一种反刍动物饲料添加剂的包衣材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种反刍动物饲料添加剂的包衣材料，该包衣材料是以苯乙烯、2-乙烯基吡啶和2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱作为原料，以单体摩尔投料比为2.5～4∶2.5～6∶0.5～3合成的三元无规共聚物。通过设计分子结构，合成了一种三元共聚物。通过聚合物中三个单体之间特定的配比以及协同作用，使其具有了对pH敏感、包覆稳定性好、单体残留少、不会损伤遗传物质、且生物相容性好等效果。
【专利说明】
一种反刍动物饲料添加剂的包衣材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于反刍动物饲料添加剂的包衣材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 反刍类动物一般进食时，大部分食物特别是粗饲料，未经充分咀嚼就吞咽进入瘤 胃，经过瘤胃浸泡和软化一段时间后，食物经逆呕重新回到口腔，经过再咀嚼，再次混入唾 液，然后吞咽进入皱胃完成最后的消化。一般而言，瘤胃含有大量的微生物，食物贮存在瘤 胃时经过发酵后营养价值更高，但对于饲喂的营养剂或药物而言，这种特殊的反刍消化现 象，往往会导致营养剂或药物在过瘤胃中损失。如蛋氨酸等一些氨基酸在pH大于或者等 于5. 5的环境时就可以溶解在水中，而瘤胃环境中的pH约等于5. 5且反刍动物会将食物在 瘤胃中保存最长达32小时，这直接导致蛋氨酸等氨基酸在瘤胃中溶解，而不能进入皱胃消 化，降低了营养剂或药物有效利用率，增加了反刍动物的饲喂成本。
[0003] 为了提高反刍动物饲养营养剂或药物的有效利用率，如何使其能在瘤胃环境中稳 定储存32小时以上，并达到最终进入皱胃被动物吸收是各公司以及科学家们的研究重点。 目前采用的方法主要有两大类：一、化学保护法，该方法主要是对氨基酸等营养或者药物进 行一定结构上的改变，如通过羧基官能团酯化等反应，使其能顺利的通过瘤胃环境到达皱 胃。二、物理保护法，该方法主要是使用一些具有生物相容性的材料包覆营养剂或药物形成 一层保护层，该保护层在瘤胃环境中非常稳定，可以包裹营养剂或药物使其不损失。而在皱 胃环境中，该保护层通过逐渐溶解将营养剂或药物释放出来，达到被动物吸收的目的。
[0004] 由于化学保护涉及药物结构的改变，并且每个结构都需要对其毒性、收率、合成方 法等多个方面进行评估，成本很高，采用该方法的产品不多。而物理保护法，由于合成简单， 且具有通用性，一种材料往往可以包覆多种营养剂或药物，因此是目前各公司主要采用的 方法。
[0005] CN95107793. 7公开了一种过瘤胃制剂的保护膜的制备方法。使用共混的高分子材 料调控药物释放的pH范围，从而达到减少药物过瘤胃时的损失。但是这种材料存在pH敏 感范围控制困难，且与药物结合不牢固等问题，导致药物保护效果不明显。美国US3619200 专利报道了使用络蛋白包覆蛋氨酸粉末制成的过瘤胃蛋氨酸。该方法虽然有较好的保护效 果，但包衣材料昂贵，不利于其广泛应用。US4181710进一步报道了使用吡啶衍生物与苯乙 烯共聚得到的高分子材料制备成反刍动物饲料包衣制剂，得到了较好的保护效果。但吡啶 类衍生物单体价格较高，且一般都不稳定，容易被氧化，导致其贮存困难，增加了使用成本。
[0006] 尽管目前合成了一些能够作为物理保护法的饲料包覆共聚物，具有pH敏感范围 窄、在瘤胃中对饲料具有一定的保护等效果，但仍未克服其生物相容性差、包覆稳定性差、 合成材料单体残留很难达到医药用标准等不足；尤其选用丙烯酰胺等单体在进入动物体内 还会与DNA上的鸟嘌呤结合形成加合物，导致基因突变等遗传物质损伤。
【发明内容】
[0007] 为了克服以上缺陷，本发明一个目的是提供一种可用于反刍动物饲料添加剂包衣 材料，通过设计分子结构，合成了一种三元共聚物。通过聚合物中三个单体之间特定的配比 以及协同作用，使其具有了对pH敏感、包覆稳定性好、单体残留少、不会损伤遗传物质、且 生物相容性好等效果。
[0008] 本发明的另外一个目的是提供一种制备该三元共聚物的方法，该方法工艺简单、 具有较高的收率。
[0009] 本发明的技术方案如下：
[0010] -种反会饲料添加剂的包衣材料，该包衣材料是以苯乙稀、2-乙烯基吡啶和2-甲 基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱作为原料、以单体摩尔投料比为2.5~4 : 2.5~6 : 0.5~3 合成的三元无规共聚物，该三元无规共聚物的结构式如下：
[0011]
[0012] 其中，a、b、c分别代表苯乙烯、2-乙烯基吡啶和2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱的 聚合度；该三元无规共聚物的重均分子量为100000-400000。
[0013] 进一步地，该三元无规共聚物的重均分子量为250000-350000。
[0014] -种反会动物饲料添加剂包衣材料的制备方法，苯乙稀、2-乙烯基吡啶和2-甲基 丙烯酰氧乙基磷酰胆碱以摩尔比为2.5~4 : 2.5~6 : 0.5~3投料，引发剂引发，在 50-90°C下反应4-8小时。产品转化达90%以上。
[0015] 本发明采用悬浮聚合方法进行制备，溶剂为水。
[0016] 所述的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或过氧化苯甲酰。
[0017] 进一步地，苯乙烯、2-乙烯基吡啶和2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱以摩尔比为 3~ 4 : 4~5 : 〇.5~1投料。
[0018] 本发明的分子设计机理以及取得的有益效果如下：
[0019] 苯乙稀为疏水和刚性单元，可增加材料的抗潮能力和物理强度；2-乙烯基吡啶单 体含有碱性氨基基团，对pH有很好的响应性，主要起pH响应作用；2-甲基丙烯酰氧乙基 磷酰胆碱（MPC)由于具有非常好的生物性相容性，可有效改善材料最终在生物体中的相容 性。利用这些特性，将这种材料用于反刍动物营养剂或药物的包覆，可有效增加营养剂或药 物等活性物质的保护效果，避免其在反刍动物瘤胃中过早分解而损失。并且该三种单体之 间具有较好的协同作用，其形成的三元无规共聚物的包覆效果并非各种组分效果的简单叠 加。
[0020] 苯乙烯、2-乙烯基吡啶和2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱的不同投料比，决定了共 聚高分子材料中苯乙烯、2-乙烯基吡啶和2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱结构单元的比例。 该结构单元的比例也保证了三元无规共聚物具有良好的对pH敏感、包覆稳定性好、生物相 容性好等效果。
[0021] 此外，由于该材料组分单元及其比例等自身结构的特性，使其能够在pH小于3. 5 的酸性条件下溶解，而在pH大于5. 5条件下不溶解，同时该共聚物结构中具有强极性的官 能团，与饲料中的各种营养剂或药物结合牢固，保证其在反刍动物瘤胃中不流失，增加活性 成分的有效利用。另外通过与2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱共聚，可大幅度提高聚合物材 料的生物相容性，使得营养制剂能很好的抵抗生物体中蛋白等物质的吸附，进一步提高营 养物质的有效利用率。
[0022] 本发明还通过大量试验选择了三元无规共聚物的重均分子量为100000-400000， 此时该三元无规共聚物具有良好的包覆效果以及化学稳定性。
[0023] 该方法合成得到的三元无规共聚物，pH敏感范围在1. 0-3. 0之间，大于pH = 3时 聚合物非常稳定。因此该材料可以在反刍动物的瘤胃中（pH = 5. 0-6. 6)可以很好的保护 饲料等添加剂，而在真胃中（pH< 3)又可以通过溶胀释放饲料等添加剂。由于该三元无规 共聚物具有很好的化学稳定性和生物无毒性，在溶胀完后，会随着动物的排泄系统直接排 出体外，对动物无任何影响。
[0024] 使用该三元无规共聚物包覆蛋氨酸于不同环境下释放量如下：
[0025]
[0026] 经过大量的实验表明，使用该材料包覆营养剂制备成反刍动物的饲料营，不仅减 少营养剂在瘤胃中的损失，从而提高了饲料的有效利用率，同时结构中引入的少量2-甲基 丙烯酰氧乙基磷酰胆碱单体，是一种已被医学上证实具有优异生物相容性的功能单体，作 为共聚单元可大幅提高材料生物相容性，血液相容性，组织相容性，防止包覆物被生物蛋白 等物质吸附，进一步提高营养剂的有效利用率，因此该三元共聚材料相比起传统的二元共 聚材料和其他三元共聚材料具有更好的市场应用前景。
【具体实施方式】 [0027] 实施例1 :
[0028] 苯乙烯、2-乙烯基吡啶和2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱（MPC)摩尔比 2 : 1 : 0.5投料，溶剂为水，AIBN引发，温度65°C下反应5小时，升温85°C熟化1小时。 得到的三元共聚物分子量Mw = 180000,粘度1. 2dl/g，转化率95%。
[0029] 实施例2 :
[0030] 苯乙烯、2-乙烯基吡啶和2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱（MPC)摩尔比 2. 5 : 3 : 1投料，溶剂为水，ABVN引发，温度55°C下反应5小时，升温70°C熟化1小时。 得到的三元共聚物分子量Mw = 260000,粘度2. 3dl/g，转化率97%。
[0031] 实施例3:
[0032] 苯乙烯、2-乙烯基吡啶和2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱（MPC)摩尔比 3 : 6 : 0.5投料，溶剂为水，ΒΡ0引发，温度90°C下反应6小时。得到的三元共聚物分子 量]\^ = 210000，粘度0.8(11/^，转化率92%。
[0033] 实施例4 :
[0034] 苯乙烯、2-乙烯基吡啶和2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱（MPC)摩尔比1 : 1 : 3 投料，溶剂为水，AIBN引发，温度70°C下反应6小时。得到的三元共聚物分子量Mw = 320000,粘度 L6dl/g，转化率 92%。
[0035] 实施例5 :
[0036] 苯乙烯、2-乙烯基吡啶和2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱（MPC)摩尔比 2 : 1 : 0.5投料，溶剂为水，AIBN引发，温度70°C下反应6小时。得到的三元共聚物分子 量]\^ = 310000，粘度1.3(11/^，转化率98%。
[0037] 实施例6 :
[0038] 苯乙烯、2-乙烯基吡啶和2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱（MPC)摩尔比 2 : 3.5 : 1投料，溶剂为水，AIBN引发，温度70°C下反应6小时。得到的三元共聚物分子 量]\^ = 360000，粘度1.5(11/^，转化率96%。
[0039] 实施例7 :
[0040] 苯乙烯、2-乙烯基吡啶和2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱（MPC)摩尔比 1 : 2 : 3 : 0.5投料，溶剂为水，ΒΡ0引发，温度90°C下反应6小时。得到的三元共聚物 分子量Mw = 280000,粘度0. 9dl/g，转化率91 %。
[0041] 实施例8:
[0042] 苯乙烯、2-乙烯基吡啶和2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱（MPC)摩尔比 1 : 2 : 0.5投料，溶剂为水，ΒΡ0引发，温度90°C下反应6小时。得到的三元共聚物分子 量]\^ = 210000，粘度0.7(11/^，转化率90%。
[0043] 实施例9 :
[0044] 苯乙烯、2-乙烯基吡啶和2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱（MPC)摩尔比 2 : 1 : 0.5投料，溶剂为水，AIVB引发，温度50°C下反应6小时。得到的三元共聚物分子 量]\^ = 250000，粘度1.2(11/^，转化率93%。
【主权项】
1. 一种反会动物饲料添加剂的包衣材料，该包衣材料是以苯乙稀、2-乙烯基吡啶和 2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱作为原料、以单体摩尔投料比为2.5~4 : 2.5~6 : 0.5~ 3合成的三元无规共聚物，该三元无规共聚物的结构式如下。其中，a、b、c分别代表苯乙烯、2-乙烯基吡啶和2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱的聚合 度。该三元无规共聚物的重均分子量为100000-400000。2. 根据权利要求1所述的反刍动物饲料添加剂的包衣材料，所述的三元无规共聚物的 重均分子量为250000-350000。3. 根据权利要求1所述的反刍动物饲料添加剂包衣材料的制备方法，苯乙稀、2-乙稀 基吡啶和2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱以摩尔比为2.5~4 : 2.5~6 : 0.5~3投料， 引发剂引发，在50-90°C下反应4-8小时。产品转化达90 %以上。4. 根据权利要求3所述的反刍动物饲料添加剂包衣材料的制备方法，所述的引发剂为 偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或过氧化苯甲酰。5. 根据权利要求3所述的反刍动物饲料添加剂包衣材料的制备方法，苯乙稀、2-乙稀 基吡啶和2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱以摩尔比为3~4 : 4~5 : 0.5~1投料。
【文档编号】C08F220/36GK105884951SQ201410840696
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年12月31日
【发明人】肖楠, 段旭野, 迟灿, 李海卿, 李文超
【申请人】北京大乐成声科技有限公司