一种氨基酸复合微量元素螯合物及其制备方法与流程

本发明涉及饲料添加剂技术领域，特别涉及一种氨基酸复合微量元素螯合物及其制备方法。

背景技术：

铁、锌、铜、锰等是动物体生长必需的微量元素，饲料中多以无机盐的形式添加这些微量元素，促进动物的健康生长，但饲料中添加过多的无机微量元素，会造成高添加量低利用率，并随粪便排出，对环境造成污染；通过螯合技术将无机微量元素转变为有机微量元素可以提高微量元素的利用率，但目前常用的微量元素螯合技术大多采用将氨基酸与一种微量元素进行螯合，形成单一的微量元素螯合产品，如蛋氨酸锌，甘氨酸亚铁等，这些单一的螯合技术虽然使微量元素的利用率有了一定的提高，但这些产品添加在饲料中成本过高，不利于有机微量元素的在动物中的应用。

公开号为cn102666401a公开一种鱼蛋白水解螯合物制备方法，其制备过程为：以带鱼下脚料为蛋白来源，经过前处理，加入复合酶水解，多肽螯合修饰同时具有抗菌、抗氧化和铁强化作用的鱼蛋白水解螯合物。虽然采用复合酶，作用时间短，蛋白来源为带鱼下脚料其残渣过大，增加处理工序，导致成本上升，并且以多肽进行螯合，其中的多肽有二肽、三肽、多肽，由于采用的是易被氧化的氯化亚铁为微量元素来源，造成螯合不稳定，螯合率低，螯合微量元素含量低等现象。

技术实现要素：

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种能提高铜、铁、锌、锰、铬元素的利用率，减少重金属对环境污染的氨基酸复合微量元素螯合物；本发明还提供了一种制备该氨基酸复合微量元素螯合物的制备方法，所述制备方法具有可极大的提高微量元素的螯合效率，降低有机微量元素的使用成本的优点。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种氨基酸复合微量元素螯合物，所述氨基酸复合微量元素螯合物的各原料重量份数比为：动物蛋白30-50份，酶制剂2-9份，酸度调节剂1-3份，微量元素10-20份，载体10-20份。

本发明通过各种原料的合理配比及各原料间的协同增效作用使得制备出来的氨基酸复合微量元素螯合物水溶性好，利于被动物消化吸收，生物利用率高。

进一步的，所述动物蛋白为血浆蛋白、血球蛋白中的一种或两种；所述酶制剂为碱性蛋白酶、中性蛋白酶、风味蛋白酶及胰蛋白酶中的任意一种或两种以上组合；所述酸度调节剂为柠檬酸、碳酸钠、苹果酸、柠檬酸钠中的一种或两种。

进一步的，所述微量元素为硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸铜、硫酸锰中的两种或多种。

进一步的，所述载体为二氧化硅、沸石粉、滑石粉中的一种或多种。

本发明还提供了一种制备所述氨基酸复合微量元素螯合物的制备方法，包括以下几个步骤：

a、按上述原料配比分别称取动物蛋白，酶制剂，酸度调节剂，微量元素及载体备用；

b、将动物蛋白、酶制剂及水放入反应釜中进行水解反应得到溶液a，然后进行灭酶处理，之后降至常温并用酸度调节剂调节ph值，然后采用生物膜过滤，最后使用低温浓缩方法制得氨基酸溶液；

c、将步骤b得到的氨基酸溶液进行加热并添加微量元素进行螯合反应得到溶液b，之后加入无水乙醇过滤得到沉淀物，然后用无水甲醇对沉淀物进行洗脱，之后进行干燥，最后加入载体混合均匀得到最终产物；

d、将步骤c中过滤后的滤液蒸馏回流提纯无水乙醇；将洗脱后的洗脱液蒸馏回流提纯无水甲醇。

本发明的制备方法通过复合酶制剂多重水解技术，提高了动物蛋白的水解度和游离氨基酸含量，特别是螯合技术工艺中采用了两种有机溶剂沉淀法，通过沉淀螯合物的同时并进行游离金属离子的洗脱，制备出高螯合率的氨基酸复合微量元素螯合物，并且有机溶剂可进行蒸馏回流提纯收集后使用，不会造成污染，具有很大的技术优势；另外减少了饲料中微量元素的用量；通过有机溶剂沉淀和洗脱便于对氨基酸复合微量元素螯合物进行干燥，采用载体稀释流动性好，不易吸潮，便于饲料混合均匀。

进一步的，所述步骤b中水解温度为40-60℃，水解时间为4-12h，灭酶处理温度为90-100℃，所述调节后的ph值为3-7；提高了动物蛋白酶的水解率，保证了动物蛋白能被充分的水解，灭酶温度设置在90-100℃，保证能完全消灭酶的活性，调节后的ph值设置为3-7，为后续的螯合反应提高了良好的反应环境，利于后续螯合反应的进行。

进一步的，所述步骤c中螯合反应温度为60-90℃，反应时间为0.5-3h；所述无水乙醇与溶液b的体积比为1:1，所述无水甲醇与沉淀物的质量比为1:2；螯合反应温度设置为60-90℃，反应时间设置为0.5-3h，能对螯合反应后的螯合率起到一协同增效作用，保证了螯合反应后产物具有较高的螯合率，所述无水甲醇与沉淀物的质量比为1:2，能够充分洗脱沉淀物中的游离金属离子。

进一步的，所述步骤b中水解温度为48℃，水解时间为8h，灭酶处理温度为95℃，所述调节后的ph值为5；所述步骤c中螯合反应温度为70℃，反应时间为2.5h；经无数次试验验证，只有当上述的各反应因素取其相对应的值时，对螯合反应的螯合率产生协同增效作用最好，使得螯合反应的产物具有最好的螯合率。

进一步的，所述反应釜包括釜体、设于所述釜体上的釜盖、设于所述釜体内的料仓及设于所述釜盖上的搅拌装置，所述料仓底壁设有第一倾斜面，所述第一倾斜面上设有出料口，所述釜体内设有与所述出料口相配合的封堵组件；料仓的设置可在釜体内温度未达到水解温度之前，将动物蛋白和酶制剂分隔开，进而防止动物蛋白和酶制剂在到达水解温度之前发生其他反应而产生其他反应产物，保证了水解产物的纯度，另外动物蛋白和酶制剂是分别加热的，升温速度快，且当两者都达到水解温度时才混合在一起，保证了水解效果。

进一步的，所述封堵组件包括设于所述釜体内壁上固定件、设于所述固定件内的活动腔、与所述活动腔相连通的容纳腔、可于所述活动腔内移动的活塞及设于所述活塞与活动腔内壁之间的复位件；所述活塞与活动腔内壁密封连接，所述活塞上连接有一与所述出料口相配合的封堵件；所述活塞有活动腔内壁之间灌装有石蜡，且该石蜡的熔点和水解温度相同，当釜体内温度未升至水解温度时，石蜡处于固态，此时石蜡对活塞有一支撑作用，使得封堵件将出料口封堵住，当温度升至水解温度时，石蜡发生融化，封堵件在料仓内酶制剂的挤压作用下推动活塞移动，进而出料口开启，酶制剂从出料口中落入釜体内部进而与动物蛋白发生水解反应。

综上所述，本发明公开的氨基酸复合微量元素螯合物通过动物蛋白水解技术和微量元素螯合技术制备，提高了畜禽对微量元素的吸收利用率，减少了金属元素对环境的污染，同时显著降低畜禽饲料中微量元素使用成本。

附图说明

图1为本发明的反应釜结构示意图。

图2为图1中a处放大图。

图3为图2中c处放大图。

图4为图1中b处放大图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

实施例1：

生产100kg氨基酸复合微量元素螯合物，包含以下步骤：

(1)称取动物蛋白40kg，酶制剂7kg，酸度调节剂3kg，微量元素30kg，载体20kg，备用，具体的，所述动物蛋白为血浆蛋白、血球蛋白中的一种或两种血，于本实施例中所述动物蛋白为浆蛋白粉；所述酶制剂为碱性蛋白酶、中性蛋白酶、风味蛋白酶及胰蛋白酶中的任意一种或两种以上组合，于本实施例中所述7kg酶制剂包括胰蛋白酶0.5kg、中性蛋白酶3.5kg及碱性蛋白酶3kg；所述酸度调节剂为柠檬酸、碳酸钠、苹果酸、柠檬酸钠中的一种或两种，于本实施例中所述酸度调节剂为碳酸钠；所述微量元素为硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸铜、硫酸锰中的两种或多种，于本实施例中所述30kg微量元素包括25kg一水硫酸亚铁和5kg五水硫酸铜；所述载体为二氧化硅、沸石粉、滑石粉中的一种或多种，于本实施例中所述载体为二氧化硅；

(2)将血浆蛋白粉、水及复合酶制剂放入反应釜中进行加热并发生水解反应后得到溶液a,水解反应时间控制为10h；

(3)将步骤(2)中溶液a加热到92℃进行灭酶处理，处理时间设置为15min，冷却至常温后向其中投入碳酸钠调节ph值至6.5，之后再对其使用生物膜进行过滤除去蛋白质大分子及多肽类；

(4)将步骤(3)中过滤后得到的滤液进行低温浓缩处理得到水解度85％以上的氨基酸液，然后将其加热至60℃后投入一水硫酸亚铁和五水硫酸铜进行螯合反应得到溶液b，反应时间为2h；

(5)向溶液b中加入无水乙醇后进行过滤得到沉淀物，先用无水甲醇洗脱沉淀物中的游离金属离子，然后进行干燥，干燥后与二氧化硅进行混合均匀，即得到氨基酸复合微量元素螯合物，具体的，所述无水乙醇与溶液b的体积比1:1，无水甲醇与沉淀物的质量比1:2。

具体的，所述步骤(2)中水和动物蛋白的质量比为5:1，具体的，所述反应釜结构如图1-4所示，反应釜包括釜体1、釜盖2、料仓3及搅拌装置4，所述釜体壁上安装有加热装置，比如电热丝等(具体的，所述加热装置及其工作原理都为现有技术，在此不做赘述)，所述釜盖可密封安装在釜体上，所述釜盖上设有第一进料口21，所述料仓上部设有开口，该料仓的侧边与釜体1内壁焊接在一起，所述搅拌装置4包括设置在釜盖上的第一电机41、第二电机42、与第一电机转轴固连的第一搅拌轴43及与第二电机固连的第二搅拌轴44，所述第一搅拌轴和第二搅拌轴上分别设有搅拌叶片，当釜盖安装在釜体上时，第一搅拌轴能伸入至釜体内部，第二搅拌轴能伸入至料仓内部，釜体侧壁上设有连通料仓的第二进料口11，所述釜体侧壁上还设有出料口12，所述料仓底壁设有第一倾斜面，该第一倾斜面上设有出料口31，所述釜体1内设有与所述出料口31相配合的封堵组件5。

具体的，所述封堵组件5包括固定件6、活动腔61、与所述活动腔相连通的容纳腔62、活塞7及复位件8；所述固定件为一焊接在釜体内壁上的金属块，所述活动腔为圆柱形结构且沿水平方向设置在所述固定件上，活动腔的左端设有开口，所述容纳腔设置在活动腔右端并沿竖直向上的方向设置，所述活塞与活动腔内壁密封连接并可在活动腔内左右移动，具体的，所述外壁上设有圆环形凹槽，所述凹槽内安置有环状橡胶圈，所述复位件包括一压缩弹簧81和包裹在该压缩弹簧外的防护套82，所述防护套82由橡胶材料制成，具有较好的弹性，防护套的左端和活塞的左端固连，右端与活动腔的右侧壁固连，所述活塞左端与活动腔内壁之间的区域内设有石蜡，该石蜡的熔点和水解温度相同都为48℃，所述活塞7右端固连有一封堵件9，具体的，所述封堵件由橡胶制成，该封堵件上设有与所述第一倾斜面相配合的第二倾斜面，常温时，封堵件上的第二倾斜面和第一倾面紧密贴合在一起进而将料仓的出料口进行关闭，此时，石蜡处于固态，所述石蜡能对活塞起到支撑作用，防止活塞向活动腔内移动，为了进一步增强封堵件对出料口的封堵作用，在所述第二倾斜面上设有环形凸起91，所述第一倾斜面上设有与所述第二倾斜面相配合的凹槽32，当第二倾斜面和第一倾面紧密贴合，凸起能卡入凹槽内，进一步增强了封堵件对出料口的封堵作用。

为了增强防护套、弹簧与活动腔内壁之间的连接强度，在所述活动腔61内壁上设有第一圆柱形凸起63，该第一圆柱形凸起的侧壁上设有第一环状凹槽64，该第一环状凹槽内壁上设有一圈第一齿槽641，所述防护套82套设在该第一圆柱形凸起外，并通过强力胶水粘接在第一环状凹槽内，由于第一环状凹槽的内壁上设有一圈绕该第一环状凹槽内壁设置的第一齿槽，所以胶水能被容纳在第一齿槽内，从而使的防护套与第一圆柱形凸起粘接的更牢固，优选的，该第一环状凹槽内还安置有一卡环9，通过卡环9使得防护套82能被牢固的固定在卡环9和环状凹槽64底壁之间；另外第一圆柱形凸起63上设置有一供所述弹簧81穿过的通孔，通过通孔的设置使得弹簧能更牢固的连接在第一圆柱形凸起上。

同样的，为了增强防护套82、弹簧81与活塞7之间的连接强度，在所述活塞左端设有另一第二圆柱形凸起71，该第一圆柱形凸起的侧壁上设有第二环状凹槽72，该第二环状凹槽内壁上设有一圈第二齿槽721，所述防护套82套设在该第二圆柱形凸起外，并通过强力胶水粘接在第二环状凹槽内，由于第二环状凹槽的内壁上设有一圈绕该第二环状凹槽内壁设置的第二齿槽，所以胶水能被容纳在第二齿槽内，从而使的防护套与第二圆柱形凸起粘接的更牢固，优选的，该第二环状凹槽内还安置有一卡环9，通过卡环9使得防护套82能被牢固的固定在卡环9和第二环状凹槽72底壁之间；另外第二圆柱形凸起上设置有一供所述弹簧81穿过的通孔，通过通孔的设置使得弹簧能更牢固的连接在第二圆柱形凸起上。

具体的，在进行水解反应前，将动物蛋白和水直接通过第一进料口装入釜体内，将酶制剂从第二进料口装入到料仓内，由于此时石蜡为固态，故封堵件在石蜡的支撑作用下能将出料口进行封堵，随着反应釜内的温度不断升高，当温度升到水解温度时，石蜡发生融化，此时封堵件在料仓内酶制剂的挤压力作用下向右推动活塞，进而活塞向右挤压石蜡溶液，出料口打开，酶制剂掉落进动物蛋白的水溶液中发生水解反应，当料仓内的酶制剂全部掉落时，封堵件在压缩弹簧的作用下再次将出料口进行关闭，另外当釜体内的温度下降至石蜡熔点以下时，石蜡再次凝固并对活塞起到稳定的支撑作用。

进一步的，可将步骤5中过滤后的滤液蒸馏回流提纯无水乙醇；将洗脱后的洗脱液蒸馏回流得到无水甲醇，进而实现原料的循环利用。

实施例2：

生产100kg氨基酸复合微量元素螯合物，包含以下步骤：

(1)称取动物蛋白粉35kg，酶制剂6kg，微量元素35kg，酸度调节剂2kg，载体22kg，备用，具体的，所述动物蛋白粉为血浆蛋白粉，所述酶制剂6kg包括胰蛋白酶0.5kg、中性蛋白酶3kg及碱性蛋白酶2.5kg，所述酸度调节剂为碳酸钠，所述微量元素35kg包括七水硫酸亚铁19kg、一水硫酸铜2kg、一水硫酸锰5kg及一水硫酸锌9kg，所述载体为二氧化硅；

(2)将血浆蛋白粉、水及复合酶制剂放入反应釜中进行加热并发生水解反应后得到溶液a,水解温度为48℃，水解反应时间控制为8h，所述血浆蛋白粉和水的质量比为1:5；所述反应釜的结构与实施例1中的结构相同，故不再赘述；

(3)将步骤(2)中溶液a加热到95℃进行灭酶处理，处理时间设置为20min，冷却至常温后向其中投入碳酸钠调节ph值至5，之后再对其使用生物膜进行过滤除去蛋白质大分子及多肽类；

(4)将步骤(3)中过滤后得到的滤液进行低温浓缩处理得到水解度85％以上的氨基酸液，然后将其加热至70℃后投入七水硫酸亚铁、一水硫酸铜、一水硫酸锰、一水硫酸锌进行螯合反应得到溶液b，反应时间为2.5h；

(5)向溶液b中加入无水乙醇后进行过滤得到沉淀物，先用无水甲醇洗脱沉淀物中的游离金属离子，然后进行干燥，干燥后与二氧化硅进行混合均匀，即得到氨基酸复合微量元素螯合物，具体的，所述无水乙醇与溶液b的体积比1:1，无水甲醇与沉淀物的质量比1:2。

实施例3：

生产100kg氨基酸复合微量元素螯合物，包含以下步骤：

(1)称取动物蛋白粉38kg，酶制剂5kg，微量元素28kg，酸度调节剂1.5kg，载体27.5kg，备用，具体的，所述动物蛋白粉为血浆蛋白粉，所述酶制剂5kg包括胰蛋白酶1kg和碱性蛋白酶4kg，所述酸度调节剂为碳酸钠，所述微量元素28kg包括一水硫酸亚铁16kg，一水硫酸锌12kg，所述载体为二氧化硅；

(2)将血浆蛋白粉、水及复合酶制剂放入反应釜中进行加热并发生水解反应后得到溶液a,水解反应时间控制为6h，所述血浆蛋白粉和水的质量比为1:5，所述反应釜的结构和实施例1中的结构相同，故不再赘述；

(3)将步骤(2)中溶液a加热到92℃进行灭酶处理，处理时间设置为18min，冷却至常温后向其中投入碳酸钠调节ph值至3.5，之后再对其使用生物膜进行过滤除去蛋白质大分子及多肽类；

(4)将步骤(3)中过滤后得到的滤液进行低温浓缩处理得到水解度85％以上的氨基酸液，然后将其加热至80℃后投入一水硫酸亚铁和一水硫酸锌进行螯合反应得到溶液b，反应时间为1h；

(5)向溶液b中加入无水乙醇后进行过滤得到沉淀物，先用无水甲醇洗脱沉淀物中的游离金属离子，然后进行干燥，干燥后与二氧化硅进行混合均匀，即得到氨基酸复合微量元素螯合物，具体的，所述无水乙醇与溶液b的体积比1:1，无水甲醇与沉淀物的质量比1:2。

实施例中水解度及螯合率的计算方法：

水解度：水解液中，氨基氮*水解液体积/总氮*蛋白质量的比例

螯合率：氨基酸复合微量元素螯合物中

(总金属离子含量-游离金属离子)/总金属离子的比值

表1三组实施例中的蛋白水解度结果

结果说明采用复合酶进行水解效果比较明显。水解度达到了85％以上。

表2三组实例中的螯合率结果

实验结论：采用乙醇沉淀法，再用甲醇洗脱，可以将不参与螯合的游离金属离子分离开，从而得到高螯合率的氨基酸复合微量元素螯合物。其结果是螯合率90％以上。

氨基酸复合微量元素应用效果

选用360头体重17.5kg左右的杜长大三元杂交猪，按体重相近、公母各半的原则，随机分成3组：无机微量元素组、市售单一有机微量元素组，本发明复合有机微量元素组，每组4个重复，每个重复20头猪。无机组仔猪日粮中添加市售的无机微量元素(cuso4·5h2o、feso4·h2o、znso4·h2o、mnso4·h2o、na2seo3和ki)，其中每千克全价日粮中含无机微量元素的量为cu200mg、fe200mg、zn150mg、mn70mg、se0.2mg、i0.3mg，市售单一有机微量元素组采用从市场购买的甘氨酸亚铁、蛋氨酸锌、蛋氨酸铜、甘氨酸锰等按一定比例进行复配，同时添加na2seo3和ki，本发明的氨基酸复合微元素组添加本发明实施例二的方法生产的氨基酸复合微元素，并添加na2seo3和ki，市售单一有机微量元素组和本发明氨基酸复合微元素组均每千克全价日粮中含微量元素的量为cu100mg、fe100mg、zn75mg、mn35mg、se0.1mg、i0.15mg，试验期28天。测定生产性能及相关血液指标，比较有机微量元素与无机微量元素的作用效果，分别于试验的第一天和最后一天早上8:00空腹称重，根据初重和末重计算平均日增重。每周计算各重复组的采食量，计算日平均采食量；根据试验期间体增重和耗料，计算料肉比。

试验结果如下：

表3有机和无机微量元素对猪生长性能的影响

表3的结果表明：市售单一有机微量元素组和本发明的复合有机微量元素组生长性能与无机微量元素组无显著差异，而且略好于无机微量元素组，但微量元素的用量减少了50％，表明有机微量元素吸收利用率显著高于无机微量元素。市售单一有机微量元素组虽然吸收率优于无机微量元素，但由于采用了多种单一元素混合，其成本远高于本发明的氨基酸复合有机微量元素，因此性价比高，本发明氨基酸复合有机量元素具有具的利用率高、价值适宜的特点，因此具有广阔的应用前景。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。