专利名称：一种利用肉食加工副产物制备复合肽-铜螯合物的方法
技术领域：
本发明涉及ー种新型动物饲料添加剂的生产方法，具体的说，是涉及ー种复合肽铜螯合物及其生产方法，属于动物饲料添加剂领域。
背景技术：
铜元素作为动物必需的微量元素之一,是动物体内许多酶的组成成分和激活剂，參与毛发生长和色素沉着，维持动物的生殖功能，调节机体神经体液机制和免疫反应；同时铜也是构成血红蛋白的成分之一，通过蓝铜蛋白影响机体铁的造血功能，红细胞的生成必须有铜的存在。因此，若缺乏铜，则会出现贫血、运动失调、骨代谢异常等病理现象，从而影响动物的营养物质代谢及生长发育状况。根据动物生理功能科学合理的在饲料中添加铜元素，既可以满足动物对铜元素的基础营养需要，避免铜元素缺乏引起各种病症，又能有效改善动物的生产生殖性能，提高免疫力，促进其健康生长发育。
铜元素添加剂产品的发展可分为四代第一代产品是无机盐类铜元素添加剤，如硫酸铜等。第二代铜元素添加剂是简单有机酸盐类，如葡萄糖酸、柠檬酸等铜元素盐类。在应用中这两类产品存在很多的弊端ー是稳定性差，因受体内PH值、无机离子、有机大分子等的拮抗影响无法被完整吸收；ニ是对动物胃肠刺激性大，易破坏饲料中维生素、微生态等的活性，影响消化吸收率；三是动物吸收较少，大部分排出体外，污染土壌和水源，对环境破坏性较大；四是大量铜沉积在动物的肝脏中，人类食用后极易沉积，甚至造成中毒，成为食品安全的危险源。第三代铜元素添加剂是单ー氨基酸螯合物，虽具有生物稳定性强、易被消化吸收等优点，但在实际应用中效果不显著，这是因为动物肌体需要多祥化的有机螯合物，単一特定的螯合物需求量较少，添加过多不但易造成吸收通道的竞争，影响其它氨基酸及铜元素的吸收利用，而且造成浪费。此外，单ー氨基酸螯合物生产成本较高，増大了养殖成本。第四代铜元素添加剂小肽铜元素螯合物成为关注的焦点。现代科学认为，由2个或3个氨基酸残基组成的小肽能完整地通过肠粘膜细胞进入体循环，吸收具有转运速度快、耗能低、载体不易饱和，与游离氨基酸的吸收无竞争等优点，且各种肽之间转运无竞争性与抑制性。动物组织可以直接利用小肽中的氨基酸合成组织蛋白。小肽铜元素螫合物便是借助小肽的吸收转换通道被吸收利用，能够促进铜元素的吸收，更有利于铜元素生物学效价的提高。近年来我国畜牧业及肉食加工业发展迅速，大量动物血液、羽毛等废弃物的高值化综合利用成为研究的热点。目前最主要的利用途径是经过简单加工制备成饲料蛋白血球粉、羽毛粉等，但是动物对这些动物性蛋白饲料消化吸收率低，饲用价值不高；且我国规定动物性蛋白饲料不准应用于反刍动物，限制了产品的应用范围。目前已有将肉食加工副产物用于制备复合肽微量元素螯合物的报道，但是采用的碱解方法或者先碱解后酶解方法处理工艺，不但会破坏产品中的氨基酸活性，降低产品的营养价值，而且对生产设备的要求较高，产生的废液对环境污染较大，因此开发温和高效的铜元素复合肽螯合物生产エ艺成为综合利用肉食加工副产物的当务之急。
发明内容
本发明的目的是提供ー种新的复合肽铜元素螯合物的生产方法，该方法以肉食加エ副产物为原料，通过生物酶解技术生产复合肽铜螯合物，综合开发利用血液、羽毛等肉食加工副产物，提高饲用附加值。本发明提供ー种复合肽铜元素螯合物的生产方法，该方法中小肽与铜元素投料比是根据铜离子配位特征及小肽检测结果计算得出，更科学准确，所得产品螯合更好。本发明提供ー种复合肽铜元素螯合物的生产方法，该制备方法易行，操作简单，对生产设备腐蚀作用小，易于大規模生产。本发明提供ー种复合肽铜元素螯合物，其在动物体内稳定易吸收，耗能低，能满足动物体对多样化的有机螯合物的需要，有效的促进动物生产性能。 本发明提供ー种以肉食加工副产物为原料的复合肽铜元素螯合物的生产方法，该方法利用动物蛋白水解酶在最适条件下酶解血液、羽毛等肉食加工副产物制备酶解液，酶解液主要成分是能直接被动物吸收利用的小肽、寡肽及少部分氨基酸，然后将酶解液与铜离子溶液混合通过螯合反应制得能有效被动物吸收利用的复合肽铜元素螯合物产品。本发明提供ー种复合肽铜元素螯合物的生产方法，包括如下步骤
(1)向原料中加入适量的水，将原料配成质量浓度为10 30%的水溶液，充分混匀至搅拌无阻力，用氢氧化钠溶液调体系PH，调完后加适量动物蛋白水解酶，混匀，恒温酶解得酶解液。其中酶解体系最适PH 7 10，蛋白酶加入量为500 1000U/g底物质量，酶解温度为40 50°C，酶解时间为20h 30h ；
(2)将选用的无机铜盐溶于适量的水中形成水溶液，在不断搅拌和适当的温度条件下，根据计算所得投料比，向上述铜离子水溶液中添加相当量的复合肽溶液，继续搅拌反应I 2小时，反应过程中保持体系pH为3. 5 4. 5 ;
(3)反应结束后对产品进行离心，分离；
(4)分离后反应液调ph为中性，调至适宜温度60 80°C，在搅拌条件下继续反应I 2小时，反应过程保持反应体系pH6. 5 7为最佳，反应结束后对产品进行离心，分离；
(5)两步反应产品干燥处理，制得复合肽-铜螯合物成品。本发明可选择常用的铜元素无机盐，比如硫酸铜，氯化铜等。本发明中，根据铜盐配位特征，按照配位基团与金属离子摩尔比4:1的比例向反应体系中添加等当量的复合肽溶液为佳。本发明所得复合肽铜元素螯合物产品的干燥处理可采用风干、冷冻以及真空干燥等方式进行，采用低温烘干最佳，因为这样可以保持产品很好的外观，流动性和稳定性。本发明采用肉食加工副产物为原料，利用蛋白酶将原料酶解，与以往采用的碱解方法或者先碱解后酶解方法处理工艺相比，更能保护产品中的氨基酸活性，保证产品的营养价值，減少生产设备的损耗。本发明采用肉食加工副产物为原料，利用蛋白酶将原料酶解，所得酶解液主要成分是能直接被动物吸收利用的小肽、寡肽及少部分氨基酸，酶解液与铜离子螯合反应所得产品复合肽铜元素螯合物产品在动物体内稳定易吸收，耗能低，能满足动物体对多样化的有机螯合物的需要，能有效被动物吸收利用，促进动物生产性能，大大提高了利用率。且该类产品可以用于包括反刍动物，禽畜、水产动物等在内的动物饲料中，扩大了肉食加工副产物或动物蛋白的用途。本发明提供的复合肽铜元素螯合物的生产方法，先将铜元素盐配置成溶液，再与配体反应，有利于螯合反应进行快速充分均匀；肽与铜元素投料比不是像以往产品按照重量比添加，而是按铜离子具体配位特征及酶解液中小肽检测结果综合分析计算得出，更科学准确，所得产品螯合度更好。该制备方法易行，操作简单，对生产设备腐蚀作用小，易于大规模生产。此外，本发明采用ニ步螯合，螯合反应充分，产品制备收率高。
具体实施例方式实施例I :
以肉食加工副产物血球粉、无水硫酸铜为原料制备复合肽-铜螯合物，具体制备步骤如下
(1)向原料血球粉中加入适量的水，将原料配成质量浓度为20%的水溶液，充分混匀至搅拌无阻力，用20%氢氧化钠溶液调体系pH为8. 5，调完后加800U/g底物质量的蛋白酶，混匀，40°C保温酶解20小时得酶解液；
(2)称取一定量五水硫酸铜，加入蒸馏水(蒸馏水五水硫酸铜重量比为1:1)，搅拌溶解，反应体系温度为40°C，继续搅拌条件下，根据酶解血球粉中各小肽含量，按照配位基团与金属离子摩尔比4:1的比例向反应体系中添加等当量的酶解血球粉溶液继续搅拌反应I小时，反应过程中用氢氧化钠溶液保持体系pH为4左右；
(3)对产品进行离心分离纯化；
(4)分离后反应液调ph为中性，体系温度调至80°C，在搅拌条件下继续反应I.5小吋，反应过程保持反应体系pH为中性；
(5)反应结束后对产品进行离心，分离纯化，最終处理后的反应液可循环利用；
(6)两步反应产品合并，采用低温烘干处理得到固体产品。本发明エ艺所得酶解血球粉螯合铜产品收率约为92%，产品铜含量为10. 7%。经凯氏定氮法定量分析产品粗蛋白含量约为62%。酶解血球粉溶液中水溶性蛋白占98%以上，其中易被吸收的小肽和寡肽含量在90%以上；小肽与铜螯合后分子量变大，溶解性变小，从溶液中析出，从而便于产品分离。对酶解血球粉螯合铜产品进行酶解实验，测其水溶性蛋白含量仅为1%左右，进ー步说明肽与铜螯合后析出，而不是简单的盐析，而且产品螯合效果很好。实施例2
以肉食加工副产物血粉、无水硫酸铜为原料制备复合肽-铜螯合物，具体制备步骤如
下
(1)向原料血粉中加入适量的水，将原料配成质量浓度为20%的水溶液，充分混匀至搅拌无阻力，用20%氢氧化钠溶液调体系pH为8. 5，调完后加800U/g底物质量的蛋白酶，混匀，40°C保温酶解20小时得酶解液；
(2)称取一定量五水硫酸铜，加入蒸馏水(蒸馏水五水硫酸铜重量比为3:1)，搅拌溶解，反应体系温度为50°C，继续搅拌条件下，根据血粉酶解液中小肽等含量，按照配位基团与金属离子摩尔比4:1的比例向反应体系中添加等当量的酶解血粉溶液继续搅拌反应2小时，反应过程中用氢氧化钠溶液保持体系pH为5左右；
(3)反应结束后对产品进行离心分离纯化；
(4)分离后反应液调ph为7左右，体系温度调至80°C，在搅拌条件下继续反应2小吋，反应过程保持反应体系pH为中性；
(5)反应结束后对产品进行离心，分离纯化；
(6)两步反应产品合并，采用低温烘干处理得到固体产品。反应体系分离出产品后剰余的溶液可在下一轮反应中循环利用。本发明エ艺所得酶解血粉螯合铜产品收率约为89%，产品铜含量为9. 5%。经凯氏定氮法定量分析产品粗蛋白含量约为67%。酶解血粉溶液中水溶性蛋白占80%以上，其中易被吸收的小肽和寡肽含量在90%以上。小肽与铜螯合后分子量变大，溶解性变小，从溶液中 析出，从而便于产品分离。对酶解血粉螯合铜产品进行酶解实验，测其水溶性蛋白含量小于3%，进ー步说明肽与铜螯合后析出，而不是简单的盐析，而且产品螯合效果很好。实施例3
以肉食加工副产物羽毛粉、氯化铜为原料制备复合肽-铜螯合物，具体制备步骤如下
(1)向原料羽毛粉中加入适量的水，将原料配成质量浓度为20%的水溶液，充分混匀至搅拌无阻力，用20%氢氧化钠溶液调体系pH为8. 5，调完后加1000U/g底物质量的蛋白酶，混匀，40°C保温酶解30小时得酶解液；
(2)称取一定量氯化铜，加入蒸馏水(蒸馏水氯化铜重量比为3:1)，搅拌溶解，反应体系温度为50°C，继续搅拌条件下，根据血粉酶解液中小肽等含量，按照配位基团与金属离子摩尔比4:1的比例向反应体系中添加等当量的酶解血粉溶液继续搅拌反应2小时,反应过程中用氢氧化钠溶液保持体系pH为5左右；
(3)反应结束后对产品进行离心分离纯化；
(4)分离后反应液调ph为7左右，体系温度调至80°C，在搅拌条件下继续反应2小吋，反应过程保持反应体系pH为中性；
(5)反应结束后对产品进行离心，分离纯化；
(6)两步反应产品合并，采用低温烘干处理得到固体产品。反应体系分离出产品后剰余的溶液可在下一轮反应中循环利用。本发明エ艺所得酶解血粉螯合铜产品收率约为85%，产品铜含量9. 2%。经凯氏定氮法定量分析产品粗蛋白含量约为67%。酶解血粉溶液中水溶性蛋白占80%以上，其中易被吸收的小肽和寡肽含量在90%以上。小肽与铜螯合后分子量变大，溶解性变小，从溶液中析出，从而便于产品分离。对酶解血粉螯合铜产品进行酶解实验，测其水溶性蛋白含量小于3%，进ー步说明肽与铜螯合后析出，而不是简单的盐析，而且产品螯合效果很好。现有エ艺在产品分离提纯时一般采用整体干燥或盐析后醇洗，前者不能将产品与原料分离，后者醇洗可以将部分未螯合的铜元素与螯合物分离，产品中依然可能存在大量未螯合的肽原料，产品中真正复合肽螯合物含量较低。本发明エ艺中原料液可溶性蛋白98%以上，小肽与铜元素螯合后，由于分子变大，溶解性变小而析出，产品与反应体系分离后用少量醇洗去除少量吸附的未螯合的铜元素离子，对产品纯化，并通过进ー步酶解实验验证非盐析反应，从而得到比现有エ艺螯合更好的产品。
权利要求
1.一种利用肉食加工副产物制备复合肽-铜螯合物的方法，其特征在于以肉食加工副产物血球粉、血粉、羽毛粉等为原料，通过酶解制得酶解液，作为配体；将铜元素配置成与配体发生螯合反应的溶液；通过二步螯合反应、离心、分析、干燥等制备复合肽-铜螯合物。
2.根据权利要求I所述的利用肉食加工副产物制备复合肽-铜螯合物的方法，包括以下内容 (1)向原料中加入适量的水，将原料配成质量浓度为10 30%的水溶液，充分混匀至搅拌无阻力，用氢氧化钠溶液调体系PH，调完后加适量动物蛋白水解酶，混匀，恒温酶解得酶解液；其中酶解体系最适PH 7 10，蛋白酶加入量为500 1000U/g底物质量，酶解温度为40 50°C，酶解时间为20h 30h ； (2)将选用的无机铜盐溶于适量的水中形成水溶液，在不断搅拌和适当的温度条件下，根据计算所得投料比，向上述铜离子水溶液中添加相当量的复合肽溶液，继续搅拌反应I 2小时，反应过程中保持体系pH为3. 5 4. 5 ; (3)反应结束后对产品进行离心，分离； (4)分离后反应液调ph为中性，调至适宜温度60 80°C，在搅拌条件下继续反应I 2小时，反应过程保持反应体系pH6. 5 7为最佳，反应结束后对产品进行离心，分离； (5)两步反应产品干燥处理，制得复合肽-铜螯合物成品，其中本发明可选择常用的铜元素无机盐，比如硫酸铜，氯化铜等。
3 根据权利2所述一种复合肽铜元素螯合物的生产方法，该方法工艺中小肽与铜元素投料比是根据铜离子配位特征及小肽检测结果计算得出，更科学准确，所得产品螯合更好。
4.根据权利2所述一种复合肽铜元素螯合物的生产方法，其特征在于通过二步螯合反应，螯合反应充分，且螯合反应后溶液循环利用，螯合反应充分，原料利用率及产品收率闻。
全文摘要
本发明提供一种利用肉食加工副产物制备复合肽-铜螯合物的生产方法及相应的产品复合肽-铜螯合品，本发明提供的复合肽铜螯合物的制备方法包括如下步骤将肉食加工副产物(血粉，羽毛粉等)用蛋白水解酶在一定条件下，酶解得到以小肽为主要成分的酶解液。然后，以酶解液为配体与铜盐溶液中发生螯合反应，控制反应体系温度、pH、反应时间，并首次采用根据铜离子配位特征和小肽检测结果确定投料比的方法，通过二步螯合反应制得螯合更好的产品。所得产品复合肽-铜螯合物能有效被包括反刍动物，禽畜、水产动物等在内的动物高效吸收利用，扩大了这些附带产物的应用范围，提高了其利用率。该制备方法投资少，易于大规模生产。
文档编号A23K1/10GK102754739SQ20121027345
公开日2012年10月31日 申请日期2012年8月3日 优先权日2012年8月3日
发明者刘向伟, 孙培膑, 窦金海, 董书阁, 蔡冬梅, 马立周 申请人:山东和实集团有限公司