科研课题报告_过渡金属离子对蛋白质水解作用的研究 (2)
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1.3 氨基酸配合物效用研究综述
微量元素是动物体所必需的营养要素之一,直接或间接地参与机体几乎所有的生理和生化功能, 对生物的生命活动起着极其重要的作用。微量元素的营养作用经历了三个发展阶段，第一代产品即 无机盐类添加剂，如硫酸铜、硫酸锌等；第二代产品即一些简单的有机化合物，如乳酸铜、富马酸 亚铁、葡萄糖酸锌等。以上两类特别是第一代产品存在许多缺陷，吸收及生化功能差，微量元素之 间的拮抗作用明显，不能满足动物生长的需要。第三代产品即氨基酸微量元素螯合物，最先由美国 Albicn 实验室研制成功，并以“Metalosates”商标获得专利。
1.1 蛋白质水解研究综述
氨基酸是蛋白质的基本结构单位。蛋白质水解制取氨基酸的方法主要有酸水解法、碱水解法、 酶水解法三种。在美国，Brehm Josef 等人将动物或蔬菜磨成粉末，并以此为原料，在 pH 值 10.0-14.0， 70 摄氏度以上反应，制得氨基酸。另外，Blortz Doris 等人用肽链内切酶和肽链外切酶水解动物 产品，制得口感较好的氨基酸。不过，酶水解法的水解率太低，而碱水解法会使丝氨酸、苏氨酸、 精氨酸以及半胱氨酸遭到破坏，并使其它的氨基酸外消旋化。因此目前应用得最广泛的是酸水解法。 本实验正是采用酸水解法。
过渡金属离子对蛋白质水解作用的研究
1 前言
我国的废弃蛋白质资源十分丰富。仅十几亿人口每年的人发渣就达几十万吨。猪、牛、羊、等 牲畜的毛、蹄角以及鸡、鸭、鹅、等禽类的羽毛每年都在百万吨以上。利用这些废弃蛋白质水解制 取氨基酸，开发氨基酸资源，成了既利于环保，又符合可持续发展的绿色科研课题。提高ຫໍສະໝຸດ Baidu白质的 水解效率是开发氨基酸资源的最重要环节，也是化学界少人问津的难、重课题。
氨基酸螯合物在营养学上也有很高效用，因此，引起有关专家的广泛关注。汪建伟等人将鸡羽 毛洗涤、高压蒸煮、甩水、干燥、粉碎后制成羽毛粉。用 200g 羽毛粉、9 mol·L-1HCl 600mL，电 动搅拌保温回流 10~12h，至无双缩脲反应为止。水解液经减压蒸馏赶酸，然后脱色，再加入 Fe2O3 15g，
酸水解法中，盐酸水解法使用较为广泛，一般用 6-10mol·L-1 盐酸水解 7-24h。优点是氨基酸 不易被破坏，但盐酸易挥发，对设备、环境及生产工人的健康均有不良影响，且浓盐酸的浓度较低， 生产过程中耗量大，运输费用大，脱酸费用高。硫酸水解法一般用 3-5 mol·L-1 硫酸，水解时间同 盐酸法相当。优点是硫酸挥发性小，可选用石灰乳或碳酸钙中和脱酸，生成的硫酸钙沉淀经分离而 除去，生产成本低。不足之处是个别氨基酸如色氨酸会损失。另外副产品硫酸钙也是一种良好的饲 料添加剂，对畜禽补充钙，用硫酸钙优于用碳酸钙。综合考虑，硫酸水解法优于盐酸水解法。
毛发等角质蛋白是随处可见的废弃蛋白。羽毛被广泛用做羽绒原料，但鸭毛、鹅毛提绒后剩下 约 40-50% 羽毛梗未被利用，国内鸡毛大多数被白白扔掉，其粗蛋白含量在 80% 左右，因此从羽毛 中提取复合氨基酸前景广阔。朱曜利用畜禽毛角作原料，在 10 mol·L-1 盐酸中，117℃下水解 6.5-7h， 料酸比为 1：1.8，滤液用氢氧化钠中和至 pH=4.8。静置沉淀，分离干燥，制得复合氨基酸。朱广军 将洗净的鸡毛用 10 mol·L-1 盐酸在 105~108℃水解 10h，水解液用氨水中和至 pH6.5-6.8，真空蒸馏 除水，干燥即得混合氨基酸。羽毛梗作原料，除杂、洗净、晾干、粉碎，加入 1.7 倍 10 mol·L-1 盐酸，在 105~108℃水解 12h，滤液用 9 mol·L-1 氨水中和至 pH6.5-6.8，直接减压蒸馏滤液，脱水 后干燥，粉碎制得复合氨基酸。
7
在 90-100℃搅拌反应。待 Fe2O3 完全溶解后，用 10% 氨水调整 pH≤4.0。继续保温搅拌反应 3-4h， 至反应液无三价铁离子为止。将反应液减压蒸发浓缩至液面出现结晶膜，冷至室温，结晶陈化 4-5h， 减压抽滤。将结晶 80℃烘干成粉状，即得复合氨基酸铁铵成品 97.2g，收率为 44.2%。
1.2 氨基酸二次开发研究综述
已发现自然界有一百多种氨基酸，但从蛋白质水解产物中分离出来的氨基酸通常只有 20 种。除 脯氨酸外，这些氨基酸在结构上都有共同点，即与羧基相邻的α— 碳原子上都有一个氨基，因此称 为α—氨基酸。α—氨基酸都是白色的晶体，各有特殊的结晶形状。熔点较高，通常在 200℃以上， 大多数可溶于水中。复合氨基酸与铜、铁、锰、锌、钴等的无机盐在一定的工艺条件下螯合，可制 得复合氨基酸微量元素螯合物。就α—氨基酸而言，最常见是作为二齿配体，以α—碳上的氨基和 羧基作为配位基团同金属离子配位，形成具有五元环结构的较稳定的螯合物。在一定条件下，氨基 酸侧链的某些基团也可以参与配位。
谭钦德等人将头发或鸡羽毛等物 500-600g 用浓度为 3.5 mol·L-1 的硫酸溶液 1800-2000mL 浸 泡，浸泡充分后转入水解装置，甘油浴中加热至酸液微沸，控制水解温度为 115-118℃。反应 7h 后 取样用甲醛法测定氨基酸含量。此后，每隔 2h 取样分析一次。到达水解终点的时间为：头发 14h， 鸡羽毛 11h。水解液用适量活性炭脱色后，慢慢加入石灰乳中和至溶液 pH=2.0，立即抽真空过滤， 滤饼用 pH=2.0 的硫酸溶液洗涤 3 次。收集滤液在水浴上蒸发浓缩，冷却后得混合氨基酸固体。按氨 基酸：稀土=3：1（摩尔比）分别称量氨基酸和稀土氧化物，各溶于水，使两者混合，于水浴上加热 反应并蒸发近干，得混合氨基酸稀土配合物。他们还提出甲醛法的本质是测定氨基酸的酸性基团 （-COOH），由于水解液中有 H2SO4 或 HCL 存在，在测定酸性基团前需用容量分析法对无机酸作定量分 析。这样在连续滴定时，会因溶液中同时存在两种指示剂，致使甲醛法的终点变色不明显而影响测 定结果。为减少因判断变色失误而引起的误差，本论文在最后滴定时除用指示剂外，还用 pH 计判断 滴定终点。
微量元素是动物体所必需的营养要素之一,直接或间接地参与机体几乎所有的生理和生化功能, 对生物的生命活动起着极其重要的作用。微量元素的营养作用经历了三个发展阶段，第一代产品即 无机盐类添加剂，如硫酸铜、硫酸锌等；第二代产品即一些简单的有机化合物，如乳酸铜、富马酸 亚铁、葡萄糖酸锌等。以上两类特别是第一代产品存在许多缺陷，吸收及生化功能差，微量元素之 间的拮抗作用明显，不能满足动物生长的需要。第三代产品即氨基酸微量元素螯合物，最先由美国 Albicn 实验室研制成功，并以“Metalosates”商标获得专利。
1.1 蛋白质水解研究综述
氨基酸是蛋白质的基本结构单位。蛋白质水解制取氨基酸的方法主要有酸水解法、碱水解法、 酶水解法三种。在美国，Brehm Josef 等人将动物或蔬菜磨成粉末，并以此为原料，在 pH 值 10.0-14.0， 70 摄氏度以上反应，制得氨基酸。另外，Blortz Doris 等人用肽链内切酶和肽链外切酶水解动物 产品，制得口感较好的氨基酸。不过，酶水解法的水解率太低，而碱水解法会使丝氨酸、苏氨酸、 精氨酸以及半胱氨酸遭到破坏，并使其它的氨基酸外消旋化。因此目前应用得最广泛的是酸水解法。 本实验正是采用酸水解法。
过渡金属离子对蛋白质水解作用的研究
1 前言
我国的废弃蛋白质资源十分丰富。仅十几亿人口每年的人发渣就达几十万吨。猪、牛、羊、等 牲畜的毛、蹄角以及鸡、鸭、鹅、等禽类的羽毛每年都在百万吨以上。利用这些废弃蛋白质水解制 取氨基酸，开发氨基酸资源，成了既利于环保，又符合可持续发展的绿色科研课题。提高ຫໍສະໝຸດ Baidu白质的 水解效率是开发氨基酸资源的最重要环节，也是化学界少人问津的难、重课题。
氨基酸螯合物在营养学上也有很高效用，因此，引起有关专家的广泛关注。汪建伟等人将鸡羽 毛洗涤、高压蒸煮、甩水、干燥、粉碎后制成羽毛粉。用 200g 羽毛粉、9 mol·L-1HCl 600mL，电 动搅拌保温回流 10~12h，至无双缩脲反应为止。水解液经减压蒸馏赶酸，然后脱色，再加入 Fe2O3 15g，
酸水解法中，盐酸水解法使用较为广泛，一般用 6-10mol·L-1 盐酸水解 7-24h。优点是氨基酸 不易被破坏，但盐酸易挥发，对设备、环境及生产工人的健康均有不良影响，且浓盐酸的浓度较低， 生产过程中耗量大，运输费用大，脱酸费用高。硫酸水解法一般用 3-5 mol·L-1 硫酸，水解时间同 盐酸法相当。优点是硫酸挥发性小，可选用石灰乳或碳酸钙中和脱酸，生成的硫酸钙沉淀经分离而 除去，生产成本低。不足之处是个别氨基酸如色氨酸会损失。另外副产品硫酸钙也是一种良好的饲 料添加剂，对畜禽补充钙，用硫酸钙优于用碳酸钙。综合考虑，硫酸水解法优于盐酸水解法。
毛发等角质蛋白是随处可见的废弃蛋白。羽毛被广泛用做羽绒原料，但鸭毛、鹅毛提绒后剩下 约 40-50% 羽毛梗未被利用，国内鸡毛大多数被白白扔掉，其粗蛋白含量在 80% 左右，因此从羽毛 中提取复合氨基酸前景广阔。朱曜利用畜禽毛角作原料，在 10 mol·L-1 盐酸中，117℃下水解 6.5-7h， 料酸比为 1：1.8，滤液用氢氧化钠中和至 pH=4.8。静置沉淀，分离干燥，制得复合氨基酸。朱广军 将洗净的鸡毛用 10 mol·L-1 盐酸在 105~108℃水解 10h，水解液用氨水中和至 pH6.5-6.8，真空蒸馏 除水，干燥即得混合氨基酸。羽毛梗作原料，除杂、洗净、晾干、粉碎，加入 1.7 倍 10 mol·L-1 盐酸，在 105~108℃水解 12h，滤液用 9 mol·L-1 氨水中和至 pH6.5-6.8，直接减压蒸馏滤液，脱水 后干燥，粉碎制得复合氨基酸。
7
在 90-100℃搅拌反应。待 Fe2O3 完全溶解后，用 10% 氨水调整 pH≤4.0。继续保温搅拌反应 3-4h， 至反应液无三价铁离子为止。将反应液减压蒸发浓缩至液面出现结晶膜，冷至室温，结晶陈化 4-5h， 减压抽滤。将结晶 80℃烘干成粉状，即得复合氨基酸铁铵成品 97.2g，收率为 44.2%。
1.2 氨基酸二次开发研究综述
已发现自然界有一百多种氨基酸，但从蛋白质水解产物中分离出来的氨基酸通常只有 20 种。除 脯氨酸外，这些氨基酸在结构上都有共同点，即与羧基相邻的α— 碳原子上都有一个氨基，因此称 为α—氨基酸。α—氨基酸都是白色的晶体，各有特殊的结晶形状。熔点较高，通常在 200℃以上， 大多数可溶于水中。复合氨基酸与铜、铁、锰、锌、钴等的无机盐在一定的工艺条件下螯合，可制 得复合氨基酸微量元素螯合物。就α—氨基酸而言，最常见是作为二齿配体，以α—碳上的氨基和 羧基作为配位基团同金属离子配位，形成具有五元环结构的较稳定的螯合物。在一定条件下，氨基 酸侧链的某些基团也可以参与配位。
谭钦德等人将头发或鸡羽毛等物 500-600g 用浓度为 3.5 mol·L-1 的硫酸溶液 1800-2000mL 浸 泡，浸泡充分后转入水解装置，甘油浴中加热至酸液微沸，控制水解温度为 115-118℃。反应 7h 后 取样用甲醛法测定氨基酸含量。此后，每隔 2h 取样分析一次。到达水解终点的时间为：头发 14h， 鸡羽毛 11h。水解液用适量活性炭脱色后，慢慢加入石灰乳中和至溶液 pH=2.0，立即抽真空过滤， 滤饼用 pH=2.0 的硫酸溶液洗涤 3 次。收集滤液在水浴上蒸发浓缩，冷却后得混合氨基酸固体。按氨 基酸：稀土=3：1（摩尔比）分别称量氨基酸和稀土氧化物，各溶于水，使两者混合，于水浴上加热 反应并蒸发近干，得混合氨基酸稀土配合物。他们还提出甲醛法的本质是测定氨基酸的酸性基团 （-COOH），由于水解液中有 H2SO4 或 HCL 存在，在测定酸性基团前需用容量分析法对无机酸作定量分 析。这样在连续滴定时，会因溶液中同时存在两种指示剂，致使甲醛法的终点变色不明显而影响测 定结果。为减少因判断变色失误而引起的误差，本论文在最后滴定时除用指示剂外，还用 pH 计判断 滴定终点。