KR101840750B1 - 동물 영양용 고흡수성 금속을 전달하기 위한 에틸렌 디아민의 용도 - Google Patents
동물 영양용 고흡수성 금속을 전달하기 위한 에틸렌 디아민의 용도 Download PDFInfo
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Abstract
동물 영양을 위한 고흡수성 형태의 바람직하게는 구리, 아연, 철 및 망간의 에틸렌 디아민 금속 착물의 용도.
Description
본 발명의 분야는 고도로 생체이용가능하고, 흡수가능한 형태로 되어 있는 미량 미네랄의 동물 영양 보충이다.
음식에서 충분한 양으로 그리고 생물학적으로 이용가능한 형태로 되어 있는 미량 미네랄로서 종종 칭해지는 필수 금속의 존재는 가축 및 가금류의 건강 및 웰빙(well-being)을 유지하는데 있어서 필수적이다. 필수 금속, 예컨대, 구리, 철, 망간 및 아연은 일반적인 사료 성분에서 흔히 부족하기 때문에, 가축 및 가금류의 사료에는 흔히 이러한 영양소가 보충량으로 첨가된다. 용이하게 생물학적으로 이용가능한 형태의 필수 금속을 제공하기 위해 다수의 상업적 사료 첨가제가 개발되었다. 영양소의 생물학적 이용가능성의 정도는 흔히 "생체이용률(bioavailability)"이라 칭해진다. 필수 금속의 생체이용률은 식이에 존재하는 금속 형태의 물리적 및/또는 화학적 특성에 좌우된다. 보충용 금속의 생체이용률 증가는, 동물과 환경 모두에 대한 더 높은 수준의 이러한 금속의 잠재적으로 유해한 영향을 낮추면서 식이 중 더 낮은 농도의 금속을 이용하여 동물의 영양학적 요구를 충족시키는 것을 가능하게 하기 때문에 이롭다.
미량 원소가 금속의 상응하는 무기 공급원보다 더 생체이용가능한 여러 가지 상업적 제품이 입수가능하다. 향상된 생체이용률은, 일반적으로 리간드로 알려진 무기 분자와 금속의 회합에서 기인된다. 이러한 회합 또는 결합은 동물에게 이용되는 금속의 이용가능성 증가, 즉, 생체이용률 증가를 야기한다. 이러한 제품 중 필수 원소의 생체이용률 증가는 증가된 용해도, 소화관 내 안정성 증가, 순환으로의 흡수 향상 및/또는 대사적 이용 개선의 결과이다.
유기 리간드와 관련된 미량 원소를 함유하는 상이한 유형의 제품이 상업적으로 입수가능하다. 이들은 제품을 제조하는데 사용되는 리간드의 성질을 기준으로 상이한 그룹으로 분류될 수 있다. 한 가지 제품 부류에서, 아미노산은 금속과 착물 또는 킬레이트를 형성시키는 리간드로서 사용된다. 이러한 제품의 예는 미국 특허 제3,941,818호; 제3,950,372호; 제4,067,994호; 제4,863,898호; 제4,900,561호; 제4,948,594호; 제4,956,188호; 제5,061,815호; 제5,278,329호; 제5,583,243호; 및 제6,166,071호에 기재되어 있다. 사료 첨가제들의 두 번째 그룹에는 프로피온산과 같은 단쇄 카복실산의 금속 염이 포함된다[참조예: 미국 특허 제 5,591,878호, 제5,707,679호, 제5,795,615호 및 제5,846,581호]. 미량 원소 첨가제들의 세 번째 그룹은 미국 사료 관리 협회(American Feed Control Official)에 의해 메탈 프로테이네이트(Metal Proteinate)로 분류되고, "아미노산 및/또는 부분 가수분해 단백질과 가용성 염의 킬레이트화로부터 생성된 제품(the product resulting from the chelation of a soluble salt with amino acids and/or partially hydrolyzed protein)"으로 정의된다. 이러한 제품의 예는 미국 특허 제3,440,054호, 제3,463,858호, 제3,775,132호, 제3,969,540호, 제4,020,158호, 제4,076,803호, 제4,103,003호, 제4,172,072호 및 제5,698,724호에 기재되어 있다.
본 출원의 공동 양수인은 과거에 필수 원소의 하나 이상의 생체이용가능한 공급원으로서 아미노산의 금속 착물을 합성하고 특허받았다. 이러한 특허들의 예로서, 미국 특허 제3,941,818호; 제3,950,372호; 제4,021,569호; 제4,039,681호; 및 제4,067,994호에는 알파 아미노산, 바람직하게는 DL-메티오닌과 전이 금속 아연, 크롬, 망간 및 철의 1:1 착물이 개시되어 있다. L-메티오닌과의 유사한 착물의 형성은 미국 특허 제5,278,329호에 개시되어 있다. 미국 특허 제4,900,561호 및 제4,948,594호에는 말단 아미노 기를 함유하는 알파 아미노산의 구리 착물이 개시되어 있다. 구리, 망간, 아연 및 철과 알파 하이드록실 지방족 카복실산의 착물은 미국 특허 제4,956,188호 및 제5,583,243호에 개시되어 있다. 미국 특허 제4,670,269호 및 제4,678,854호에는 폴리-하이드록시 카복실산, 예컨대, 글루코헵탄산과 코발트의 착물이 개시되어 있다. 미량 원소와 아미노산 L-라이신의 착물은 미국 특허 제5,061,815호에 개시되어 있다. 상기 특허들 중 일부 및 다수의 과학 간행물 및 기술 보고에 제공된 데이터로부터 상기 특허들에 개시된 화합물의 효과가 입증되었다.
상기 특허들에는 순수한 합성 또는 천연 아미노산의 용도가 기재되어 있다. 미국 특허 제5,698,724호에서, 본 출원의 양수인은 단백질의 가수분해에 의해 얻어진 천연 아미노산과 필수 원소의 착물의 합성을 개시하였다. 상기 특허가 공고된 이래로, 다수 분야의 연구에 의해 이러한 착물로부터의 금속이 무기 공급원으로부터의 금속보다 더욱 생체이용가능하다는 것이 입증되었다.
에틸렌 디아민(ethylene diamine: EDA)은 화학 분야에 잘 알려져 있으며, 다수의 화합물 및 폴리머에 대한 빌딩 블록(building block)이다. 이는 또한 금속 착물 형성을 위한 중요한 리간드이다. 따라서, 이는 가장 우수하고 잘 알려진 킬레이팅제 중 하나인 EDTA(ethylenediamine tetraacetic acid: 에틸렌디아민테트라아세트산)을 생성시키도록 화학적으로 개질되었다. 금속의 화학적 착물형성을 위한 우수한 리간드를 찾는 것은 동물에서 수행되는 동물로의 금속의 영양 전달을 위한 우수한 리간드를 찾는 것과 완전히 다르다. 리간드가 동물로의 미네랄의 전달에 효과적인지를 결정하는 다수의 요인들이 있다. 흔히, 주어진 금속 리간드의 효과를 평가하는 것은 어려울 수 있는데, 그 이유는 무기 미네랄은 미네랄의 영양적으로 가치있는 공급원이기 때문이다. 다수의 요인들은 유기 금속 공급원이 미량 미네랄의 생체이용가능한 공급원을 제공하기에 적합한지를 결정한다. 미량 미네랄을 위한 우수한 캐리어(carrier)는 생리학적 조건에서 가용성, 즉, 위산에서의 안정성을 제공하는 유기 분자여야 하고; 장벽을 통해 온전하게 흡수될 수 있어야 하며, 미량 미네랄을 배출하는 것보다 사용을 위해 동물의 신체로 미량 미네랄을 방출시켜야 한다.
유기 미량 미네랄의 성능 또는 효능의 증가는 연구의 신중한 선택으로 미네랄 반응에 대한 성능 반응을 확실히 확인할 수 있도록 결정되어야 한다. 무기 대조군에 대한 동일한 금속 수준의 비교가 전형적으로 요구된다. 금속-리간드 착물의 온전한 흡수는 유리 미량 미네랄에 대하여 고려되어야 필요가 있다. 흡수 전에 해리가 발생하는 경우, 무기 미네랄과의 성능의 차이가 예측되지 않을 것이다.
이러한 모든 것들을 고려해 볼 때, 효과적인 유기 미량 미네랄은 생리학적 조건에서 가용성이고 안정해야 하며, 미네랄이 온전하게 흡수되어야 한다. 동물 영양 분야에서 사용되어 온 일반적인 리간드로는 프로피온산, 아미노산, 하이드록시 산, 프로테이네이트 등이 있다.
이에 따라서, 본 발명의 주요 목적은 흡수성이 높고, 생리학적 조건에서 가용성이고, 위산에서 안정하고, 온전하게 흡수되고, 미네랄을 배출하는 것보다 동물에게 방출할 수 있는 형태의 금속 구리, 철, 아연 및 망간의 바람직한 소분자 리간드를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 용이하게 가공가능한 형태의 상기 금속 리간드, 및 제조하기 용이하고 보충용으로 사용하기에 용이한 상기 금속 리간드를 제공하는 것이다.
상기 목적뿐만 아니라 그 밖의 것들을 달성하는 방법 및 방식은 본 발명의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.
동물 영양을 위한 고흡수성 형태의 바람직하게는, 구리, 아연, 철 및 망간의 에틸렌 디아민 금속 착물의 용도가 본원에 기재된다.
도 1은 Cu-EDA에 대한 세포 투과성의 그래프를 나타낸 것이다.
도 2는 Zn-EDA, 및 ZnO 및 모래에 대한 비교용 양 결과의 그래프를 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 9 및 실시예 16에 대한 비교용 양(sheep) 데이터의 그래프를 나타낸 것이다.
도 2는 Zn-EDA, 및 ZnO 및 모래에 대한 비교용 양 결과의 그래프를 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 9 및 실시예 16에 대한 비교용 양(sheep) 데이터의 그래프를 나타낸 것이다.
본 발명의 리간드의 유기 모이어티(moiety)는 에틸렌 디아민 테트라아세트산(EDTA) 또는 다른 더 큰 분자가 아닌 단독의 에틸렌 디아민임을 주지하는 것이 중요하다. 이는 더 작은 분자가 더 적은 규모를 의미하고, 높은 비율의 성공적인 장을 통한 흡수 및 단순히 배설로서의 생체계 통과가 아닌 동물의 생체계로의 동화 가능성을 증가시킨다. 물론, 배설로서의 생체계 통과의 경우, 이는 동물에게 어떠한 영양적 이익 없이 단순히 폐기된다.
본 발명자들이 아는 한, EDA는 금속 착화제로서 잘 알려져 있지만 금속을 위한 전달 리간드로서는 사용되지 않았다. EDA는 앞서 열거된 몇몇 종래 기술의 유기 금속 리간드들에 비해 여러 이점들을 지닌다. EDA는 다른 몇몇 리간드에 비해 더 높은 금속 농도가 가능하도록 작다. EDA는 안정한 착물인 반면, 다른 몇몇 유리 리간드들은 하이드록실 산 및 스트레이트 산(straight acid)과 같이 너무 약한 착물을 형성시킨다. 에틸렌 디아민은 이러한 문제를 극복한다. 어떻게 하면 효과적인 유기 미량 미네랄이 될지를 예측하는 것은 어렵다. 가용성 및 안정성 문제로 인해 작업될 수 없는 것을 아는 것은 쉽지만, 착물이 흡수될 수 있는지의 여부는 실험을 통해 확인되어야 한다. 에틸렌 디아민의 작은 크기, 가용성 및 흡수로 인해, 에틸렌 디아민은 효과적인 유기 미량 미네랄 착물을 위한 모든 요건을 충족시킨다. 이러한 착물의 일반적인 구조는 하기와 같다:
상대 이온은 형성에 어떠한 금속 물질이 사용되는지에 좌우하여 달라질 것이다. 예를 들어, ZnCl2는 클로라이드 상대 이온을 지닐 것이고, ZnSO4는 설페이트를 지닐 것이다. 바람직한 금속은 Zn, Fe, Mn, Cu이다. 합성 조건에 좌우하여, 착물은 유리 아민뿐만 아니라 양성자화 아민으로부터 제조될 수 있다. 이러한 구조는, 또한 작업될 양성자화 아민(II, IV, 및 V)을 나타낸다. 상대 이온은 전하의 균형을 맞추고, 중성 리간드를 제공하는데 사용되는 어떠한 음이온일 수 있다. 그러나, 클로라이드 또는 바이설페이트 음이온(구조 V와 같은 아민 상의)일 가능성이 있고, 이들이 바람직하다. 본원에 사용되는 용어 "상대 이온"은 금속에 대한 상대 이온, 및, 양성자화되는 경우, 질소에 대한 상대 이온 둘 모두를 지칭한다.
생성물은 캐리어-비함유 형태로 또는 비-독성 캐리어와 사용될 수 있다. 적합한 캐리어로는 칼슘 하이드로젠 포스페이트, 칼슘 카보네이트, 실리카, 미분된 옥수숫대, 유청, 셀룰로오스 및 그 밖의 목재 섬유 및 설탕 가루 또는 임의의 상기 물질들의 혼합물이 포함된다.
하기 실시예에서, 아연, 구리, 철 및 망간 EDA 리간드에 대하여 제조 및 영양 보충 용도가 입증되며, 이들은 소분자에 대한 생체이용률을 입증하기 위해 무기 공급원과 비교된다.
실시예는 예시적이며 비제한적인 것으로 이해되어야 한다. 출원인은 단지 본원에 언급된 4개의 금속과 EDA를 사용하였지만, 크로뮴 등과 같은 다른 것들이 마찬가지로 제조되고 사용될 수 있다.
실시예
실시예
1:
염화아연 EDA
1,2 디아미노에탄 디하이드로클로라이드 - 염화아연(II)
EDA(100ml, 1.5 몰)를 1L의 증류수에 용해시키고, 50℃로 가열하였다. 이 용액에 고농도 염산(437.5mL, 5.25 몰)을 첨가하고, 용액이 15분 동안 교반되게 하였다. 산화아연(50.3g, 1.5몰)을 한번에 첨가하고, 45분 동안 또는 현탁물이 용액이 될 때까지 교반하였다. 완료되면 반응물을 진공 오븐안에서 고형물(314g)로 건조시켰다.
ICP: 27% Zn
1H NMR (D2O, 300 MHz) δ 3.23 (브로드 s, 4H)
IR (KBr): 1598, 1574, 1493, 1444 cm-1
분석 실측치: C, 9.79; H, 3.73; N, 11.13; Cl, 51.24.
실시예
2:
염화아연 EDA 클로라이드
1,2 디아미노에탄 디하이드로클로라이드 - 염화아연(II)
EDA 디하이드로클로라이드(22g, 몰)를 200mL의 증류수에 용해시키고, 40℃로 가열하였다. 이 용액에 별개의 용기에 용해되어 있는 염화아연(23.6mL, 0.16 몰)을 첨가하였다. 이 용액을 연속 교반하면서 40℃에서 2시간 동안 가열하였다. 완료되면 반응물을 진공 오븐안에서 고형물(34g)로 건조시켰다.
ICP: 26% Zn
1H NMR (D2O, 300 MHz) δ 3.40 (브로드 s, 4H)
IR (KBr): 1581, 1486, 1465 cm-1
분석 실측치: C, 8.97; H, 3.55; N, 10.21; Cl, 52.36.
실시예
3:
황산아연
EDA
1,2 디아미노에탄 하이드로설퍼릭 - 황산아연(II)
EDA(33ml, 0.5 몰)를 250mL의 증류수에 용해시키고, 50℃로 가열하였다. ZnSO4 7수화물(143 g, 0.5 몰)을 별개의 용기에서 50mL의 증류수에 현탁시키고, 자성 교반 막대로 5분 동안 교반하였다. 현탁액을 반응 용기에 한번에 첨가하였다. 현탁액을 고농도 H2SO4(36N, 28mL)의 첨가로 투명하게 만들었다. 그 후에, 용액을 50℃에서 1.5시간 동안 가열한 후, 진공 오븐 안에서 백색 고형물로 증발시켰다(127g).
ICP: 20.9% Zn
1H NMR (D2O, 300 MHz) δ 3.39 (s, 4H)
IR (KBr): 1595, 1573, 1490, 1473 cm-1
분석 실측치: C, 7.55; H, 3.07; N, 8.64; S, 19.37.
실시예
4:
염화구리 EDA
1,2 디아미노에탄 디하이드로클로라이드 - 염화구리(II)
EDA(33ml, 0.5 몰)를 250mL의 증류수에 용해시키고, 50℃로 가열하였다. 염화구리 2수화물(85.24 g, 0.5 몰)을 별개의 용기에서 50mL의 증류수에 현탁시키고, 자성 교반 막대로 5분 동안 교반하였다. 현탁액을 반응 용액에 한번에 첨가하였다. 현탁액을 고농도 H2SO4(12M, 83mL)의 첨가로 투명하게 만들었다. 그 후에, 용액을 50℃에서 1.5시간 동안 가열한 후, 진공 오븐 안에서 청록색 고형물로 증발시켰다(100g).
ICP: 21.4% Cu
1H NMR (D2O, 300 MHz) δ 3.24 (브로드 s, 4H)
IR (KBr): 1573, 1493 cm-1
분석 실측치: C, 10.42; H, 3.89; N, 11.76; Cl, 53.40.
실시예
5:
염화구리 EDA
1,2 디아미노에탄 디하이드로클로라이드 - 염화구리(II)
EDA 디하이드로클로라이드(100g, 0.76 몰)를 600mL의 증류수에 용해시키고, 40℃로 가열하였다. 이 용액에 별개의 용기에서 용해된 염화구리(100.76g, 0.76 몰)를 첨가하였다. 이 용액을 연속 교반하면서 60℃에서 2시간 동안 가열하였다. 완료되면, 반응을 진공 오븐 안에서 백색 고형물로 건조시켰다(178g).
ICP: 23.54% Cu
1H NMR (D2O, 300 MHz) δ 3.17 (s, 4H)
IR (KBr): 1576, 1502 cm-1
분석 실측치: C, 9.12; H, 3.77; N, 10.36; Cl, 52.73.
실시예
6:
염화구리 EDA -
CuO
1,2 디아미노에탄 디하이드로클로라이드 - 염화구리(II)
EDA(33ml, 0.5 몰)를 250mL의 증류수에 용해시키고, 50℃로 가열하였다. 산화구리(39.8g, 0.5 몰)를 반응 용기에 한번에 첨가하였다. 현탁액을 고농도 HCl(12M, 166 mL)로 투명하게 만들었다. 그 후에, 용액을 50℃에서 2.5시간 동안 가열한 후, 진공 오븐 안에서 옅은 확색 고형물로 증발시켰다(143g).
ICP: 23.68% Cu
IR (KBr): 1571, 1495 cm-1
분석 실측치: C, 8.16; H, 3.53; N, 9.18; Cl, 51.73.
실시예
7:
황산구리 EDA
1,2 디아미노에탄 디하이드로젠 설페이트 - 황산구리(II)
EDA(33ml, 0.5 몰)를 250mL의 증류수에 용해시키고, 50℃로 가열하였다. 황산구리 5수화물(124.9 g, 0.5 몰)을 별개의 용기에서 50mL의 증류수에 현탁시키고, 자성 교반 막대로 5분 동안 교반하였다. 현탁액을 반응 용기에 한번에 첨가하였다. 현탁액을 고농도 H2SO4(36N, 28mL)으로 투명하게 만들었다. 그 후에, 용액을 50℃에서 1.5시간 동안 가열한 후, 진공 오븐 안에서 청색 고형물로 증발시켰다(180g).
ICP: 17.9% Cu
1H NMR (D2O, 300 MHz) δ 3.22 (브로드 s, 4H)
IR (KBr): 1616, 1545, 1507, 1486 cm-1
분석 실측치: C, 6.09; H, 4.22; N, 6.81; S, 15.89.
실시예 8:
황산철 EDA
1,2 디아미노에탄 디하이드로젠 설페이트 - 황산철(II)
EDA(33ml, 0.5 몰)를 250mL의 증류수에 용해시키고, 50℃로 가열하였다. FeSO4 7수화물(139.01g, 0.5 몰)을 별개의 용기에서 50mL의 증류수에 현탁시키고, 자성 교반 막대로 5분 동안 교반하였다. 현탁액을 반응 용기에 한번에 첨가하였다. 현탁액을 고농도 H2SO4(36N, 28mL)의 첨가로 투명하게 만들었다. 그 후에, 용액을 50℃에서 1.5시간 동안 가열한 후, 진공 오븐 안에서 옅은 녹색 고형물로 증발시켰다(153.74g).
ICP: 16.1% Fe
IR (KBr): 1611, 1530, 1509 cm-1
분석 실측치: C, 6.45; H, 3.50; N, 7.24; S, 20.09.
실시예
9:
염화철 EDA
1,2 디아미노에탄 디하이드로클로라이드 - 염화철(II)
EDA(33ml, 0.5 몰)를 250mL의 증류수에 용해시키고, 50℃로 증발시켰다. 염화철 4수화물(99.4g, 0.5 몰)을 별개의 용기에서 50mL의 증류수에 현탁시키고, 자성 교반 막대로 5분 동안 교반하였다. 현탁액을 반응 용기에 한번에 첨가하였다. 현탁액을 고농도 HCl (12M, 83mL)의 첨가로 투명하게 만들었다. 그 후에, 용액을 50℃에서 1.5 시간 동안 가열한 후, 진공 오븐 안에서 옅은 녹색 고형물로 증발시켰다(111g).
ICP: 22.7% Fe
IR (KBr): 1617, 1509 cm-1
분석 실측치: C, 8.72; H, 3.62; N, 9.88; Cl, 50.44.
실시예 10:
염화망간 EDA
1,2 디아미노에탄 디하이드로클로라이드 - 염화망간(II)
EDA(33ml, 0.5 몰)를 250mL의 증류수에 용해시키고, 50℃로 가열하였다. 염화망간 4수화물(99g, 0.5 몰)을 별개의 용기에서 50mL의 증류수에 현탁시키고, 자성 교반 막대로 5분 동안 교반하였다. 현탁액을 반응 용기에 한번에 첨가하였다. 현탁액을 고농도 HCl(12M, 83mL)의 첨가로 투명하게 만들었다. 그 후에, 용액을 50℃에서 1.5 시간 동안 가열한 후, 진공 오븐 안에서 옅은 분홍색 고형물로 증발시켰다(119g).
ICP: 21.7% Mn
IR (KBr): 1620, 1616, 1511, 1505 cm-1
분석 실측치: C, 9.12; H, 3.85; N, 10.42; Cl, 53.65.
실시예 11:
염화망간 EDA -
MnO
1,2 디아미노에탄 디하이드로클로라이드 - 염화망간(II)
EDA(33ml, 0.5 몰)를 250mL의 증류수에 용해시키고, 50℃로 가열하였다. 산화망간(43.5g, 0.5 몰)을 반응 용기에 한번에 첨가하였다. 현탁액을 고농도 HCl(12M, 166 mL)의 첨가로 투명하게 만들었다. 그 후에, 용액을 50℃에서 2.5시간 동안 가열한 후, 진공 오븐 안에서 옅은 분홍색 고형물로 증발시켰다(131g).
ICP: 25.08% Mn
IR (KBr): 1617, 1590, 1509 cm-1
분석 실측치: C, 8.57; H, 3.61; N, 9.57; Cl, 48.51.
실시예
12:
황산망간
EDA
1,2 디아미노에탄 디하이드로젠 설페이트 - 황산망간(II)
EDA(33ml, 0.5 몰)를 250mL의 증류수에 용해시키고, 50℃로 가열하였다. MnSO4 단수화물(84.5g, 0.5 몰)을 별개의 용기에서 50 mL의 증류수에 현탁시키고, 자성 교반 막대로 5분 동안 교반하였다. 현탁액을 별개의 용기에서 한번에 첨가하였다. 현탁액을 고농도 H2SO4 (36N, 28mL)의 첨가로 투명하게 만들었다. 그 후에, 용액을 50℃에서 1.5 시간 동안 가열한 후, 진공 오븐 안에서 옅은 분홍색 고형물로 증발시켰다(146g).
ICP: 16.5% Mn
IR (KBr): 1675, 1638, 1609, 1532 cm-1
분석 실측치: C, 7.09; H, 3.30; N, 8.10; S, 19.78.
실시예 13:
염화아연 EDA - (
MeOH
)
1,2 디아미노에탄 - 염화아연(II)
염화아연(II)(102g, 0.75 몰)를 800mL의 60℃ 메탄올에 용해시켜 투명한 용액을 형성시켰다. 반응의 극심한 발열 성질로 인해 에틸렌디아민(50mL, 0.75 몰)을 서서히 첨가하였다. 용액으로부터 옅은 백색 고형물이 즉시 침전되었고, 이 현탁액을 추가의 한 시간 동안 교반하였다. 백색 고형물(115g)을 여과하고, 진공 오븐에서 건조시켰다.
1H NMR (D2O, 300 MHz) δ 3.01 (d, 4H)
IR (KBr): 1573 cm-1
ICP: 32.7% Zn
분석 실측치: C, 12.34; H, 4.19; N, 14.2; Cl 35.83
실시예 14:
염화구리 EDA - (
MeOH
)
1,2 디아미노에탄 - 염화구리(II)
염화구리(II) 이수화물(56g, 0.33 몰)을 500mL의 60℃ 메탄올에 용해시켜 에메랄드 그린색 용액을 형성시켰다. 반응의 발열 성질로 인해 에틸렌디아민(22mL, 0.33 몰)을 서서히 첨가하였다. 용액으로부터 옅은 청색 고형물이 즉시 침전되었고, 이 현탁액을 추가의 한 시간 동안 교반하였다. 옅은 청색 고형물 (61g)을 여과하고, 진공 오븐에서 건조시켰다.
1H NMR (D2O, 300 MHz) δ 3.16 (s, 4H)
IR (KBr): 1570 cm-1
ICP: 33.4% Cu
분석 실측치: C, 12.44; H, 4.13; N, 14.14; Cl 36.16
실시예
15:
염화망간 EDA - (
MeOH
)
1,2 디아미노에탄 - 염화망간(II)
염화망간(II)(55g, 0.44 몰)을 500mL의 60℃ 메탄올에 용해시켜 옅은 갈색 용액을 형성시켰다. 반응의 발열 성질로 인해 에틸렌디아민(29.4mL, 0.44 몰)을 서서히 첨가하였다. 용액으로부터 옅은 황갈색 고형물이 즉시 침전되었고, 이 현탁액을 추가의 한 시간 동안 교반하였다. 옅은 황갈색 고형물(67g)을 여과하고, 분석 전에 진공 오븐에서 건조시켰다.
IR (KBr): 1591, 1510 cm-1
ICP: 22% Mn
분석 실측치: C, 15.08; H, 4.84; N, 13.28; Cl 30.77
실시예
16:
염화철 EDA - (
MeOH
)
1,2 디아미노에탄 - 염화철(II)(20788 - 115) - MeOH
염화철(II) 4수화물(50g, 0.25 몰)을 500mL의 60℃ 메탄올에 용해시켜 짙은 녹색 용액을 형성시켰다. 반응의 발열 성질로 인해 에틸렌디아민(16.8mL, 0.25 몰)을 서서히 첨가하였다. 용액으로부터 짙은 녹색 고형물이 즉시 침전되었고, 이 현탁액을 추가의 한 시간 동안 교반하였다. 짙은 녹색 고형물은 여과하고 진공 오븐에서 건조시킨 후에 짙은 적색 고형물(38g)이 되었다.
1H NMR (D2O, 300 MHz) δ 3.17 (브로드 s, 4H)
IR (KBr): 1510 cm-1
ICP: 26.5% Fe
분석 실측치: C, 12.16; H, 5.03; N, 10.89; Cl 32.31
실시예
17:
황산아연
EDA
1,2 디아미노에탄 디하이드로클로라이드-황산아연(II)
EDA 하이드로클로라이드(22g, 0.16 몰)를 100mL의 증류수에 용해시키고, 50℃로 가열하였다. 이 용액에 황화아연 5수화물(50.3g, 0.17 몰)을 첨가하였다. 용액을 50℃에서 추가 2시간 동안 가열하였다. 완료되면 반응을 진공 오븐 안에서 백색 고형물로 건조시켰다(58g).
ICP: 22.5% Zn
IR (KBr): 1595, 1574, 1491, 1474 cm-1
실시예
18:
Cu2 +를 37℃에서 pH 5.5 내지 7.4의 행크스 완충 염 용액(Hanks Buffered Salt Solution: HBSS)으로 이동시켰다. 농도는 100 μg/mL의 Cu2 +였다. 각각의 데이터 값은 3개의 측정치의 평균이다. Caco-2(이종 인간 상피 대장 선암) 세포 배양 모델을 사용하였고, 이를 FDA에 의해 인식하여 약물 흡수 패턴을 특성화시켰다. 적절한 농도의 제품을 지니는 시험 용액을 혀끝 (도너(donor)) 쪽 상에 투여하였다. 도너 샘플 (2500 μL) 및 리시버 샘플을 0, 3, 및 6 h에 채취하고, 이어서 2500 μL의 새로운 도너 용액을 도너 쪽으로 또는 2500 μL의 신선한 완충액을 리시버(receiver) 쪽으로 첨가하였다. 금속 농도를 ICP-OES에 의해 측정하였다.
도 1은 결과를 그래프로 나타낸 것이며, CuSO4에 비교되는 Cu-EDA의 분명한 우수성을 입증한다.
실시예
19:
양
양에게 0시에 ZnSO4로부터 250mg 아연 볼루스(bolus)를 제공하였다. 그 후에, 6시간째에 양에게 무아연(모래), 산화아연 또는 Zn-EDA의 또 다른 볼루스를 제공하였다. 혈청 아연 수준은 나머지 처리제들보다 Zn-EDA의 경우에 가장 높았고, 더 오랜 기간 동안 더 높았다. 결과는 도 2에 나타나 있다.
실시예
20
가금류 시험
동물은 Cobb 수컷 브로일러(broiler)였다. 실험을 1일령 고령 동물로 시작하였다. ZnSO4로부터의 80 ppm의 아연을 이용하여 ZnSO4를 비교예로서 사용하였다. Zn-EDA를 ZnSO4로부터의 40 ppm의 Zn 및 Zn-EDA로부터의 40 ppm의 Zn이 되도록 40 ppm의 아연으로 대체하고, ZnSO4로부터의 80 ppm의 Zn과 비교하였다. 실제 브로일러 통합 사료를 사용하였다. 이들은 500 ftu의 피타아제(phytase) 및 NSP 효소(비전분 폴리사카라이드 분해 효소)를 함유하였다. 영양 수준은 AgriStat의 75번째 백분위에 들어가는 것을 목표로 하였다. 실험은 완전히 무작위된 구성이었다. 처리 당 12번을 반복하고, 21마리의 조류에 대해 반복하였다.
하기 표 1은 Cobb 수컷 브로일러로 가금류 시험을 나타낸 데이터를 보여주는 것이다. 이에 의해서, 본 발명을 실시하는 경우에, 개선된 먹이 사료 전환 및 낮아진 사망률이 통계적으로 유의한 방식으로 입증되었다.
표 1
하기 실시예에서, 실시예 19에서와 같은 볼루스 주사를 양에게 주입하고, 다양한 간격으로 혈액 흡수를 측정하였다. 몇몇 이유로, 30시간 수준은 EDA로의 실험 후를 기초로 해 볼 때 차이에 대하여 관찰된 가장 우수한 시점인 것으로 보인다.
실시예
21
Fe-EDA (실시예 9) 및 Fe-EDA (실시에 16)를 FeSO4의 볼루스 주사와 비교하여 혈중 철 흡수에 대하여 시험하였다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, Fe-EDA 샘플은 무기 황산철보다 모든 간격에서, 가장 뚜렷하게는 30시간에서 더 우수했다.
실시예
22
실시예 19 및 21에서와 같은 시험을 실시예 10의 Mn-EDA와 비교하여 MnSO4로 시험하였다. 모든 시점에, 양의 망간 혈액 흡수는 다른 시험된 리간드보다 낮은 수준이었다. 이는 Mn 자체의 특징일 수 있다. 그러나, 30시간에서의 데이터에서는 무기 MnSO4에 비해 유의한 차이를 나타냈다.
상기로부터, 본 발명은 적어도 모든 본 발명의 명시된 목적을 달성한다는 것을 알 수 있다.
Claims (12)
- 소량이지만 미량 미네랄 보충 유효량(trace mineral supplement effective amount)의 하기 식의 에틸렌 디아민(ethylene diamine: EDA) 금속 리간드를 동물에게 공급함을 포함하는, 동물의 식이에 미량 미네랄을 영양적으로 보충하는 방법:
M (EDA)X
상기 식에서, M은 아연, 철, 구리 및 망간으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속이고, EDA는 금속에 결합된 에틸렌 디아민이고, X는 중성 금속 및/또는 리간드를 제공하기 위해 선택된 상대 이온을 나타낸다. - 제 1항에 있어서, 상기 동물은 사육된 가축 또는 가금류 동물인 방법.
- 제 1항에 있어서, 공급하기 전에 에틸렌 디아민 금속 리간드가 비-독성 캐리어(carrier)와 혼합되는 방법.
- 제 3항에 있어서, 상기 비-독성 캐리어가 당, 발효액(fermentation soluble), 사료용 곡물(feed grain), 옥수숫대 가루(corn cob flour), 셀룰로오스, 그 밖의 목재 섬유, 및 유청으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
- 제 4항에 있어서, 식이 보충량의 상기 금속 리간드 착물이 선택된 금속의 동물 1일 요구량을 충족시키기에 충분한 방법.
- 비독성 캐리어; 및
하기 식의 에틸렌 디아민(EDA) 금속 리간드를 포함하는, 동물의 식이에 미량 미네랄의 영양 보충을 위한 조성물:
M (EDA)X
상기 식에서, M은 아연, 철, 구리 및 망간으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속이고, EDA는 금속에 결합된 에틸렌 디아민이고, X는 중성 금속 및/또는 리간드를 제공하기 위해 선택된 상대 이온을 나타낸다. - 제 6항에 있어서, 상기 비-독성 캐리어가 당, 발효액, 사료용 곡물, 옥수숫대 가루, 셀룰로오스, 그 밖의 목재 섬유, 및 유청으로 이루어진 군으로부터 선택되는 조성물.
- 제 6항에 있어서, 상기 금속이 아연인 조성물.
- 제 6항에 있어서, 상기 금속이 철인 조성물.
- 제 6항에 있어서, 상기 금속이 구리인 조성물.
- 제 6항에 있어서, 상기 금속이 망간인 조성물.
- 제 6항에 있어서, 상기 X가 클로라이드, 설페이트 및 바이설페이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 상대 이온인 조성물.
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