定小肽螯合铁中铁元素的总含量与螯合态铁的含量，并据此计算小肽螯合铁的螯合率。
结果见表1，表2：
表1：小肽螯合铁的肽分子量分布
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表2：小肽螯合铁的铁元素含量与螯合态铁含量
组别 铁元素总含量 螯合态铁含量 螯合率
实施例1 11.71% 11.24% 96%
实施例2 13.07% 12.13% 92.8%
实施例3 14.72% 14.28% 97%
从表1可以看出，实施例所得的成品中相对分子量在180-1000Da之间的小分子肽占总蛋白的比例达到75%以上。从表2可以看出，实施例所得的成品中铁螯合率达到92%以上。

Claims (6)

1.一种高活性小肽螯合铁的生产工艺，包括以下步骤：
（1）血球液制备：采集经抗凝处理的新鲜猪血，离心分离，收集血红细胞，即得到血球液；
（2）溶血：往血球液中加入其体积1倍的去离子水，不断搅拌溶血60min，得到溶血液；
（3）酶解：调节溶血液PH值至8.0-9.0，加入蛋白酶，在50-55℃温度下酶解4-8h，将酶解液升温至85℃灭酶10分钟，即得到酶解液；
（4）离心：将酶解液进行高速离心，去除沉淀，收集上清夜，得到离心上清液；
（5）超滤：将收集的离心上清液经截留分子量为2000Da的超滤膜装置进行超滤，收集透过液，得到肽溶液；
（6）螯合反应：向步骤（5）得到的肽溶液中加入水溶性铁盐，水溶性铁盐的添加量为肽溶液中蛋白肽量（以蛋白质含量计）的30-40%，将溶液的pH值调整到5.5～6.0，在55-60℃下搅拌螯合反应2-3小时，得到螯合反应液；
（7）喷雾干燥：将步骤（6）得到的螯合反应液进行喷雾干燥，即得到小肽螯合铁。
2.根据权利要求1所述的一种高活性小肽螯合铁的生产工艺，其特征在于：步骤（1）所述的离心分离是采用管式离心机连续分离，离心转速大于10000r/min。
3.根据权利要求1所述的一种高活性小肽螯合铁的生产工艺，其特征在于：步骤（3）所述的蛋白酶酶活力为280000-300000U/ml，蛋白酶的添加量为血球液重量的2.0-3.0%。
4.根据权利要求1所述的一种高活性小肽螯合铁的生产工艺，其特征在于：步骤（4）所述的高速离心是采用管式离心机分离，离心转速大于10000r/min。
5.根据权利要求1所述的一种高活性小肽螯合铁的生产工艺，其特征在于：步骤（6）所述的水溶性铁盐为硫酸亚铁、柠檬酸亚铁、乳酸亚铁、氯化亚铁、碳酸亚铁、富马酸亚铁中的任一种。
6.根据权利要求1所述的一种高活性小肽螯合铁的生产工艺，其特征在于：步骤（7）所述的喷雾干燥的进风口温度为200-240℃，出风口温度为80-100℃。
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