专利名称：控缓释型铁的补铁剂及其制备方法和用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种控缓释型铁的补铁剂及其制备方法和用途。
背景技术：
铁是动物必需的一种微量元素，是血红蛋白和肌红蛋白的必需组成成分，并与细胞色素酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、乙酰辅酶A、琥珀酸脱氢酶、黄嘌呤氧化酶的活性密切相关。铁参与机体组织内氧的正常运输，直接影响机体的能量和蛋白质代谢，而且还会影响动物体的免疫机能和繁殖性能。常规饲料中的铁含量较高，单从量上讲，已能满足动物需要。但是，植物性饲料中铁的利用率极低，而养殖业的集约化程度越来越高，育种和营养两方面的努力使得畜禽的生长速度大幅度提高。因而，必须人工添加部分铁，才能满足畜禽的需要。人工添加的称为铁添加剂。至今，铁添加剂的发展经历了三个阶段，相应的有三代产品。第一代产品即无机铁硫酸亚铁、碳酸亚铁、三氧化铁、氯化铁、氯化亚铁等；第二代产品即有机盐铁乳酸铁、富马酸铁、柠檬酸亚铁、延胡索酸铁等；第三代为蛋白源或氨基酸螯合铁蛋氨酸螯合铁、苏氨酸螯合铁、甘氨酸铁等。
人体内铁缺乏或铁利用不良时，则会出现缺铁症或缺铁性贫血，特别是给4个月以上的儿童，妊娠、授乳、月经期的妇女带来的危害极为严重。我国批准使用的铁强化剂主要有硫酸亚铁、柠檬酸铁、柠檬酸铁铵、富马酸铁铵、葡萄糖酸亚铁、乳酸亚铁等。衡量食品用铁强化剂的优劣主要看其性能，一般包括以下2方面一方面是看其相对生物利用率，另一方面是看其加入后是否改变食品的颜色或味道。相对生物利用率与铁强化剂的溶解性有密切的关系，一般情况，凡是容易在肠胃中转变为Fe2+离子状态的就容易被吸收。但从目前使用的铁强化剂看，通常溶解性好的，生物利用率较高的，往往对食物颜色和味道改变的可能性也较大。而且硫酸亚铁、葡萄糖酸亚铁等补铁剂常伴有胃肠刺激和锈味等副作用及铁(II)在体内能产生内源性自由基，导致细胞膜脂质过氧化造成的细胞膜损伤。因此多年来各国研究人员一直在探求副作用小、生物利用率高的铁营养强化剂。
控缓释系统对药物、农药、肥料、香料的释放部位、速度和方式具有选择性和可控性，可实现目标物的靶向传输和控缓释，提高其利用率和作用效果，控缓释体系的研究和应用将给相关行业带来新的技术革命。控缓释技术在饲料添加剂的研究开发方面也展现了巨大的应用前景和理论意义，它可推动产品的高性能化与环境友好化，将在新的层次上为畜牧业可持续发展提供物质和技术保证。
控缓释技术的关键是控释载体的选择。沸石是一类天然存在或人工合成的具有规则孔道结构的硅铝酸盐，其化学组成为M2/n·Al2O3x·xSiO2·yH2O，其中M代表金属阳离子，n为金属阳离子的价态，x为硅铝比，y为饱和水分子数。天然沸石因成矿条件不同而结构复杂，人工合成的沸石分子筛结构简单、可控。构成分子筛最基本的结构单元TO4(T＝Si、Al或其它元素)四面体经由氧桥不仅可以相互连接成四元、六元等单元环，还可以进一步联成双环，这些单、双环的进一步联结便形成笼状或不同维数孔道体系等形形色色的多孔沸石材料骨架结构。例如八元氧环体系包括毛沸石、菱沸石、α-沸石，这些沸石为介孔材料，孔道体系中包含互相连通的超笼；十元环体系又称中孔沸石，包括天然的浊沸石和大量的人工合成高硅沸石，它们的骨架结构中含有五元氧环，孔道体系大部分是非交叉的单孔道；双孔道体系沸石具有十二元和八元氧环开孔或十元和八元氧元开孔的内部连通孔道，如斜发沸石、丝光沸石、辉沸石等，这类沸石具有介孔和微孔两种孔径。由于沸石具有很好的生物相容性和胃肠道粘膜亲和性，规则的互通孔道结构和笼状空间，高表面活性和巨大比表面积等特点，使之十分适合作为控缓释载体。
发明内容
本发明的目的是提供一种控缓释型铁的补铁剂及其制备方法和用途。
控缓释型铁的补铁剂是采用二价铁盐与天然或人工合成沸石经吸附、离子交换反应制备而成的一种含活性铁的沸石，按重量百分比计，铁在沸石中的含量为1.5～10％。
本发明的控缓释型铁的补铁剂的制备方法包括以下步骤1)将沸石研磨至大于300目，加水搅拌均匀，制成浓度为1％～10％的悬浮浆液；2)将含铁量为沸石重量1.5～10％的二价铁盐，于搅拌下缓慢加入步骤1)的悬浮浆液中，检测并调节矿浆的pH值为3.0～6.5，室温反应4～10小时；3)检测步骤2)浆液的pH值，用碱性溶液调节，使浆液pH值为7.0～8.5；水洗2～5次，过滤或离心脱水；4)将步骤3)所得的滤饼烘干、粉碎至大于300目，得到控缓释型补铁剂。
本发明所说的沸石可以是天然或人工合成沸石。合成沸石为市售商品或采用已知的制备方法制备，其制备技术是众所周知的。
本发明所说的二价铁盐为无机二价铁盐或有机二价铁盐，无机二价铁盐可为氯化亚铁、硝酸亚铁或硫酸亚铁，有机二价铁盐可为甘氨酸亚铁、柠檬酸亚铁、富马酸亚铁、葡萄糖酸亚铁、乳酸亚铁、赖氨酸铁或蛋氨酸铁。所说的碱性溶液为浓度为0.5～10moL/L的氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾的水溶液。
制备方法的浆液脱水工艺，可因地制宜，选用离心或过滤等方法进行脱水。脱水后所得的滤饼可使用常规烘干设备干燥。烘干后的控缓释型铁的补铁剂为块状，可选用常规粉碎设备粉碎至粒度大于300目。
控缓释型铁的补铁剂用作畜禽、水产动物、牛、羊补铁饲料添加剂。
控缓释型铁的补铁剂用作制备人类口服补铁和通过给药治疗性的铁来治疗人类疾病的保健品或药物。
本发明具有以下优点(1)由于载体沸石具有很好的生物相容性和胃肠道粘膜亲和性，规则的互通孔道结构和笼状空间，高表面活性和巨大比表面积等特点，使之对所负载的铁具有控缓释作用，从而大大提高了铁的吸收利用率。
(2)本发明采用二价铁盐与天然或人工合成沸石的吸附、离子交换反应，经过滤、干燥、粉碎制成含活性铁的沸石，该方法工艺流程简单，生产成本低廉，易于推广实施。
(3)本发明所制得的补铁剂可作为饲料添加剂应用于畜禽、水产动物、牛、羊等的补铁；也可用于制备人类口服补铁和通过给药治疗性的铁来治疗人类疾病的保健品或药物，适用范围广泛。
(4)本发明的补铁饲料添加剂易于与饲料混合，形成均匀分散系，使用方便。
具体实施例方式
本发明结合以下实例作进一步的说明。
实施例11)将产自浙江缙云的斜发沸石研磨至500目，加水搅拌均匀，制成浓度为10％的悬浮浆液；2)将含铁量为沸石重量2％的氯化亚铁于搅拌下缓慢加入步骤1)的悬浮浆液中，检测并调节矿浆的pH值为3.0，室温反应4小时；3)检测步骤2)浆液的pH值，用0.5moL/L的碳酸钠水溶液调节，使浆液pH值为7.0；水洗4次，过滤脱水；4)将步骤3)所得的滤饼烘干、粉碎至600目，得到控缓释型补铁剂，按重量百分比计，铁在沸石中的含量为2％。
不同铁源对蛋鸡产蛋性能和蛋铁含量的影响选380日龄健康的罗曼产蛋鸡450羽，随机分为五组，每组设三个重复，每组90羽，每个重复30羽。其中一组为对照组，即基础日粮中添加含铁80mg/kg(硫酸亚铁)，另四组为试验组，分别在基础日粮中添加含铁80mg/kg(甘氨酸铁)、160mg/kg(甘氨酸铁)、600mg/kg(硫酸亚铁)、80mg/kg(控缓释型铁)。采用三层全阶梯笼养，自由采食和饮水，光照为16L+8B。预试期1周，正试期9周，饲养期间记录采食量、死汰鸡数、产蛋个数、破蛋个数、总蛋重以及平均蛋重等。饲养试验结束时，每组随机取24枚蛋(每个重复8枚)，测定蛋黄铁含量。
饲养试验结果表明，与对照(80mg/kg硫酸亚铁组)相比，添加80mg/kg的甘氨酸铁和控缓释型铁使产蛋率分别提高了2.6％(P＝0.1)和4.7％(P＜0.05)；80mg/kg、160mg/kg甘氨酸铁和80mg/kg控缓释型铁使破蛋率分别降低了38.5％(P＜0.05)、34.2％(P＜0.05)和41.3％(P＜0.05)；不同铁源对平均蛋重、料蛋比、死汰率等均无显著影响。
蛋黄铁含量测定结果显示，与对照组相比，80mg/kg甘氨酸铁、160mg/kg甘氨酸铁、600mg/kg硫酸亚铁、80mg/kg控缓释型铁使蛋黄中铁含量分别提高了8.4％(P＞0.05)，35.6％(P＜0.01)，41.3％(P＜0.01)和43.2％(P＜0.01)。由此可见，80mg/kg控缓释型铁使蛋黄铁的沉积达到了160mg/kg甘氨酸铁和600mg/kg硫酸亚铁的效果。
实施例21)将市售的ZSM-5型沸石分子筛研磨至300目，加水搅拌均匀，制成浓度为5％的悬浮浆液；2)将含铁量为沸石重量5％的硝酸亚铁于搅拌下缓慢加入步骤1)的悬浮浆液中，检测并调节矿浆的pH值为4.5，室温反应6小时；3)检测步骤2)浆液的pH值，用10moL/L的氢氧化钠水溶液调节，使浆液pH值为7.5；水洗3次，过滤脱水；4)将步骤3)所得的滤饼烘干、粉碎至300目，得到控缓释型补铁剂，按重量百分比计，铁在沸石中的含量为5％。
不同铁源对哺乳仔猪生长、代谢和环境的影响选择来源相同、饲养管理条件相同、以往繁殖成绩无明显差异且均为第3胎次的15头长大杂母猪，用同一头杜洛克公猪精液输精后所产的15窝共150头日龄相近且初生重差异不显著的杜长大仔猪为供试猪。接每组5窝随机分为3组，第I组为硫酸亚铁组，第II组为蛋氨酸铁组，第III组为控缓释型铁组。各组饲养管理程序相同，环境条件一致.在同一栋哺乳舍内接窝随母单栏饲养，猪舍和运动场均为水泥地面自然哺乳，哺乳母猪均喂相同饲粮。仔猪3日龄开始供水补铁，各组分别供含铁1000mg/L的相应铁制剂水溶液，采用授乳时滴于母猪乳头上(每次每个乳头滴1mL，每天早晚滴2次)由仔猪吮吸和置于水槽中任仔猪自由饮用相结合的方法进行。7日龄开始诱料，10日龄改由饲粮补铁。3个组基础饲粮相同，分别添加100mg/kg的不同铁制剂，自由采食与饮水，饲粮按窝计量不限量，35日龄断奶时结束试验。
结果表明II、III组仔猪在35日龄试验结束时的体重、日增重、体况行为等级、血液血红蛋白值、血浆转铁蛋白含量、血浆和肝脏铁含量等指标均显著(P＜0.05或P＜0.01)高于I组；饲料消耗、腹泻发生率、排粪量、粪中含铁量和排铁量则显著(P＜0.05或P＜0.01)低于I组。III组35日龄体重、日增重和血红蛋白也显著(P＜0.05)高于II组，但其余指标在II组和III组之间无显著差异(P＞0.05)，说明控缓释型铁和蛋氨酸铁可明显改善仔猪的健康状况、生长发育、饲料报酬和血液生理生化指标，促进铁在猪体内的吸收和利用，降低排粪量和粪中排铁量。就控缓释型铁与蛋氨酸铁比较而言，前者对哺乳仔猪的补铁效果又优于后者，尤其在提高仔猪日增重和血红蛋白含量方面效果显著(P＜0.05)。
畜禽粪便对大气、水源和土壤的污染实际上已经和正在对我们赖以生存的生态环境构成了威胁，并且也严重限制了集约化畜牧业的可持续发展。本试验中所测I组排粪量、粪中含铁量和排铁总量均显著(P＜0.05)高于II组和III组，这不仅进一步说明硫酸亚铁这类无机盐在仔猪体内吸收利用率远低于控缓释型铁和蛋氨酸铁，而且由于饲粮中各种成分都是相互制约又相互协同发挥作用的.任一种成分的失衡都有可能降低其他成分的吸收和利用。这既浪费了资源，增加了生产成本，又减少了机体养分的有效供给，影响畜禽生长、代谢和机体内环境的平衡稳定，还会因增大了排泄量而加剧对环境的污染。
实施例3预备根据“温和条件下介孔分子筛MCM-41的修饰与表征”(郑珊，高濂，郭景坤.无机材料学报，2000，15(5)844-848)的方法制备介孔分子筛MCM-41。
1)将预备步骤中得到的介孔分子筛MCM-41研磨至300目，加水搅拌均匀，制成浓度为1％的悬浮浆液；2)将含铁量为MCM-41重量10％的甘氨酸亚铁于搅拌下缓慢加入步骤1)的悬浮浆液中，检测并调节矿浆的pH值为6.5，室温反应10小时；3)检测步骤2)浆液的pH值，用5moL/L的氢氧化钾水溶液调节，使浆液pH值为8.5；水洗5次，离心脱水；4)将步骤3)所得的滤饼烘干、粉碎至400目，得到控缓释型补铁剂，按重量百分比计，铁在MCM-41中的含量为10％。
控缓释型铁对AA肉用仔鸡相对生物学价值1日龄商品代AA肉用仔鸡，按完全随机单因子设计法，设三个处理，依次在基础日粮的基础上添加标准铁化台物(分析纯FeSO4.7H2O)、控缓释型铁和市售的蛋氨酸铁。每个处理设5个水平，铁添加量分别为0、20、40、60、80mg/kg，每个水平设3个重复。每个重复占一个非镀铁材料育雏笼，养4只鸡。公母各半。试验期为三周，第一周为预试期，所有试验鸡均饲喂基础日粮。正试期为两周，饲喂相应试验日粮。正试期开始和结束时，分别以重复组为单位对试验鸡进行称重。计算平均日增重和耗料。试验结束时，在每个重复组中选择与该组体重接近的公母鸡各1只屠宰，剥取右腿胫骨，合并后测其灰分重。再用原子吸收分光光度法测胫骨灰分铁含量。
采用斜率比法计算相对生物学价值。以分析纯FeSO4.7H2O为参比标准，计算出当其回归直线斜率为100时其它铁源的回归斜率，此乃假设参比标准分析纯FeSO4.7H2O的生物学价值为100时，其它铁源的相对生物学价值，结果见表1。
表1 不同铁源的相对生物学价值
实施例41)将市售的4A型沸石分子筛研磨至400目，加水搅拌均匀，制成浓度为8％的悬浮浆液；2)将含铁量为沸石重量1.5％的柠檬酸亚铁于搅拌下缓慢加入步骤1)的悬浮浆液中，检测并调节矿浆的pH值为4.0，室温反应6小时；3)检测步骤2)浆液的pH值，用2moL/L的碳酸钾水溶液调节，使浆液pH值为7.5；水洗2次，离心脱水；4)将步骤3)所得的滤饼烘干、粉碎至500目，得到控缓释型补铁剂，按重量百分比计，铁在沸石中的含量为1.5％。
实施例51)将产自广西的红辉沸石研磨至600目，加水搅拌均匀，制成浓度为4％的悬浮浆液；2)将含铁量为沸石重量2.5％的赖氨酸铁于搅拌下缓慢加入步骤1)的悬浮浆液中，检测并调节矿浆的pH值为4.5，室温反应10小时；3)检测步骤2)浆液的pH值，用6moL/L的氢氧化钠水溶液调节，使浆液pH值为7.0；水洗4次，离心脱水；4)将步骤3)所得的滤饼烘干、粉碎至600目，得到控缓释型补铁剂，按重量百分比计，铁在沸石中的含量为2.5％。
实施例6预备根据“无胺法合成高硅铝比和高结晶度的ZSM-5沸石分子筛”(项寿鹤，刘述全，王敬中，李赫喧等.国家发明专利授权公告号1046922C)的方法制备ZSM-5沸石分子筛。
1)将预备步骤中得到的ZSM-5沸石分子筛研磨至300目，加水搅拌均匀，制成浓度为6％的悬浮浆液；
2)将含铁量为沸石重量4％的富马酸亚铁于搅拌下缓慢加入步骤1)的悬浮浆液中，检测并调节矿浆的pH值为4.5，室温反应4小时；3)检测步骤2)浆液的pH值，用6moL/L的氢氧化钾水溶液调节，使浆液pH值为8.0；水洗4次，离心脱水；4)将步骤3)所得的滤饼烘干、粉碎至400目，得到控缓释型补铁剂，按重量百分比计，铁在沸石中的含量为4％。
控缓释型铁的补铁剂用作畜禽、水产动物、牛、羊的补铁饲料添加剂的使用方法为按以下添加剂量拌入畜禽、水产动物饲料中(以铁计)猪40～100mg/kg，肉鸡50～80mg/kg，蛋鸡60～100mg/kg，鱼20～80mg/kg，甲鱼40～100mg/kg，虾50～100mg/kg。
控缓释型铁的补铁剂用于制备人类口服补铁和通过给药治疗性的铁来治疗人类疾病的保健品和药物日服1～2次，日服量以铁量10～50mg/d为宜。
权利要求
1.一种控缓释型铁的补铁剂，其特征在于它是采用二价铁盐与天然或人工合成沸石经吸附、离子交换反应制备而成的一种含活性铁的沸石，按重量百分比计，铁在沸石中的含量为1.5～10％。
2.根据权利要求1所述的一种控缓释型铁的补铁剂，其特征在于所述的二价铁盐为无机二价铁盐或有机二价铁盐。
3.根据权利要求2所述的一种控缓释型铁的补铁剂，其特征在于所述的无机二价铁盐为氯化亚铁、硝酸亚铁或硫酸亚铁，有机二价铁盐为甘氨酸亚铁、柠檬酸亚铁、富马酸亚铁、葡萄糖酸亚铁、乳酸亚铁、赖氨酸铁或蛋氨酸铁。
4.一种如权利要求1所述的控缓释型铁的补铁剂的制备方法，其特征在于方法的步骤如下1)将沸石研磨至大于300目，加水搅拌均匀，制成浓度为1％～10％的悬浮浆液；2)将含铁量为沸石重量1.5～10％的二价铁盐，于搅拌下缓慢加入步骤1)的悬浮浆液中，检测并调节矿浆的pH值为3.0～6.5，室温反应4～10小时；3)检测步骤2)浆液的pH值，用碱性溶液调节，使浆液pH值为7.0～8.5；水洗2～5次，过滤或离心脱水；4)将步骤3)所得的滤饼烘干、粉碎至大于300目，得到控缓释型补铁剂。
5.根据权利要求4所述的一种控缓释型铁的补铁剂的制备方法，其特征在于所述的二价铁盐为无机二价铁盐或者有机二价铁盐。
6.根据权利要求5所述的一种控缓释型铁的补铁剂的制备方法，其特征在于所述的无机二价铁盐为氯化亚铁、硝酸亚铁或硫酸亚铁，有机二价铁盐为甘氨酸亚铁、柠檬酸亚铁、富马酸亚铁、葡萄糖酸亚铁、乳酸亚铁、赖氨酸铁或蛋氨酸铁。
7.根据权利要求4所述的一种控缓释型铁的补铁剂的制备方法，其特征在于所述的碱性溶液为浓度为0.5～10moL/L的氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾的水溶液。
8.一种如权利要求1所述的控缓释型铁的补铁剂的用途，其特征在于它用作畜禽、水产动物、牛、羊补铁饲料添加剂。
9.一种如权利要求1所述的控缓释型铁的补铁剂的用途，其特征在于它用作制备人类口服补铁和通过给药治疗性的铁来治疗人类疾病的保健品或药物。
全文摘要
本发明公开了一种控缓释型铁的补铁剂及其制备方法和用途。它是一种含活性铁的沸石，按重量百分比计，铁在沸石中的含量为1.5～10％。其制备方法是采用二价铁盐与天然或人工合成沸石的吸附、离子交换反应，经过滤、干燥、粉碎制成含活性铁的沸石。该方法工艺流程简单，生产成本低廉，易于推广实施。由于载体沸石具有很好的生物相容性和胃肠道粘膜亲和性，规则的互通孔道结构和笼状空间，高表面活性和巨大比表面积等特点，使之对所负载的铁具有控缓释作用，从而大大提高了铁的吸收利用率。本发明所制得的控缓释型铁可作为饲料添加剂应用于畜禽、水产动物、牛、羊等的补铁；也可用于制备人类口服补铁和通过给药治疗性的铁来治疗人类疾病的保健品和药物，适用范围广泛。
文档编号A61P3/00GK1857306SQ20061005008
公开日2006年11月8日 申请日期2006年3月29日 优先权日2006年3月29日
发明者胡彩虹, 夏枚生, 熊莉 申请人:浙江大学