混合氨基酸金属盐络合物的制作方法
【专利摘要】本发明涉及与选自铁、锰、铜和锌的微量金属结合的混合氨基酸(赖氨酸和谷氨酸)的混合氨基酸金属盐络合物，从而提供了高生物利用度的铁、锰、铜和锌的来源，并且利用了赖氨酸与谷氨酸的不同氨基酸转运途径。
【专利说明】混合氨基酸金属盐络合物
【技术领域】
[0001]本发明涉及动物饲料补充剂领域，更具体地涉及高溶解性且易于加工的新的混合氨基酸金属盐络合物的制备及其营养价值。
【背景技术】
[0002]在饮食中存在足够数量的、生物可利用形式的必需金属(微量元素)对于维持家养畜禽的健康和良好的状态至关重要。因为普通饲料成分中常常缺乏如铜，铁，锰和锌的必需金属，家畜和家禽饲料中往往需要添加补充一定量的这些营养素。已经开发出多种商业饲料添加剂以提供以易于生物利用形式的必需金属。营养素的生物利用程度通常被称为“生物利用度(bioavailability)”。必需金属的生物利用度取决于饲料中金属的存在形式的物理和/或化学性质。提高补充金属的生物利用度是有益的，因为它使得在饲料中使用较低浓度的金属就可以满足动物的营养需求，同时降低高含量的金属对动物和对环境的潜在有害影响。
[0003]已提供了多种商业产品，其中的微量元素具有比金属的相应无机来源更高的生物利用度。增强的生物利用度归功于金属与有机分子，通常称为配体的结合。这种结合或连接使得被动物所利用的金属的可利用度提高，即提高生物利用度。这些产品中的必需元素的生物利用度的提高是溶解度增加、肠道中的稳定性更好、血液循环的吸收增强和/或增加新陈代谢利用率的结果。
[0004]商业可获得的不同类型的产品包含与有机配体结合的微量元素。这些可根据制造产品时使用的配体的性质被分为不同的组。在一类产品中，氨基酸被用作与金属形成络合物或螯合物的配体。这些产品的实例描述在美国专利US 3941818，US 3950372，US4067994，US 4863898，US4900561, US 4948594，US 4956188，US 5061815，US 5278329，US5583243和US 6166071中。第二组饲料添加剂包含短链羧酸，例如丙酸的金属盐(参见美国专利US 5591878，US 5707679，US 5795615和US 5846581)。第三组微量元素添加剂被美国饲料管理机构分类为金属蛋白盐并定义为“由可溶性盐与氨基酸和/或部分水解的蛋白螯合得到的产物”。在美国专利 US 3440054，US 3463858，US 3775132，US 3969540，US4020158，US 4076803，US 4103003，US 4172072 和 US 5698724 中描述了这些产品的例子。
[0005]本申请的受让人过去已经合成氨基酸的金属络合物作为必需元素的更高生物利用率的来源并获得专利。下面是这些专利的例子:美国专利US 3941818，US 3950372，US4021569，US 4039681和US 4067994公开了 α氨基酸(优选DL-甲硫氨酸)与过渡金属锌、铬、锰和铁的1:1络合物。美国专利US 5278329中公开了 L-甲硫氨酸的类似络合物的形成。美国专利US 4900561和US 4948594公开了含有末端氨基的α氨基酸的铜络合物。美国专利US 4956188和US 5583243中公开了铜、锰、锌和铁与α羟基脂肪族羧酸的络合物。美国专利US 4670269和US 4678854公开了钴与聚羟基羧酸如葡庚糖酸的络合物。美国专利US 5061815公开了氨基酸L-赖氨酸与微量元素的络合物。这些专利中公开的化合物的有效性已被这些专利中的一些和许多科学出版物和技术报告提供的数据所证实。[0006]上述专利公开了使用纯的合成的或天然的氨基或羟基酸。美国专利US 5698724中本申请的受让人公开了经水解蛋白质得到的天然氨基酸与必需元素的络合物的合成。自该专利公开以来，大量的现场研究表明，来自这些络合物的金属比无机来源的金属的生物
利用度更高。
[0007]根据上述参考文献中描述的金宝公司关于金属-氨基酸络合物的经验，我们得出金属Zn、Mn、Cu、Co、Fe的1:1的络合物是金属的有效的营养来源，并且比1: 2的络合物更好。这些1:1络合物以离子对的形式存在，其中的金属-氨基酸包含阳离子。抗衡离子(阴离子)由无机酸提供且对于平衡阳离子的电荷来说是必要的。对外部阴离子的要求使得产品中金属的含量是有限的。
[0008]美国专利US7129375致力于开发金属氨基酸络合物，其中氨基酸具有双重作用。它作为与金属离子形成络合物的二齿配体，并且作为抗衡离子来平衡阳离子络合物的电荷。该发明中使用的一种酸为谷氨酸。虽然这些类型的络合物作为动物饲料添加剂是有用的，但却在干燥加工时经受困难。
[0009]赖氨酸是哺乳动物饮食中的一种必需氨基酸。也就是说，赖氨酸不能由哺乳动物以满足新陈代谢要求的速率合成，因而必须在饮食中提供。玉米(Zea mays L.)的赖氨酸是出了名的低，如果用于单一谷物日粮，就需要补充赖氨酸以维持动物健康和经济动物的生长。本发明通过形成金属赖氨酸络合物，加入一种膳食补充剂就能同时补充微量金属和必需氨基酸赖氨酸。据认为，与离子盐的形式相比，金属赖氨酸络合物中的金属成分更容易与赖氨酸组分一起通过肠壁输送。因此，可以在饮食中添加更少量的金属就实现充分补充。
[0010]在另一个共同拥有的美国专利US 5061815中，通过在酸性条件下使含赖氨酸的化合物和金属盐在含水溶液中反应使得氨基酸赖氨酸(Lys)与金属离子(M)络合，其中M是铁(Fe++或Fe+++)，铜(Cu++)，锌(Zn++)，锰(Mn++)或钴(Co++)。这些络合物是1:1的金属与赖氨酸([Lys]M)络合物或2: I的赖氨酸与金属络合物([Lys]2M)。当胃肠外给药或作为动物膳食补充剂或用于植物的叶面喷施时，这些络合物可以为所述生物体的新陈代谢过程提供易于吸收的金属源。
[0011]从上面的描述中可以看出有机微量无机物具有给予动物营养益处的广泛接受度。多项专利涉及它们的结构、用途和制造。也有多种不同类型的配体用于其生产。所讨论的这些金属络合物各自都有优点和缺点。一种已经存在了数年的更常见的配体是氨基酸。对于氨基酸，只有四种能以合理的价格市售以生产有机微量无机物。这四种是甲硫氨酸、谷氨酸、甘氨酸和赖氨酸。赖氨酸和谷氨酸是因其易溶解性和以合理的成本容易获得而特别理想。赖氨酸和谷氨酸的组合也源自两种不同类的氨基酸(阳离子型和阴离子型)。这些金属氨基酸络合物都有优点和缺点。本发明旨在消除其缺点，同时保留所有优点。
[0012]因此，本发明的首要目的是制备成本合理，高可溶的赖氨酸和谷氨酸的混合氨基酸配体与用作动物营养的金属，特别地微量元素铁、锰、铜和锌。混合氨基酸盐的一个优点在于它结合了酸侧链和用于盐的碱侧链，以确保溶解性。
[0013]本发明的另一个重要目的是提供一种含混合氨基酸络合物的动物/家禽补充剂，所述补充剂利用了两种不同的氨基酸转运途径(transport pathways)以提供两种氨基酸及相关微量元素金属的生物利用度。
[0014]通过下述描述，实现这些以及本发明其它目的的方法和手段是明显的。
【发明内容】
[0015]本发明公开了混合氨基酸(赖氨酸和谷氨酸)与选自铁、锰、铜和锌的微量金属结合的混合氨基酸金属盐络合物，其既能够提供铁、锰、铜和锌的高度生物可利用源，又利用了赖氨酸和谷氨酸的不同氨基酸转运途径。
【具体实施方式】
[0016]本发明的混合氨基酸金属盐络合物具有下式:
[0017]
? -- Θ? ?
X——M—(LYS-NH3)a (OOC-GLU)b—M——X
[0018]其中M是选自铁、锰、铜和锌的金属离子，(a)和(b)是使得LYS: GLU的比值在40: 60至60: 40的范围内的数值，并且X为与金属离子电荷平衡的阴离子。从上述式子可知，M代表微量金属并且M可以选自铁、锰、铜和锌。优选地，使用单一的金属离子，但也可以以混合的金属离子使用，例如，一个M代表铁和其它的M代表铜或锌。赖氨酸由[LYS]表示，氨基酸谷氨酸由(GLU)表示。(a)和(b)代表从0.4-0.6的分数，并且(a) + (b)等于
1.00,从而使得赖氨酸:谷氨酸的比例为40: 60至60: 40的范围内。优选(a)和(b)相等，等于0.5。换句话说，(a)表示混合氨基酸总量中赖氨酸的百分比和(b)表示混合氨基酸总量中谷氨酸的百分比。
[0019]X代表与金属离子平衡的阴离子，并且可以选自氢氧根、卤离子、硫酸根、磷酸根和乙酸根。优选X是卤离子，最优选X是氯离子。
[0020]所述产品可以不含载体的形式使用或与载体一起使用。合适的载体包括钙，磷酸氢盐，碳酸钙，二氧化硅，磨碎玉`米粉和糖粉或以上任意的混合物。
[0021]作为铁、锌、锰和铜的混合氨基酸络合物的一般准则，饲喂量的一般范围量应遵循以下准则:
[0022]I)根据动物种类，锌混合的氨基酸可以相当于30-360ppm的锌的155-1800ppm的锌混合的氨基酸络合物的比例饲喂。优选比例是200-1500ppm的锌混合的氨基酸。
[0023]2)根据动物种类，锰混合的氨基酸可以以相当于5-180ppm的锰的25-900ppm的锰混合的氨基酸络合物的比例饲喂。优选比例是50-250ppm的锰混合的氨基酸。
[0024]3)根据动物种类,铜混合的氨基酸可以以相当于5-50ppm的铜的25_250ppm的铜混合的氨基酸络合物的比例饲喂。优选比例是50-125ppm的铜混合的氨基酸。
[0025]4)根据动物种类,铁混合的氨基酸可以以相当于10-700ppm的铁的50_3500ppm的铁混合的氨基酸络合物的比例饲喂。优选比例是500-3000ppm的铁混合的氨基酸。
[0026]制造和处理饲料添加剂是它们效用的重要考虑因素。有许多加工优势来制备无限保持可溶性的络合物。也有关于由赖氨酸、甘氨酸、亮氨酸等制成的氨基酸的稳定溶液的专利。氨基酸有机微量无机物的利用度的确切机制从没有被完全阐明，但有确凿证据表明它们是通过氨基酸输送系统被吸收。因此，据推测，具有多于I个氨基酸为配体时可以利用一个以上的转运途径，这是有利的。甲硫氨酸是不易溶解的氨基酸，随着时间的推移，溶液中的甲硫氨酸都会沉淀为游离甲硫氨酸，而无论组合物中的其它氨基酸如何。赖氨酸和甘氨酸是公知的水溶性氨基酸，所以它们的任何比例的混合物也将是水溶性的。甘氨酸也是一种非手性氨基酸且有显著证据表明它是弱吸附性的氨基酸之一。这将是仅使用甘氨酸时的限制。本发明描述了一种情况，考虑到常规可获得的氨基酸的所有这些标准(成本，制造，水稳定性和吸附性)，并发现全部都能实现的一种有利情况(niche)。谷氨酸与赖氨酸的组合能够得到仅单独使用谷氨酸不能获得的氨基酸有机微量无机物的稳定形式。它结合了具有不同转运(transport)蛋白的阴离子型氨基酸和阳离子型氨基酸。它稳定，成本相对较低，获得了氨基酸混合物，并容易加工。它可以被用作稳定的溶液或不受沉淀问题的干扰进行干燥。每种组分的侧链胺和酸实现了在溶液中保持这两种成分的盐。
[0027]最优选的混合氨基酸金属盐络合物是赖氨酸和谷氨酸以1:1的比率提供的具有下式的络合物:
[0028]
【权利要求】
1.混合氨基酸部分赖氨酸(LYS)和谷酰胺(GLU)的混合氨基酸金属盐络合物，如下式所示:
2.根据权利要求1所述的混合氨基酸，其中X是选自氢氧根、卤离子、硫酸根、磷酸根和乙酸根的阴离子。
3.根据权利要求1所述的混合氨基酸，其中所述数值(a)和(b)是相等的，并且等于0.5。
4.具有下式的混合氨基酸金属盐络合物:
5.用于动物的营养补充剂组合物，其包含动物饲料载体和营养补充有效量的下式的混合氨基酸部分赖氨酸(LYS)和谷酰胺(GLU)的混合氨基酸金属盐络合物:
【文档编号】A23K1/16GK103763936SQ201180071496
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2011年8月26日 优先权日:2011年6月7日
【发明者】P·A·斯塔克 申请人:金宝公司