专利名称：低分子海藻多糖微量元素螯合物的制备方法及应用的制作方法
技术领域：
本发明以海洋藻类植物为原料制备低分子量海藻多糖微量元素螯合物，属于有机 微量元素饲料添加剂的制备方法及应用技术领域。
背景技术：
畜牧水产养殖业发展对环境污染所造成的危害已弓I起人们的广泛关注。尤其是配 合饲料中使用的高剂量无机微量金属，由于在动物体内的生物学利用率较低，因此除较少 一部分被动物利用外，大部分随粪便排入外界环境中，对环境造成的污染影响越来越大，给 生态环境造成了极大的损坏，给人类的健康带来了严重的隐患，同时也是对不可再生的矿 物资源的极大浪费。因此，人们开始寻求应用有机形态的微量元素产品来解决无机态微量 元素饲料添加剂产品带来的问题。国外对于有机微量元素的研究始于20世纪60年代，到70年代之后，世界上许多 国家如美国、意大利、丹麦、荷兰等都在这一领域进行了深入研究。有机微量元素饲料添加 剂产品从第1代简单的有机酸类微量元素化合物如柠檬酸、富马酸、酒石酸、抗坏血酸等的 亚铁盐和葡萄糖酸锌等发展到目前以氨基酸类有机微量元素螯合(络合)物为主的第2代 产品。第1代有机微量元素化合物与无机微量元素比没有明显的优势，没有解决无机微量 元素存在的问题。第2代有机微量元素化合物，国外已有几十种氨基酸类有机微量元素螯 合(络合)物的商业化饲料添加剂产品。尽管氨基酸微量元素螯(络)合物(AATMC)如 氨基酸铁、氨基酸铜、氨基酸锰和氨基酸锌等有着稳定、高效、毒性小，在肠道内易于消化吸 收，有利于提高动物生产性能，防治微量元素缺乏症，并且有益于饲料中营养组分的利用， 还兼有氨基酸强化剂作用等优点，但是与无机态微量元素相比，氨基酸微量元素螯(络)合 物产品的成本太高，大范围应用艰难，推广应用速度缓慢。为了克服第2代有机微量元素饲 料添加剂产品的缺点，国内外有很多研究以植物多糖为配体，开发新一代有机微量元素饲 料添加剂产品一多糖类有机微量元素化合物饲料添加剂产品，属于第3代有机微量元素 产品。具有第二代有机微量元素的绝大部分优点，部分植物多糖还具有增强动物免疫力的 作用。但关键是寻求易得、成本低的植物多糖原料，并研究出成本低的制备方法。海藻是一种生长在海洋中的可再生植物，资源丰富，价格低廉。海藻中除了少量的 微量元素、甘露醇等外，绝大部分是多糖成分。中国国家发明专利CN1148600A公开了一种 用海藻多糖与无机金属微量元素反应制备海藻多糖微量元素络合物的制备方法。其制备过 程主要是先采用碱液将海藻中的海藻酸多糖提取出来，然后再同微量元素金属离子进行络 合反应，生成海藻多糖微量元素络合物。该专利公开的制备过程仅仅利用了海藻中的酸性 多糖，浪费了资源，因此产品成本较高，且生产过程中会产生大量的废渣，推广应用较为艰 难。
发明内容
发明目的本发明的目的在于克服国内外已有技术的缺点和不足。为了充分利用海藻资源，最大限度地利用海藻中的多糖成分，提高海藻多糖微量元素饲料添加剂的生物 学活性，降低生产成本。本发明通过生物酶对海藻原料进行分子改性和修饰并，通过微滤和 超滤的方式获得所需分子量的海藻多糖。这样得到的海藻多糖包括海藻中含有的所有种 类多糖，不仅仅是中国国家发明专利CN1148600A中的酸性海藻多糖，得到海藻多糖的收率 比中国国家发明专利CN1148600A的收率高50%以上。将海藻多糖再与微量元素金属离子 进行螯合反应，生成低分子海藻多糖微量元素螯合物，制备出可用作饲料添加剂的新一代 (第三代)有机微量元素产品，反应收率比中国国家发明专利CN1148600A提高50%以上， 大大地降低了产品成本。且本发明制备过程生成的滤液作为溶剂进行循环使用，确保生产 过程没有有毒废弃物产生。本发明还通过一系列的动物应用试验，确定了本发明的低分子量海藻多糖微量元 素螯合物饲料添加剂产品在动物中的应用效果和使用方法。技术方案选择褐藻、红藻、蓝藻等可食用海藻为原料，将其粉碎后，按料液比 1 8-10比例将干海藻粉加入水中，搅拌均勻后，加入复合酶制剂(蛋白酶、葡聚糖酶、脱酯 酶、)，酶底比 5-10 100，pH5-6，45°C下反应 6-8 小时，105°C灭活 30min。加入 0. 5-1M 硫 酸溶液，80-100°C下反应1-3小时，用1-2N NaOH溶液中和至pH6_7，用截流分子量50000Da 的陶瓷微滤膜进行过滤，除去分子量大于5万Da的大分子多糖，再用截流分子量为IOOODa 的超滤膜进行浓缩和脱盐，得到所需的低分子量海藻多糖溶液。将金属离子Cu2+、Mn2+、Fe2+、Zn2+、Co2+等的硫酸盐或盐酸盐配制成0. 2M_1. OM 溶液，在50-7(TC、搅拌条件下，加入到上述低分子量海藻多糖溶液中，反应4-5小时后，离 心分离，滤饼在80-9(TC下干燥48h，得到低分子海藻多糖微量元素螯合物产品。离心分离 得到的滤液作为配制金属离子溶液的溶剂进行循环使用。待该滤液中循环5-8次后，采用 反渗透进行浓缩至原体积的1/5-1/10，水溶液进行循环使用，浓缩液通过喷雾干燥的方式 获得水溶性低分子海藻多糖微量元素螯合物产品。有益效果本发明通过生物酶对海藻原料进行分子改性和修饰，提高了海藻中海 藻多糖的利用率50%以上，提高了反应产物的收率50%以上，因此可大大地降低产品的成 本，同时，由于利用了海藻中的所有种类海藻多糖，保留了海藻中可增强动物免疫力多糖成 分，使产品还具有增强动物免疫力的功效。本发明产品在动物中的生物利用率比无机微量元素添加剂 大大提高，因此可大大 减少养殖行业对环境中金属元素的排放量，减少环境污染。同时，由于添加量的减少，可节 约有限的矿物资源，且生产过程中没有废物排放，符合环境有好资源节约的国家政策方针。本发明确定了发明产品在动物中的应用效果和使用方法，对行业具有指导和示范 作用。
具体实施例方式实施例1制备低分子海藻多糖螯合铜饲料添加剂称取IOKg干褐藻，将其粉碎，按料液比1 8加入80L水中，搅拌均勻后，加入 0.5Kg复合酶制剂(蛋白酶、葡聚糖酶)，pH5，45°C下反应8小时，105°C灭活30min。加入 0. 5M硫酸溶液，90°C下反应1. 5小时，用1. 5N NaOH溶液中和至pH7，用截流分子量50000Da 的陶瓷微滤膜进行过滤，除去分子量大于5万Da的大分子多糖，再用截流分子量为IOOODa的超滤膜进行浓缩和脱盐，得到所需的低分子量海藻多糖溶液。将0. 5M硫酸铜溶液，在50°C、搅拌条件下，加入到上述低分子量海藻多糖溶液中， 反应5小时后，离心分离，滤饼在90°C下干燥48h，得到低分子海藻多糖螯合铜产品，收率 60%，铜含量 31. 6%0离心分离得到的滤液作为配制金属离子溶液的溶剂进行循环使用。待该滤液中循 环8次后，采用反渗透进行浓缩至原体积的1/5，水溶液进行循环使用，浓缩液通过喷雾干 燥的方式获得水溶性低分子海藻多糖螯合铜产品30Kg，铜含量34. 5%。实施例2制备低分子海藻多糖螯合锌饲料添加剂称取IOKg干红藻，将其粉碎后，按料液比1 10比例加入100L水中，搅拌均勻 后，加入IKg复合酶制剂(蛋白酶、葡聚糖酶、脱酯酶、)，pH6，45°C下反应7小时，105°C灭 活30min。加入IM硫酸溶液，80°C下反应2小时，用2N NaOH溶液 中和至pH6，用截流分子 量50000Da的陶瓷微滤膜进行过滤，除去分子量大于5万Da的大分子多糖，再用截流分子 量为IOOODa的超滤膜进行浓缩和脱盐，得到所需的低分子量海藻多糖溶液。将1. OM硫酸锌溶液，在50°C、搅拌条件下，加入到上述低分子量海藻多糖溶液中， 反应4小时后，离心分离，滤饼在85°C下干燥48h，得到低分子海藻多糖螯合锌产品，收率 56%，锌含量29.8%。离心分离得到的滤液作为配制金属离子溶液的溶剂进行循环使用。 待该滤液中循环6次后，采用反渗透进行浓缩至原体积的1/10，水溶液进行循环使用，浓缩 液通过喷雾干燥的方式获得水溶性低分子海藻多糖螯合锌产品28. 3Kg，锌含量32. %。实施例3制备低分子海藻多糖螯合亚铁饲料添加剂称取IOKg干蓝藻，将其粉碎后，按料液比1 9比例加入90L水中，搅拌均勻后， 加入0. 8Kg复合酶制剂(蛋白酶、葡聚糖酶)，ρΗ5· 5，45°C下反应6小时，105°C灭活30min。 加入0. 6M硫酸溶液，80°C下反应1小时，用IN NaOH溶液中和至pH6，用截流分子量50000Da 的陶瓷微滤膜进行过滤，除去分子量大于5万Da的大分子多糖，再用截流分子量为IOOODa 的超滤膜进行浓缩和脱盐，得到所需的低分子量海藻多糖溶液。将0.2M氯化亚铁溶液，在60°C、搅拌条件下，加入到上述低分子量海藻多糖溶液 中，反应4. 5小时后，离心分离，滤饼在80°C下干燥48h，得到低分子海藻多糖螯合亚铁产 品，收率62 %，亚铁含量28. 8 %。离心分离得到的滤液作为配制金属离子溶液的溶剂进行循环使用。待该滤液中循 环5次后，采用反渗透进行浓缩至原体积的1/10，水溶液进行循环使用，浓缩液通过喷雾干 燥的方式获得水溶性低分子海藻多糖螯合亚铁产品20. 5Kg，亚铁含量30. 6%。实施例4制备低分子海藻多糖螯合锰饲料添加剂称取IOKg干褐藻，将其粉碎，按料液比1 10加入100L水中，搅拌均勻后，加入 0.7Kg复合酶制剂(蛋白酶、葡聚糖酶)，pH5，45°C下反应7小时，105°C灭活30min。加入 IM硫酸溶液，100°C下反应1小时，用2N NaOH溶液中和至pH6，用截流分子量50000Da的陶 瓷微滤膜进行过滤，除去分子量大于5万Da的大分子多糖，再用截流分子量为IOOODa的超 滤膜进行浓缩和脱盐，得到所需的低分子量海藻多糖溶液。将IM硫酸锰溶液，在50°C、搅拌条件下，加入到上述低分子量海藻多糖溶液中， 反应5小时后，离心分离，滤饼在90°C下干燥48h，得到低分子海藻多糖螯合锰产品，收率 58%，锰含量 30. 8%。
离心分离得到的滤液作为配制金属离子溶液的溶剂进行循环使用。待该滤液中循 环5次后，采用反渗透进行浓缩至原体积的1/8，水溶液进行循环使用，浓缩液通过喷雾干 燥的方式获得水溶性低分子海藻多糖螯合锰产品21. 6Kg，锰含量33. %。实施例5制备低分子海藻多糖钴螯合饲料添加剂称取IOKg干褐藻，将其粉碎，按料液比1 10加入100L水中，搅拌均勻后，加入 0. 8Kg复合酶制剂(蛋白酶、葡聚糖酶)，ρΗ5· 5，45°C下反应6. 5小时，105°C灭活30min。加 入0. 5M硫酸溶液，100°C下反应3小时，用IN NaOH溶液中和至pH6，用截流分子量50000Da 的陶瓷微滤膜进行过滤，除去分子量大于5万Da的大分子多糖，再用截流分子量为IOOODa 的超滤膜进行浓缩和脱盐，得到所需的低分子量海藻多糖溶液。将IM氯化钴溶液，在50°C、搅拌条件下，加入到上述低分子量海藻多糖溶液中， 反应4小时后，离心分离，滤饼在90°C下干燥48h，得到低分子海藻多糖螯合钴产品，收率 55%，钴含量 29. 8%o
离心分离得到的滤液作为配制金属离子溶液的溶剂进行循环使用。待该滤液中循 环8次后，采用反渗透进行浓缩至原体积的1/5，水溶液进行循环使用，浓缩液通过喷雾干 燥的方式获得水溶性低分子海藻多糖螯合钴产品36Kg，钴含量35. 2%。实施例6低分子海藻多糖螯合铜、蛋氨酸铜和硫酸铜对生长猪生长性能的影响1、试验动物与试验设计试验选用210头(大白X长白)健康、体重相近约15kg的生长猪，按体重、性别 随机分为7个处理，每个处理3个重复，每个重复10头猪。2、试验日粮试验日粮在基础日粮的基础上分别添加20，50和200mg/kg来源于硫酸铜、20和 50mg/kg来源于蛋氨酸铜和低分子海藻多糖螯合铜三种形式的铜。蛋氨酸铜中的蛋氨酸生 物学利用率100%计算，从而保证所有日粮的蛋氨酸水平一致。基础日粮为玉米-豆粕型， 参照NSNG(2010)美国全国猪营养指南配制日粮(标准回肠真可消化赖氨酸1. 10%，猪代谢 化能3350cal/kg)，饲料状态为粉料。3、饲养管理程序试验在资源种猪场进行，猪舍为全封闭式，负压通风，猪舍温度保持在25-28°C。单 圈饲养，每个圈单独配备一个食槽和一个鸭嘴式饮水器。塑料漏缝地板。自由采食和饮水。 免疫程序按照资源原种猪场常规饲养管理程序进行。在试验前有5-7d的预试验期，在此期 间饲喂日粮铜的水平为20mg/kg，以便统一日粮中铜的浓度以及调整动物体内铜的水平。实 验结束时进行称重和结料。4、实验结果实验结果见表1。由表1可知，50mg/kg蛋氨酸铜和低分子海藻多糖螯合铜的铜来 源组与200mg/kg硫酸铜的铜来源组日增重显著高于其他组(P<0. 05)，但是三者间差异不 显著(P > 0. 05)。除200mg/kg硫酸铜来源的铜组(采食量最佳组)和20mg/kg蛋氨酸铜 来源的铜组(采食量最差组)外，各组采食量差异不显著。虽然各组料肉比无显著差异(P > 0. 05)，但是50mg/kg蛋氨酸铜和低分子海藻多糖螯合铜的铜来源组与200mg/kg硫酸铜 的铜来源组的料肉比有降低的趋势。表1、低分子海藻多糖螯合铜、蛋氨酸铜和硫酸铜对生长猪生长性能的影响
权利要求
1.一种低分子海藻多糖微量元素螯合物产品，其特征在于分子量小于50000Da海藻 多糖的微量元素螯合物，其中，海藻多糖为海藻中含有的所有种类海藻多糖，微量元素为 Cu2+、Mn2+、Fe2+、Zn2+、Co2+。
2.一种根据权利要求1所述的低分子海藻多糖微量元素螯合物产品的制备方法，其特 征在于1)按料液比1 8-10比例将干海藻粉加入水中，加入复合酶制剂(蛋白酶、葡聚糖酶、 脱酯酶、)，酶底比5-10 100，pH5-6，45°C下酶解6-8小时。2)将步骤1)的酶解产物在105°C灭活30min。加入0.5-1M硫酸溶液，80_100°C下反应 1-3小时，用1-2N NaOH溶液中和至pH6-7。3)将步骤2)得到的混合物用截流分子量50000Da的陶瓷微滤膜进行过滤，除去分子量 大于5万Da的大分子多糖，再用截流分子量为lOOODa的超滤膜进行浓缩和脱盐，得到所需 的低分子量海藻多糖溶液。4)将金属离子Cu2+、Mn2+、Fe2+、Zn2+、Co2+等的硫酸盐或盐酸盐配制成0.2M-1. 0M的 溶液在50-70°C、搅拌条件下，加入到步骤3)得到的低分子量海藻多糖溶液中，反应4-5小 时后，离心分离，滤饼在80-90°C下干燥48h，得到低分子海藻多糖微量元素螯合物产品。5)步骤4)的滤液作为配制金属离子溶液的溶剂进行循环使用。待该滤液中循环5-8 次后，采用反渗透进行浓缩至原体积的1/5-1/10，水溶液进行循环使用，浓缩液通过喷雾干 燥的方式获得水溶性低分子海藻多糖微量元素螯合物产品。
3.根据权利要求2所述的低分子海藻多糖微量元素螯合物产品的制备方法，其特征在 于所述海藻原料包括褐藻、红藻、蓝藻、绿藻。
4.根据权利要求1所述的低分子海藻多糖微量元素螯合物产品的应用，其特征在于 应用于各种动物饲料中，作为微量元素添加剂。
全文摘要
低分子海藻多糖微量元素螯合物的制备方法及应用，本发明利用海洋中资源丰富、价格低廉海藻作为原料，通过生物酶对海藻原料进行分子改性和修饰，通过微滤和超滤的方式获得所需分子量的海藻多糖，这样得到的海藻多糖包括海藻中含有的所有种类多糖，将海藻多糖与微量元素金属离子进行螯合反应，生成低分子海藻多糖微量元素螯合物，制备出新一代有机微量元素产品，大大地降低了产品成本。且本发明制备过程生成的滤液作为溶剂进行循环使用，确保生产过程没有有毒废弃物产生。产品可应用于各种动物中，作为饲料添加剂，减少50％以上的微量元素添加量，减少动物粪便中50％以上金属元素的排放量。动物生长性能完全达到或超过大比例添加无机微量元素的效果。降低养殖成本。
文档编号A23K1/14GK101999517SQ201010522629
公开日2011年4月6日 申请日期2010年10月28日 优先权日2010年10月28日
发明者刘钧贻, 尹佩辉, 罗珺, 莫少华, 谢春元 申请人:北京资源亚太饲料科技有限公司