氨基酸螯合铁合成工艺及生产应用进展

鲍宏云 许甲平

（上海德邦牧业有限公司，上海201108）

铁元素是血红蛋白、肌红蛋白中不可缺少的成分，如果动物饲料中缺少铁元素，则会引起动物缺铁性贫血。目前，国内一般是采取饲料中添加硫酸亚铁来解决此问题的，但是无机盐形式的添加容易与日粮中的植酸、草酸、单宁和多酚类化合物形成难溶的盐类，降低铁的吸收利用。随着对铁代谢研究的深入,研究者发现,某些氨基酸可以明显促进铁的吸收和利用，这是因为氨基酸螯合铁通过氨基酸的吸收渠道被吸收利用。下面就氨基酸螯合铁的合成工艺的发展概况及应用进展做一简单的概况，为人们能够更加清楚地了解氨基酸螯合铁提供一些帮助。

1 氨基酸螯合铁的概念及作用

氨基酸螯合铁由可溶性铁盐中的一个铁离子同氨基酸按一定的摩尔比以共价键结合而成，1摩尔的铁同1～3(最好是2)摩尔的氨基酸结合，水解氨基酸的平均分子量必须为150左右，生成的螯合物的分子量不得超过800。氨基酸螯合铁的作用主要为：①促进微量元素消化吸收，提高其生物学利用率；②减少对维生素的破坏作用，延长饲料的保质期；③防治疾病，提高动物的抗应激能力。

2 氨基酸螯合铁的研究

氨基酸螯合铁作为新一代微量元素添加剂已经广泛应用到畜禽生产中。在国外，20世纪60年代人们就已经开始微量元素氨基酸络合物的研究，到70年代后期，由美国ALBICON实验室首次以动植物蛋白和铁元素为原料合成了蛋白铁（Iron Proteinase）的复合物，由此开始了氨基酸螯合物的研究和开发。大多数的研究主要集中在生物学效价和实际的应用当中。而在我国，20世纪80年代中期才开始研究微量元素氨基酸螯合物，虽然我国对氨基酸螯合铁的研究起步比较晚，但在今天我国的氨基酸螯合铁的合成工艺已经达到较高的水平。周桂莲(2000)指出,东北农业大学中心实验室与动物营养研究室的科研人员合成并制备了高纯度的微量元素氨基酸螯合铁及其它螯合物单体,并验证了应用效果,具备了批量生产的能力。90年代初,杨文炳等(1991)采用植物蛋白经硫酸水解，制作复合氨基酸，然后与硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）进行螯合反应，从而制出复合氨基酸螯合铁。90年代中期,王佩云等(1994)用植物蛋白(豆饼粉)经水解制得的复合氨基酸与微量元素Cu2+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Zn2+分别螯合成氨基酸螯合物。其中特别说明了铁与3种氨基酸螯合的最佳配比为2。张晓鸣等（1995）通过甘氨酸与硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）经过一系列的溶解、合成、过滤、丙酮处理、结晶、干燥制成了甘氨酸亚铁。并得出在pH值为4时，甘氨酸和Fe2+的摩尔比为1∶1时，可形成甘氨酸铁络合物。此时，主要原料甘氨酸和硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）的利用率最高。钟国清（1996）采用废弃的蛋白质，如动物的毛、发、蹄、角等通过前处理、水解、脱色制成复合氨基酸，而后与铁的无机盐螯合制成复合氨基酸螯合铁。汪芳安等（2001）以氯化亚铁和L-蛋氨酸为原料对食品铁强化剂蛋氨酸亚铁螯合物的合成进行了研究,确定合适的配合反应条件为：以还原铁粉为抗氧化剂、配位体摩尔比2∶1、pH值6.5、反应温度80℃、反应时间4 h,采用有机溶剂沉淀处理并经重结晶纯化的方法制得蛋氨酸亚铁螯合物产品,产品得率为66.8%。秦卫东等（2003）研究了利用脱脂豆粕酶解成复合氨基酸液,与亚铁盐螯合制备复合氨基酸的工艺，并最终得出,豆粕酶解的最佳条件为加酶量(复合蛋白酶)4%、固液比1∶24、pH值8.0、酶解时间16 h；复合氨基酸亚铁螯合的最佳条件为反应温度25℃、反应时间30 min、pH值6.0，氨基酸与亚铁盐的配体摩尔比为2∶1。2005年以后人们对氨基酸螯合铁的合成更为专业，主要集中在甘氨酸铁的合成（李奎等，2006；张晓明等，2006；管海跃，2007；毛玉娥等，2011）。同时，大量的氨基酸螯合铁的生产已投入到工业化生产中，为畜牧业的发展起到了推动性的作用。

3 氨基酸螯合铁的应用

3.1 氨基酸螯合铁在猪生产中的应用

众多研究表明，氨基酸螯合铁可以提高母猪繁殖性能、延长母猪使用年限并且能够预防仔猪贫血、提高仔猪日增重、降低仔猪死亡率和提高仔猪生长速度。许丽等(1994)的研究结果表明，在母猪产前2周至产后3周内补饲甘氨酸螯合铁，仔猪出生后不补充任何铁剂，可获得与肌注右旋糖苷铁相同的增重和预防贫血的效果。徐建雄等(1998)研究表明，在产前母猪日粮中添加蛋氨酸螯合铁后初生仔猪血红蛋白含量均不同程度地提高。黄冠庆等(2002)研究表明，氨基酸螯合铁能提高母猪血红蛋白含量。刘惠芳等（2003）研究结果表明，哺乳母猪和仔猪同时补饲氨基酸螯合铁,显著提高哺乳仔猪断奶窝重和成活率，极显著提高了血清免疫球蛋白IgG水平。郭海涛等(2005)报道，在28日龄断奶仔猪日粮中添加复合氨基酸螯合铁，显著改善仔猪的皮毛感观，使皮肤红润，毛发光泽。此外,还有众多在母猪及断奶仔猪中的试验应用。

3.2 氨基酸螯合铁在鸡生产中的应用

铁是鸡进行正常生理活动所必需的微量元素之一。蛋鸡对铁的摄取主要用于自身和鸡蛋孵化中胚胎生长发育对铁的需求。对于肉仔鸡来说，铁缺乏可导致肉仔鸡增重和饲料报酬降低，胸腺、脾脏和法氏囊等免疫器官不同程度地萎缩，机体抗氧化能力下降。Cao（1996）研究表明，在肉仔鸡日粮中分别添加400、600、800 mg/kg的蛋氨酸螯合铁和硫酸亚铁对试鸡肝脏铁和肾脏铁含量影响显著。郭荣富等（2004）研究表明，在肉鸡日粮中添加200 mg/kg的硫酸亚铁或蛋氨酸铁时可以显著改善血红蛋白合成。马文强（2010）研究表明，在肉鸡日粮中添加120 mg/kg甘氨酸亚铁能提高肉鸡的免疫器官指数，增加血清中免疫球蛋白IgM及IgG的含量，促进T淋巴细胞增殖，增强机体的抗氧化能力，提高机体的免疫力。

3.3 氨基酸螯合铁在反刍动物生产中的应用

在国内关于氨基酸螯合铁对反刍动物的研究很少。国外研究证明，在反刍动物日粮中添加氨基酸螯合铁可以提高其生长性能、酮体品质和免疫能力，而且还能降低奶牛的体细胞数量及乳房炎发病率。

4 氨基酸螯合铁的应用前景

氨基酸螯合铁作为第三代微量元素添加剂，尽管氨基酸螯合铁的研究和应用取得了很大的进展，但由于价格过高、氨基酸螯合铁的螯合率测定困难等，使得氨基酸螯合铁的应用远没有普及。为促进其大范围的推广和应用，应该进一步简化生产工艺，降低生产成本。氨基酸螯合铁必将广泛地应用于养殖业中。

[1] 杨文炳,姚芬英.复合氨基铁合成及其螯合反应研究[J].化学通报,1991（1）：46-47.

[2] 王佩云,周世臣,李凤瑞,等.氨基酸、微量元素螯合反应及检测方法研究[J].中国饲料,1994(3)：14-16.

[3] 张晓鸣,杜宣利.甘氨酸亚铁络合物合成工艺的研究[J].饲料工业,1995,16（10）：9-11.

[4] 钟国清.第三代微量元素添加剂的研究进展[J].饲料工业,1996(2)：23-26.

[5] 汪芳安,黄泽元,王海滨,等.蛋氨酸亚铁螯合物的合成及表征[J].湖北化工,2001(4)：17-19.

[6] 秦卫东,吕兆启,涂宝军.复合氨基酸亚铁的制备研究[J].中国食品添加剂,2003(6)：42-45.

[7] 李奎,洪作鹏.甘氨酸亚铁的合成和结构表征[J].饲料广角,2006(9)：33-35.

[8] 毛玉娥,雷克林.甘氨酸亚铁制备及热化学性质研究[J].襄樊学院学报,2011(8)：28-31.

[9] 张晓鸣,徐静.甘氨酸亚铁在强化米粉中的应用研究[J].食品与机械,2006(5)：9-12.

[10] 管海跃.甘氨酸微量元素螯合物的合成与表征研究[D].浙江大学，2007.

[11] 郭海涛，王之盛，周安国.有机铁添加剂对断奶仔猪皮毛感观和血液指标的影响[J].饲料广角，2005(8)：20-22.

[12] 许丽,张永根,韩友文,等.甘氨酸螯合铁预防仔猪贫血效果的研究[J].饲料博览,1994(6):3-5.

[13] 徐建雄,俞沛初,李家铨,等.母猪饲粮中添加蛋氨酸铁螯合物对预防仔猪贫血的影响[J].动物营养学报，1998,10(1)：44-49.

[14] 黄冠庆，黄晓亮，王澜莲，等.“母仔铁”对母猪及仔猪血铁水平与生产性能的影响[J].广东饲料，2002，11(3):20-22.

[15] 刘惠芳，周安国，王之盛，等.氨基酸螯合铁对哺乳仔猪生产性能的影响[J].中国饲料，2003(23)：16-17，20.

[16] 郭荣富,陈克嶙,张曦,等.肉鸡蛋氨酸铁生物利用率试验研究[J].中国家禽学报，2004(8)：93-95.

[17] 马文强.甘氨酸亚铁螯合物的肠道吸收特点及其生物学效应研究[D].浙江大学,2010.