混合氨基酸金屬鹽絡(luò)合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及與選自鐵、錳、銅和鋅的微量金屬結(jié)合的混合氨基酸(賴氨酸和谷氨酸)的混合氨基酸金屬鹽絡(luò)合物，從而提供了高生物利用度的鐵、錳、銅和鋅的來(lái)源，并且利用了賴氨酸與谷氨酸的不同氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)途徑。
【專利說(shuō)明】混合氨基酸金屬鹽絡(luò)合物
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及動(dòng)物飼料補(bǔ)充劑領(lǐng)域，更具體地涉及高溶解性且易于加工的新的混合氨基酸金屬鹽絡(luò)合物的制備及其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。
【背景技術(shù)】
[0002]在飲食中存在足夠數(shù)量的、生物可利用形式的必需金屬(微量元素)對(duì)于維持家養(yǎng)畜禽的健康和良好的狀態(tài)至關(guān)重要。因?yàn)槠胀暳铣煞种谐３Ｈ狈θ玢~，鐵，錳和鋅的必需金屬，家畜和家禽飼料中往往需要添加補(bǔ)充一定量的這些營(yíng)養(yǎng)素。已經(jīng)開(kāi)發(fā)出多種商業(yè)飼料添加劑以提供以易于生物利用形式的必需金屬。營(yíng)養(yǎng)素的生物利用程度通常被稱為“生物利用度(bioavailability)”。必需金屬的生物利用度取決于飼料中金屬的存在形式的物理和/或化學(xué)性質(zhì)。提高補(bǔ)充金屬的生物利用度是有益的，因?yàn)樗沟迷陲暳现惺褂幂^低濃度的金屬就可以滿足動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)需求，同時(shí)降低高含量的金屬對(duì)動(dòng)物和對(duì)環(huán)境的潛在有害影響。
[0003]已提供了多種商業(yè)產(chǎn)品，其中的微量元素具有比金屬的相應(yīng)無(wú)機(jī)來(lái)源更高的生物利用度。增強(qiáng)的生物利用度歸功于金屬與有機(jī)分子，通常稱為配體的結(jié)合。這種結(jié)合或連接使得被動(dòng)物所利用的金屬的可利用度提高，即提高生物利用度。這些產(chǎn)品中的必需元素的生物利用度的提高是溶解度增加、腸道中的穩(wěn)定性更好、血液循環(huán)的吸收增強(qiáng)和/或增加新陳代謝利用率的結(jié)果。
[0004]商業(yè)可獲得的不同類型的產(chǎn)品包含與有機(jī)配體結(jié)合的微量元素。這些可根據(jù)制造產(chǎn)品時(shí)使用的配體的性質(zhì)被分為不同的組。在一類產(chǎn)品中，氨基酸被用作與金屬形成絡(luò)合物或螯合物的配體。這些產(chǎn)品的實(shí)例描述在美國(guó)專利US 3941818，US 3950372，US4067994，US 4863898，US4900561, US 4948594，US 4956188，US 5061815，US 5278329，US5583243和US 6166071中。第二組飼料添加劑包含短鏈羧酸，例如丙酸的金屬鹽(參見(jiàn)美國(guó)專利US 5591878，US 5707679，US 5795615和US 5846581)。第三組微量元素添加劑被美國(guó)飼料管理機(jī)構(gòu)分類為金屬蛋白鹽并定義為“由可溶性鹽與氨基酸和/或部分水解的蛋白螯合得到的產(chǎn)物”。在美國(guó)專利 US 3440054，US 3463858，US 3775132，US 3969540，US4020158，US 4076803，US 4103003，US 4172072 和 US 5698724 中描述了這些產(chǎn)品的例子。
[0005]本申請(qǐng)的受讓人過(guò)去已經(jīng)合成氨基酸的金屬絡(luò)合物作為必需元素的更高生物利用率的來(lái)源并獲得專利。下面是這些專利的例子:美國(guó)專利US 3941818，US 3950372，US4021569，US 4039681和US 4067994公開(kāi)了 α氨基酸(優(yōu)選DL-甲硫氨酸)與過(guò)渡金屬鋅、鉻、錳和鐵的1:1絡(luò)合物。美國(guó)專利US 5278329中公開(kāi)了 L-甲硫氨酸的類似絡(luò)合物的形成。美國(guó)專利US 4900561和US 4948594公開(kāi)了含有末端氨基的α氨基酸的銅絡(luò)合物。美國(guó)專利US 4956188和US 5583243中公開(kāi)了銅、錳、鋅和鐵與α羥基脂肪族羧酸的絡(luò)合物。美國(guó)專利US 4670269和US 4678854公開(kāi)了鈷與聚羥基羧酸如葡庚糖酸的絡(luò)合物。美國(guó)專利US 5061815公開(kāi)了氨基酸L-賴氨酸與微量元素的絡(luò)合物。這些專利中公開(kāi)的化合物的有效性已被這些專利中的一些和許多科學(xué)出版物和技術(shù)報(bào)告提供的數(shù)據(jù)所證實(shí)。[0006]上述專利公開(kāi)了使用純的合成的或天然的氨基或羥基酸。美國(guó)專利US 5698724中本申請(qǐng)的受讓人公開(kāi)了經(jīng)水解蛋白質(zhì)得到的天然氨基酸與必需元素的絡(luò)合物的合成。自該專利公開(kāi)以來(lái)，大量的現(xiàn)場(chǎng)研究表明，來(lái)自這些絡(luò)合物的金屬比無(wú)機(jī)來(lái)源的金屬的生物
利用度更高。
[0007]根據(jù)上述參考文獻(xiàn)中描述的金寶公司關(guān)于金屬-氨基酸絡(luò)合物的經(jīng)驗(yàn)，我們得出金屬Zn、Mn、Cu、Co、Fe的1:1的絡(luò)合物是金屬的有效的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源，并且比1: 2的絡(luò)合物更好。這些1:1絡(luò)合物以離子對(duì)的形式存在，其中的金屬-氨基酸包含陽(yáng)離子。抗衡離子(陰離子)由無(wú)機(jī)酸提供且對(duì)于平衡陽(yáng)離子的電荷來(lái)說(shuō)是必要的。對(duì)外部陰離子的要求使得產(chǎn)品中金屬的含量是有限的。
[0008]美國(guó)專利US7129375致力于開(kāi)發(fā)金屬氨基酸絡(luò)合物，其中氨基酸具有雙重作用。它作為與金屬離子形成絡(luò)合物的二齒配體，并且作為抗衡離子來(lái)平衡陽(yáng)離子絡(luò)合物的電荷。該發(fā)明中使用的一種酸為谷氨酸。雖然這些類型的絡(luò)合物作為動(dòng)物飼料添加劑是有用的，但卻在干燥加工時(shí)經(jīng)受困難。
[0009]賴氨酸是哺乳動(dòng)物飲食中的一種必需氨基酸。也就是說(shuō)，賴氨酸不能由哺乳動(dòng)物以滿足新陳代謝要求的速率合成，因而必須在飲食中提供。玉米(Zea mays L.)的賴氨酸是出了名的低，如果用于單一谷物日糧，就需要補(bǔ)充賴氨酸以維持動(dòng)物健康和經(jīng)濟(jì)動(dòng)物的生長(zhǎng)。本發(fā)明通過(guò)形成金屬賴氨酸絡(luò)合物，加入一種膳食補(bǔ)充劑就能同時(shí)補(bǔ)充微量金屬和必需氨基酸賴氨酸。據(jù)認(rèn)為，與離子鹽的形式相比，金屬賴氨酸絡(luò)合物中的金屬成分更容易與賴氨酸組分一起通過(guò)腸壁輸送。因此，可以在飲食中添加更少量的金屬就實(shí)現(xiàn)充分補(bǔ)充。
[0010]在另一個(gè)共同擁有的美國(guó)專利US 5061815中，通過(guò)在酸性條件下使含賴氨酸的化合物和金屬鹽在含水溶液中反應(yīng)使得氨基酸賴氨酸(Lys)與金屬離子(M)絡(luò)合，其中M是鐵(Fe++或Fe+++)，銅(Cu++)，鋅(Zn++)，錳(Mn++)或鈷(Co++)。這些絡(luò)合物是1:1的金屬與賴氨酸([Lys]M)絡(luò)合物或2: I的賴氨酸與金屬絡(luò)合物([Lys]2M)。當(dāng)胃腸外給藥或作為動(dòng)物膳食補(bǔ)充劑或用于植物的葉面噴施時(shí)，這些絡(luò)合物可以為所述生物體的新陳代謝過(guò)程提供易于吸收的金屬源。
[0011]從上面的描述中可以看出有機(jī)微量無(wú)機(jī)物具有給予動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)益處的廣泛接受度。多項(xiàng)專利涉及它們的結(jié)構(gòu)、用途和制造。也有多種不同類型的配體用于其生產(chǎn)。所討論的這些金屬絡(luò)合物各自都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。一種已經(jīng)存在了數(shù)年的更常見(jiàn)的配體是氨基酸。對(duì)于氨基酸，只有四種能以合理的價(jià)格市售以生產(chǎn)有機(jī)微量無(wú)機(jī)物。這四種是甲硫氨酸、谷氨酸、甘氨酸和賴氨酸。賴氨酸和谷氨酸是因其易溶解性和以合理的成本容易獲得而特別理想。賴氨酸和谷氨酸的組合也源自兩種不同類的氨基酸(陽(yáng)離子型和陰離子型)。這些金屬氨基酸絡(luò)合物都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。本發(fā)明旨在消除其缺點(diǎn)，同時(shí)保留所有優(yōu)點(diǎn)。
[0012]因此，本發(fā)明的首要目的是制備成本合理，高可溶的賴氨酸和谷氨酸的混合氨基酸配體與用作動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)的金屬，特別地微量元素鐵、錳、銅和鋅。混合氨基酸鹽的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于它結(jié)合了酸側(cè)鏈和用于鹽的堿側(cè)鏈，以確保溶解性。
[0013]本發(fā)明的另一個(gè)重要目的是提供一種含混合氨基酸絡(luò)合物的動(dòng)物/家禽補(bǔ)充劑，所述補(bǔ)充劑利用了兩種不同的氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)途徑(transport pathways)以提供兩種氨基酸及相關(guān)微量元素金屬的生物利用度。
[0014]通過(guò)下述描述，實(shí)現(xiàn)這些以及本發(fā)明其它目的的方法和手段是明顯的。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明公開(kāi)了混合氨基酸(賴氨酸和谷氨酸)與選自鐵、錳、銅和鋅的微量金屬結(jié)合的混合氨基酸金屬鹽絡(luò)合物，其既能夠提供鐵、錳、銅和鋅的高度生物可利用源，又利用了賴氨酸和谷氨酸的不同氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)途徑。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本發(fā)明的混合氨基酸金屬鹽絡(luò)合物具有下式:
[0017]
? -- Θ? ?
X——M—(LYS-NH3)a (OOC-GLU)b—M——X
[0018]其中M是選自鐵、錳、銅和鋅的金屬離子，(a)和(b)是使得LYS: GLU的比值在40: 60至60: 40的范圍內(nèi)的數(shù)值，并且X為與金屬離子電荷平衡的陰離子。從上述式子可知，M代表微量金屬并且M可以選自鐵、錳、銅和鋅。優(yōu)選地，使用單一的金屬離子，但也可以以混合的金屬離子使用，例如，一個(gè)M代表鐵和其它的M代表銅或鋅。賴氨酸由[LYS]表示，氨基酸谷氨酸由(GLU)表示。(a)和(b)代表從0.4-0.6的分?jǐn)?shù)，并且(a) + (b)等于
1.00,從而使得賴氨酸:谷氨酸的比例為40: 60至60: 40的范圍內(nèi)。優(yōu)選(a)和(b)相等，等于0.5。換句話說(shuō)，(a)表示混合氨基酸總量中賴氨酸的百分比和(b)表示混合氨基酸總量中谷氨酸的百分比。
[0019]X代表與金屬離子平衡的陰離子，并且可以選自氫氧根、鹵離子、硫酸根、磷酸根和乙酸根。優(yōu)選X是鹵離子，最優(yōu)選X是氯離子。
[0020]所述產(chǎn)品可以不含載體的形式使用或與載體一起使用。合適的載體包括鈣，磷酸氫鹽，碳酸鈣，二氧化硅，磨碎玉`米粉和糖粉或以上任意的混合物。
[0021]作為鐵、鋅、錳和銅的混合氨基酸絡(luò)合物的一般準(zhǔn)則，飼喂量的一般范圍量應(yīng)遵循以下準(zhǔn)則:
[0022]I)根據(jù)動(dòng)物種類，鋅混合的氨基酸可以相當(dāng)于30-360ppm的鋅的155-1800ppm的鋅混合的氨基酸絡(luò)合物的比例飼喂。優(yōu)選比例是200-1500ppm的鋅混合的氨基酸。
[0023]2)根據(jù)動(dòng)物種類，錳混合的氨基酸可以以相當(dāng)于5-180ppm的錳的25-900ppm的錳混合的氨基酸絡(luò)合物的比例飼喂。優(yōu)選比例是50-250ppm的錳混合的氨基酸。
[0024]3)根據(jù)動(dòng)物種類,銅混合的氨基酸可以以相當(dāng)于5-50ppm的銅的25_250ppm的銅混合的氨基酸絡(luò)合物的比例飼喂。優(yōu)選比例是50-125ppm的銅混合的氨基酸。
[0025]4)根據(jù)動(dòng)物種類,鐵混合的氨基酸可以以相當(dāng)于10-700ppm的鐵的50_3500ppm的鐵混合的氨基酸絡(luò)合物的比例飼喂。優(yōu)選比例是500-3000ppm的鐵混合的氨基酸。
[0026]制造和處理飼料添加劑是它們效用的重要考慮因素。有許多加工優(yōu)勢(shì)來(lái)制備無(wú)限保持可溶性的絡(luò)合物。也有關(guān)于由賴氨酸、甘氨酸、亮氨酸等制成的氨基酸的穩(wěn)定溶液的專利。氨基酸有機(jī)微量無(wú)機(jī)物的利用度的確切機(jī)制從沒(méi)有被完全闡明，但有確鑿證據(jù)表明它們是通過(guò)氨基酸輸送系統(tǒng)被吸收。因此，據(jù)推測(cè)，具有多于I個(gè)氨基酸為配體時(shí)可以利用一個(gè)以上的轉(zhuǎn)運(yùn)途徑，這是有利的。甲硫氨酸是不易溶解的氨基酸，隨著時(shí)間的推移，溶液中的甲硫氨酸都會(huì)沉淀為游離甲硫氨酸，而無(wú)論組合物中的其它氨基酸如何。賴氨酸和甘氨酸是公知的水溶性氨基酸，所以它們的任何比例的混合物也將是水溶性的。甘氨酸也是一種非手性氨基酸且有顯著證據(jù)表明它是弱吸附性的氨基酸之一。這將是僅使用甘氨酸時(shí)的限制。本發(fā)明描述了一種情況，考慮到常規(guī)可獲得的氨基酸的所有這些標(biāo)準(zhǔn)(成本，制造，水穩(wěn)定性和吸附性)，并發(fā)現(xiàn)全部都能實(shí)現(xiàn)的一種有利情況(niche)。谷氨酸與賴氨酸的組合能夠得到僅單獨(dú)使用谷氨酸不能獲得的氨基酸有機(jī)微量無(wú)機(jī)物的穩(wěn)定形式。它結(jié)合了具有不同轉(zhuǎn)運(yùn)(transport)蛋白的陰離子型氨基酸和陽(yáng)離子型氨基酸。它穩(wěn)定，成本相對(duì)較低，獲得了氨基酸混合物，并容易加工。它可以被用作穩(wěn)定的溶液或不受沉淀問(wèn)題的干擾進(jìn)行干燥。每種組分的側(cè)鏈胺和酸實(shí)現(xiàn)了在溶液中保持這兩種成分的鹽。
[0027]最優(yōu)選的混合氨基酸金屬鹽絡(luò)合物是賴氨酸和谷氨酸以1:1的比率提供的具有下式的絡(luò)合物:
[0028]
【權(quán)利要求】
1.混合氨基酸部分賴氨酸(LYS)和谷酰胺(GLU)的混合氨基酸金屬鹽絡(luò)合物，如下式所示:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合氨基酸，其中X是選自氫氧根、鹵離子、硫酸根、磷酸根和乙酸根的陰離子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合氨基酸，其中所述數(shù)值(a)和(b)是相等的，并且等于0.5。
4.具有下式的混合氨基酸金屬鹽絡(luò)合物:
5.用于動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑組合物，其包含動(dòng)物飼料載體和營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充有效量的下式的混合氨基酸部分賴氨酸(LYS)和谷酰胺(GLU)的混合氨基酸金屬鹽絡(luò)合物:
【文檔編號(hào)】A23K1/16GK103763936SQ201180071496
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月7日
【發(fā)明者】P·A·斯塔克 申請(qǐng)人:金寶公司