甘氨酸亞鐵的合成方法及應(yīng)用

甘氨酸亞鐵的合成方法及應(yīng)用（總

7頁）--本頁僅作為文檔封面，使用時(shí)請(qǐng)直接刪除即可----內(nèi)頁可以根據(jù)需求調(diào)整合適字體及大小-甘氨酸亞鐵的合成方法及應(yīng)用XXX（XXX大學(xué),材料科學(xué)與工程學(xué)院,綿陽621010）摘要：本文介紹了甘氨酸亞鐵的作用，幫助人們進(jìn)一步了解甘氨酸亞鐵的用途；總結(jié)了其合成方法和近年來的研究進(jìn)展，對(duì)復(fù)分解法、直接配位法、室溫固相法等方法制備甘氨酸亞鐵做了總結(jié)與評(píng)述。介紹了甘氨酸亞鐵的應(yīng)用并對(duì)今后甘氨酸亞鐵的發(fā)展做出了展望。關(guān)鍵詞：甘氨酸亞鐵；合成；應(yīng)用中圖分類號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000-6631（2012）TheSyntheticMethodsandtheApplicationofFerrousGlycin-ateWXXZhang（FacultyofMaterialsScienceandEngineering,xxxUniversityofScienceand

Technology,Mianyang,621010,China）Abstract:ThepaperintroducedthefunctionofFerrousGlycin-ate,andhelppeoplelearnmoreabouttheapplication;SummarizedthesynthesismethodsandtheadvancedapplicationofFerrousGlycin-ate.Thesyntheticmethodssuchasmultipledecomposedmethod,collocationmethodandroomtemperaturesolid-statereactionsoonwerereviewed.TheapplicationofFerrousGlycin-atewereintroduced.ThedevelopmenthenceforthofFerrousGlycin-atewasdescribedtoo.Keywords:FerrousGlycin-ate;Synthesis;Application甘氨酸亞鐵［Fe（Gly）］為一種氨基酸螯合物，鐵是血紅蛋白、肌紅蛋白、多種酶系的主要成份，在體內(nèi)起著營養(yǎng)、免疫的重要作用。甘氨酸亞鐵是營養(yǎng)性飼料添加劑，在飼料中為防治動(dòng)物貧血癥、獲得最佳免疫水平、健康生長提供了一條高效、安全、簡便的途徑。與第一代（無機(jī)酸鐵鹽）和第二代（有機(jī)酸鐵鹽）相比，甘氨酸亞鐵具有穩(wěn)定性好，易吸收，無鐵腥味，無胃腸刺激，無毒副作用，生物利用率高等特點(diǎn)，是最新一代補(bǔ)鐵添加劑，能為畜禽同時(shí)補(bǔ)充鐵和甘氨酸，提高動(dòng)物適口性。人體和動(dòng)物體制造血紅素、肌紅蛋白和細(xì)胞色素都必須依賴鐵，鐵與人體和動(dòng)物體內(nèi)造血、攜氧和產(chǎn)能等過程有直接關(guān)系。鐵元素是人體和動(dòng)物體所必需的微量元素之一，如果缺乏，則會(huì)引起缺鐵性貧血。甘氨酸是氨基酸中分子量最小的一種氨基酸，因而甘氨酸螯合鐵更容易被人和動(dòng)物體吸收、利用。甘氨酸螯合鐵不僅具有腸道吸收的最佳分子結(jié)構(gòu)，而且還提供了造血和攜鐵所必需的甘氨酸。因此，甘氨酸亞鐵是比較優(yōu)良的補(bǔ)鐵的化合物。由于甘氨酸亞鐵是一種螯合物，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，難以確定，通過查閱文獻(xiàn)［1，］得知其結(jié)構(gòu)可能如下：（NHCHCOO）Fe.2HOH.n圖1甘氨酸亞鐵的可能結(jié)構(gòu)properstructureofFerrousGlycin-ate用Perkin-Elmer2400型元素分析儀，對(duì)甘氨酸亞鐵中的元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行分析測定，得出下表：表1甘氨酸亞鐵的元素質(zhì)量分布TableelementsmassfractionofFerrousGlycin-ate元素 Fe C H N質(zhì)量分?jǐn)?shù)甘氨酸亞鐵的合成與表征現(xiàn)如今，甘氨酸亞鐵的合成主要方法有復(fù)分解法、直接配位法、室溫固相法等。而其表征本文介紹紅外光譜法及紫外光譜法甘氨酸亞鐵的合成復(fù)分解法該方法提供了一種在水介質(zhì)中，通過以甘氨酸鈣螯合物與硫酸亞鐵，或以甘氨酸亞鐵硫酸鹽螯合物與鈣的氫氧化物或氧化物等4種復(fù)分解反應(yīng)途徑制備甘氨酸亞鐵螯合物，反應(yīng)中同時(shí)加人穩(wěn)定劑或替代鐵粉還原劑，使制得的產(chǎn)品中總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%~27%，亞鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%—27%，亞鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%—25%，產(chǎn)物中含有較少的硫酸根離子。該方法具有能以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)，反應(yīng)產(chǎn)物易分離等特點(diǎn)，操作工藝簡單，成本低廉，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。直接配位法此方法采用直接配位法及有機(jī)溶劑萃取法，以亞鐵鹽和甘氨酸為原料，在的水浴中反應(yīng)合成甘氨酸螯合鐵。甘氨酸含量測定：凱氏定氮法［2，］甘氨酸螯合鐵中，只有甘氨酸是惟一的氮源，因此，用凱氏定氮法測定甘氨酸含量，方法簡單，結(jié)果準(zhǔn)確。甘氨酸螯合鐵的測定曾嘗試用高效液相色譜法，但是，流動(dòng)相溶液以及洗脫過程可能會(huì)使甘氨酸螯合鐵分解?？傝F含量測定：鄰菲羅啉比色法（測定鐵時(shí)要對(duì)樣品用酸處理）。亞鐵含量測定：硫氰酸鹽分離，鄰菲羅啉比色法。水分測定：恒重法螯合物可在有機(jī)溶劑中沉淀析出，如果選擇適當(dāng)?shù)蔫F源可以使游離金屬離子溶于有機(jī)溶劑，就可以使螯合鐵和游離鐵分離，為進(jìn)一步的提純和檢測提供可能．常見的亞鐵鹽有硫酸亞鐵和氯化亞鐵。不同配位比對(duì)甘氨酸亞鐵的生成有著不同的作業(yè)，配位比即配位體與金屬離子的摩爾數(shù)之比．它是影響金屬離子與氨基酸配位反應(yīng)的一個(gè)重要因素，配位比太小，不能形成穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，配合物不穩(wěn)定；配位比太大，會(huì)造成氨基酸的浪費(fèi)，不經(jīng)濟(jì)．因此，我們應(yīng)研究能達(dá)到一定螯合程度的最小配位比，既保證產(chǎn)品成本，又能充分利用氨基酸，降低產(chǎn)品成本，使其能用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。室溫固相法室溫固相法合成甘氨酸亞鐵是新興的合成方法,比起液相反應(yīng)可以簡化工藝。固相反應(yīng)不僅不用使用溶劑，可以減少對(duì)環(huán)境的污染，而且反應(yīng)選擇性高，副反應(yīng)少。目前,氨基酸微量元素螯合物的合成主要通過液相方法,它存在合成時(shí)間長,成本高,需要大量的堿液中和螯合時(shí)產(chǎn)生的氫離子,生成大量鹽類等副產(chǎn)物,存在廢液污染,純化工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)。而室溫固相法剛好克服了這一缺點(diǎn)，使其能廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。室溫固相化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生起始于兩個(gè)反應(yīng)物固體界面的分子接觸，接著發(fā)生化學(xué)作用，生成產(chǎn)物分子。反應(yīng)物含有結(jié)晶水，在機(jī)械力作用（研磨）下，此時(shí)反應(yīng)物內(nèi)部或表層的結(jié)晶水可在反應(yīng)物界面形成一層液膜，形成微表面液相區(qū)，這可以大大加快反應(yīng)的進(jìn)行。室溫固相反應(yīng)最大的特點(diǎn)在于反應(yīng)溫度降至室溫或近室溫，因而具有便于操作和控制的優(yōu)點(diǎn)。此外還有不使用溶劑、高選擇性、高產(chǎn)率、污染少、節(jié)省能源、合成工藝簡單等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)符合當(dāng)今社會(huì)綠色化學(xué)發(fā)展的要求，因而越來越受到人們的歡迎。甘氨酸亞鐵的表征紅外光譜3000 2000 1500 1000 500圖3000 2000 1500 1000 500圖2甘氨酸紅外光譜theinfraredspectroscopyofglycine1OO959Q85旳7570656055504540353025201004000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500圖3甘氨酸亞鐵紅外光譜theinfraredspectroscopyofFerrousGlycin-ate由圖中可以看出:甘氨酸的紅外光譜在2600?3100cm-】有較強(qiáng)寬譜帶，這是NH3+的特征吸收峰，而甘氨酸亞鐵的紅外光譜中無此吸收峰，說明甘氨酸亞鐵中沒有游離的nh3+,同時(shí)，甘氨酸在2100cm-1處有一個(gè)較強(qiáng)的吸收峰，這是A—氨基酸的特征吸收峰，而甘氨酸亞鐵中無此吸收峰。因此可以確定甘氨酸亞鐵中沒有游離的甘氨酸存在，由此可在實(shí)驗(yàn)中表征甘氨酸亞鐵的產(chǎn)生。紫外光譜圖4甘氨酸亞鐵紫外光譜Fig4theultravioletspectrum(UV)ofFerrousGlycin-ate以二次水為溶劑，配置一定濃度的樣品，用UV2762紫外光譜儀先進(jìn)行全程掃描，再在200-400nm波長范圍內(nèi)掃描，結(jié)果如圖4所示。由圖4可見，甘氨酸亞鐵在200nm處有一紫外吸收峰，而甘氨酸沒有紫外吸收峰。這可能是由于鐵原子發(fā)生電荷躍遷，即鐵原子4s軌道上的1個(gè)電子首先激發(fā)躍遷到了4p軌道上，然后進(jìn)行sp3d2雜化，使波長發(fā)生了變化，從而說明有絡(luò)合物甘氨酸亞鐵形成。甘氨酸亞鐵的應(yīng)用鐵是人體必需微量元素之一,是維持機(jī)體某些特殊功能的重要成分。缺鐵使血紅蛋白的合成減少而導(dǎo)致貧血，稱為缺鐵性貧血(IDA)[3U內(nèi)已有東北農(nóng)業(yè)大學(xué)的滕冰、韓友文等人研究了氨基酸微量元素螯合物作為飼料添加劑,在動(dòng)物飼養(yǎng)中顯著提高了微量元素在小腸內(nèi)的吸收,提高其生物學(xué)效價(jià)。甘氨酸亞鐵是一種螯合物,與其它補(bǔ)鐵強(qiáng)化劑相比較具有適口性好、副作用小、吸收率高的特點(diǎn),容易被人體吸收,是一種較理想的鐵營養(yǎng)強(qiáng)化劑,對(duì)防止鐵營養(yǎng)缺乏,增進(jìn)健康具有重要意義。甘氨酸亞鐵的作用機(jī)制血紅素，是血紅蛋白分子上的主要穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，是血紅蛋白、肌紅蛋白等的輔基。其核心是亞鐵離子，具有攜氧能力，維持人體各器官正常工作。而人體血液中血紅蛋白的濃度低于患者同年齡組、同性別和同地區(qū)的正常標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，即為貧血，因此血紅素的合成對(duì)人體健康來說有著重要作用。合成血紅素中最關(guān)鍵的一環(huán)是合成血紅素所需要的催化劑 酶，ALA(o—Aminolaevulinicacid)合成酶是血紅素合成酶系中的限速酶，血紅素對(duì)此酶有反饋抑制作用。研究表明Hi，當(dāng)亞鐵血紅素的濃度為10mol/L時(shí)可抑制ALA合成酶的合成，為10~10mol/L時(shí)可抑制活性，而高鐵血紅素則是ALA合成酶的強(qiáng)烈抑制劑。酶反應(yīng)體系中含有甘氨酸，加入硫酸亞鐵后，整個(gè)反應(yīng)體系與加入甘氨酸和硫酸亞鐵混合物組類似。酶反應(yīng)體系的pH值為7.2,極有利于形成氨基酸螯合鐵，由此可以推測酶反應(yīng)體系中形成了絡(luò)陽離子型甘氨酸螯合鐵。甘氨酸螯合鐵的化學(xué)結(jié)構(gòu)與血紅素中卟啉環(huán)上的毗咯極為相似。故可作為競爭性類似物，與ALA合成酶競爭結(jié)合調(diào)控位點(diǎn)，從而對(duì)ALA合成酶的活性有影響。向酶反應(yīng)體系中加入Fe2+，可增強(qiáng)ALA合成酶的活性。Vogel(1960)用取自缺鐵鴨血液的研究表明，向體外酶反應(yīng)體系中加入Fe2+能加強(qiáng)缺鐵細(xì)胞合成血紅素的能力，向反應(yīng)體系中同時(shí)加入Fe2+和甘氨酸，對(duì)血紅素合成的促進(jìn)作用比單獨(dú)加甘氨酸或Fe2+更強(qiáng)。甘氨酸亞鐵的功能與應(yīng)用鐵缺乏癥是人類常見疾病之一，包括鐵減少、缺鐵性紅細(xì)胞生成和更為嚴(yán)重的缺鐵性貧血，其中缺鐵性貧血易發(fā)于孕婦和兒童。國際上對(duì)普通食品進(jìn)行鐵強(qiáng)化已進(jìn)行了50多年，通過強(qiáng)化提高膳食營養(yǎng)素含量已經(jīng)被證明是一種行之有效的方法。目前常用于食物強(qiáng)化的兩種鐵化合物是硫酸亞鐵和非常細(xì)顆粒的元素鐵［9］，但是鑒于硫酸亞鐵的胃腸道刺激、可促進(jìn)脂質(zhì)氧化和酸敗等缺點(diǎn)，元素鐵的吸收利用差，故使用上受到了限制。乳酸亞鐵由于胃腸道刺激小，已被廣泛應(yīng)用于強(qiáng)化食品或保健食品，由于使用較高劑量時(shí)還有較濃鐵腥味，影響口感。另外一些鐵化合物，如正磷酸鐵和焦磷酸鐵，溶解性不好，反應(yīng)性差，也不容易被吸收［6］，患者用藥依從性差。國外研究證明，以甘氨酸亞鐵的形式補(bǔ)鐵具有較好療效［7］。由于甘氨酸亞鐵片的主要成分為甘氨酸鰲合鐵，具有良好的理化性質(zhì)和生物活性，與其他的鐵劑相比具有適口性好、副作用小、吸收率高的特點(diǎn)，容易被人體吸收。所含的鐵受蛋白酶的保護(hù)，不與胃液中的鹽酸和蛋白酶發(fā)生反應(yīng)，穩(wěn)定性好，可以更好地被機(jī)體吸收和利用，具有較高的生物利用度，從而使患者體內(nèi)的鐵元素達(dá)到較高水平，改善紅細(xì)胞的生存環(huán)境，使紅細(xì)胞更為飽滿。這表明甘氨酸亞鐵片能夠?yàn)榛颊咛峁└孜盏蔫F元素，治療孕婦缺鐵性貧血療效好，無明顯不良反應(yīng)，可在臨床推廣應(yīng)用［11］。氨基酸鐵是第三代鐵源添加劑，具有生物學(xué)效價(jià)高、吸收率高、化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、增強(qiáng)免疫力、利于環(huán)保等特點(diǎn)，是當(dāng)前國內(nèi)外研制和開發(fā)應(yīng)用的熱點(diǎn)。醫(yī)學(xué)研究表明,氨基酸螯合鐵在動(dòng)物體內(nèi)具有很高的生物學(xué)利用率，相當(dāng)于同水平硫酸亞鐵的125-185%。甘氨酸為分子量最小的氨基酸，甘氨酸亞鐵在體內(nèi)能更容易被吸收利用。甘氨酸亞鐵的應(yīng)用展望世界上約有20億人受到某種程度鐵不足的影響，不僅在世界上廣大不發(fā)達(dá)地區(qū)，而且在工業(yè)化世界也是這樣。在許多國家中，平均40%或更多育齡婦女患有貧血，根據(jù)調(diào)查表明在學(xué)齡前兒童中也有相似的情況。在過去幾年中，各國政府和非政府衛(wèi)生組織強(qiáng)調(diào)了鐵的重要性。據(jù)調(diào)查在埃及、約旦和黎巴嫩等國家中30%-50%育齡婦女患有貧血癥。鐵缺乏對(duì)生存、智能、生殖衛(wèi)生和勞動(dòng)生產(chǎn)率都有很大影響。在兒童中不可恢復(fù)的受損后果包括：嬰兒期受損害的智能發(fā)展、學(xué)習(xí)障礙以及生長發(fā)育遲滯。人體吸收氨基酸很有效，在營養(yǎng)物質(zhì)消化后通過腸壁的先后次序中，氨基酸排在前面，實(shí)際上所有氨基酸的95%被吸收。鐵與氨基酸螯合使它在運(yùn)輸過程中以化合物整體形式被帶著通過腸壁，從而能更好的被人體吸收。多年來,各國研究人員一直在探求副作用小、生物利用率高的鐵營養(yǎng)強(qiáng)化劑。氨基酸微量元素螯合物的研究與應(yīng)用屬于新興的邊緣學(xué)科——生物無機(jī)化學(xué)的研究范疇，作為藥物或營養(yǎng)性添加劑的應(yīng)用始于20世紀(jì)80年代。20多年的研究表明：氨基酸螯合物具有化學(xué)性能穩(wěn)定、生物效價(jià)高、無毒無刺激性、適口性好、增強(qiáng)人體免疫功能等特性，還可減少與其它微量元素的拮抗，提高人體抗應(yīng)激能力。氨基酸螯合鐵可以有效的預(yù)防缺鐵性貧血的發(fā)生［10］。鐵的氨基酸的螯合物在十幾年來被廣泛應(yīng)用在食物的鐵強(qiáng)化和缺鐵性貧血的治療中，包括甘氨酸亞鐵(FeBC)、甘氨酸鐵(FeTC)、鹽酸甘氨酸亞鐵等等，其中甘氨酸亞鐵的研究和應(yīng)用最為普遍［5］。氨基酸螯合鐵強(qiáng)化食品目前并不是很普遍，由于目前還缺少大規(guī)模的人群干預(yù)試驗(yàn)，其對(duì)各個(gè)年齡段人群的補(bǔ)鐵效果還有待進(jìn)一步的研究。甘氨酸亞鐵是甘氨酸與鐵經(jīng)過化學(xué)配位技術(shù)而合成的一種全新優(yōu)質(zhì)鐵劑。醫(yī)學(xué)研究表明甘氨酸亞鐵能解決動(dòng)物缺鐵引發(fā)的臨床癥狀,目前被認(rèn)定為動(dòng)物最佳的補(bǔ)鐵產(chǎn)品。近年來,國內(nèi)外企業(yè)竟相研發(fā)甘氨酸亞鐵,但由于獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和制備工藝,致使各家產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊,同時(shí)缺乏合適的質(zhì)量檢測方法,從而限制了其在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。我們應(yīng)注重對(duì)生產(chǎn)方法和制備工藝的改良，努力使其能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。微量元素鐵在人體中發(fā)揮著非常重要的生理調(diào)節(jié)功能［8］，對(duì)人類的健康起著舉足輕重的作用。開發(fā)甘氨酸亞鐵食品對(duì)人類的健康、安全與營養(yǎng)保健等都有十分重要的意義。甘氨酸亞鐵食品的開發(fā)還是有很廣闊的前景，在今后開發(fā)研究中盡量結(jié)合食品營養(yǎng)、食