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氨基酸类饲料添加剂— L-组氨酸

   日期:2011-07-27     作者:admin    浏览:0    评论:0    
核心提示:【别名】L-组氨酸;L-a-氨基-β-4-咪唑基丙酸 【化学名】L-a-氨基-β-4-咪唑基丙酸 【商品名】组氨酸 【英文名】L-Histdine;L-a

 【别  名】L-组氨酸;L-a-氨基-β-4-咪唑基丙酸   
【化学名】L-a-氨基-β-4-咪唑基丙酸   
【商品名】组氨酸   
【英文名】L-Histdine;L-a-Amino-1H-imidazole-4-propanoic acid   
【分子式】C6H9N3O2 
【结构式】
【分子量】155.16  
【CAS号】71-00-1  
【MDL号】MFCD00064315   
【性  状】天然的组氨酸为无色针状或片状结晶,味甜,无臭,对空气敏感。在277℃时软化,287℃时分解,熔点为282℃。易溶于水,25℃时水中溶解度为41.9g/L,极微溶于乙醇,不溶于乙醚、丙酮。旋光度为-39.4°(c=1.13,水中)。  
【制  法】目前国内L-组氨酸的制备方法主要有以下二种方法:  
1. 从猪血、牛血中提取L-组氨酸。猪血(或牛血)经喷雾干燥制得血粉,猪血粉水解后赶氨,赶氨液脱色,经饱和树脂过滤即得组氨酸收集液。  
2. 从脱脂大豆的水解产物中提取L-组氨酸。但此方法的成本比较高,国内一般不太常用。  
L-组氨酸的精制可分为水结晶法和树脂分离法。  
(1)水结晶法  
由于组氨酸和组胺类物质均易溶于水中,不易溶于乙醇,故采用饱和水溶液结晶即可将两者分离。将粗组氨酸盐酸盐加热溶于去离子水,再移至冷水浴中,不断搅拌,趁热用盐酸调节pH值为2.5,立即加入2倍溶液量的乙醇,静置,沉淀,过滤,即得L-组氨酸粗品,经脱色、重结晶、干燥得L-组氨酸成品。  
(2)树脂分离法  
L-组氨酸最常用的提取方法是将胱氨酸生产中中和段产物通入浓缩罐内,通入蒸汽,在温度为120℃,气压为-0.09 Mpa,浓缩6小时,结晶,过滤。 将结晶液注入脱色罐,投入活性炭和纯水,在温度为70℃条件下,脱色2小时,并将过滤溶液注入阳离子交换柱内,流速500L/h,上柱量为50kg/柱,上柱完毕后,定量水洗,纯水用量是柱体积的一倍,水洗后溶液用0.1mol/L氨水洗脱并收集至第二柱流出液有组氨酸的Pauly反应时终止。  
  组氨酸收集液用高效薄膜浓缩到粘稠状,加纯水适当稀释,出料,浓缩稀释液用6mol/L HCl调pH值为7.5,加活性炭脱色,板框压滤,滤液用泵泵入浓缩锅 ,在80~90℃条件下,真空浓缩到有大量结晶出现,放料,冷析,离心收集组氨酸,即得组氨酸的粗品。   
组氨酸粗品加水,升温到70℃,校正pH值,加活性炭脱色,保温搅拌1小时,脱色的透光率要达到99%以上,板框过滤,滤液经超滤后,用泵泵入浓缩锅,在高真空,80~90℃以下,浓缩到有大量结晶出现,放料,冷析,离心收集组氨酸,即得组氨酸精品。  
组氨酸精品置于双锥旋转蒸发干燥器内干燥到水分达标。
【工艺流程】  
  
  

【质量标准】参照中华人民共和国农业部《进口产品暂行质量标准》(1987)中《饲料级L-组氨酸》的质量标准执行(见表1)。 
                       表1 饲料级L-组氨酸质量标准 
指标名称指标值 
含量(C6H9N3O2计)98%~101.5 % 
盐酸盐灰分(%)≤0.1 
铅(mg/kg)≤10 
比旋度[a] D20+12°~+12.8° 
SO42+(mg/kg)<200 
Cl(mg/kg)<200 
铁(mg/kg)<10 
NH4+(mg/kg)<200 
透光率>98 % 
pH值7~8.5 

  
【功 用】L-组氨酸属于碱性氨基酸或杂环氨基酸。有D-、L-及混旋体,存在于
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珠蛋白内,也是存在肌肉中的一种肌肽成分。以干面粉,猪、牛血粉,猪毛或蹄甲为原料制取,也可由葡萄糖发酵制得。组氨酸与其他氨基酸相比,除一些常见的化学反应外,由于其右侧链咪唑基与重氮苯磺酸能形成棕红色化合物,即可发生波利(Pauly)反应。由于咪唑基解离常数为6.0,解离的质子浓度与水的相近,因此组氨酸既可作为质子供体,又可作为质子受体。另一方面,咪唑基供出质子和接受质子的速度十分快,半衰期小于10秒,且供出质子和接受质子的速度几乎相等。组氨酸残基在活性蛋白中常为活性中心。组氨酸为半必需氨基酸,可作为药物或生化试剂。L-组氨酸是蛋白质合成的编码氨基酸,哺乳动物的必需氨基酸和生糖氨基酸。其侧链是弱碱性的咪唑基。天然蛋白质中尚未发现D-组氨酸。 
对人体来说,组氨酸可由普通的中间代谢产物合成,因此一直被认为是非必需氨基酸,但随着研究的深入,人们发现幼龄动物和婴儿体内的组氨酸合成量不能满足机体生长需要,即使是成年动物,若不从食物中补充,体内合成的也不能满足需要,所以人们又称之为半必需氨基酸。   
现已知道,组氨酸在生物体内的主要代谢途径有通过组氨酸脱氨酶进行脱氨、通过脱羧酶形成组胺以及氨基转移反应三种。生物合成是从ATP的腺嘌呤部分和磷酸核糖丝磷酸形成咪唑甘油磷酸,进行氨基转换反应。  
【性价比】组氨酸的咪唑基能与Fe2+或其他金属离子形成配位化合物,促进铁的吸收,因而可用于防治贫血。组氨酸是一个含咪唑杂环的氨基酸,同其它氨基酸一样,是蛋白质结构的组成部分,参与动物机体蛋白质合成。同时,还以多种形式广泛参与机体的各种生理生化过程,其中包括组成多种生理生化的活性成分、清除细胞内氧化物和参与免疫调节等,因此,组氨酸在动物营养中有重要的作用。 
  许多学者研究了组氨酸的缺乏症,认为组氨酸缺乏时出现的症状主要为:①负氮平衡;②血清白蛋白下降;③血浆和肌肉游离组氨酸下降;④血红蛋白下降;⑤血细胞比容下降;⑥肌肉中肌肽含量下降;⑦全血中铜和锌含量降低;⑧血清铁升高。补充组氨酸后,上述症状被缓解或消除。因此,为了保证机体的正常功能,必须从日粮中摄入定量组氨酸。因此,尽管机体可以自身合成组氨酸,但是组氨酸仍然是一种必需氨基酸。组氨酸已经被列为是猪和鸡的必需氨基酸。 
  饲料中组氨酸的含量不同,谷物类饲料中组氨酸含量为0.2%~0.4%,而蛋白质饲料一般为0.6%~1.5%,含量最高的是血粉,含量最低的是羽毛粉。Fuller等(1979)发现组氨酸是继赖氨酸和苏氨酸后的第三限制性氨基酸。 
  Brudevold和Southern(1994)报道,在10~20kg仔猪的低蛋白质(12%)“高粱-豆粕型”日粮中,组氨酸与异亮氨酸、色氨酸和缬氨酸一样,都是第三限制性氨基酸。因此,低蛋白质水平日粮中要注意组氨酸的缺乏。 
组氨酸虽然是一种必需氨基酸,但与其它必需氨基酸相比,一般不容易出现缺乏,只有在蛋白质较低的特殊日粮中才需要额外添加合成组氨酸。目前,人们对有关组氨酸营养需要量的研究还不够重视(NRC,1998),因而这方面的资料数据非常少。随着理想蛋白质概念的提出和实际应用,人们已经认识到在研究每一种氨基酸,特别是必需氨基酸的营养需要量时,必须考虑其它氨基酸的含量。 
饲料级组氨酸目前的市场价格在200元/公斤左右。 
【检测方法】组氨酸产品的检验按以下步骤操作: 
 含量测定:取本品约0.15g,精密称定,加无水甲酸2mL使溶解,加冰醋酸50mL,照电位滴定法,用高氯酸滴定液(0.1mol/L)滴定,并将滴定的结果用空白试验校正。 
计算公式: 
式中:0.00776的高氯酸滴定液(0.1mol/L)相当于组氨酸(C6H9N3O2)的克数。 
酸碱度:取本
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品1.0g,加水50ml溶解后,依法测定,pH值应为7.0~8.5。 
 溶液的透光率:取本品0.60g,加水20mL溶解后,照紫外-可见分光光度法,在430nm的波长处测定透光率,不得低于98.0%。 
    氯化物:取本品0.25g,依氯化物标准检测,与标准氯化钠溶液5.0mL制成的对照液比较,不得更浓(0.02%)。 
    硫酸盐:取本品1.0g,依硫酸盐标准检测,与标准硫酸钾溶液2.0mL制成的对照液比较,不得更浓(0.02%)。 
    铵盐:取本品0.10g,依铵盐标准检测,与标准氯化铵溶液2.0mL制成的对照液比较,不得更深(0.02%)。 
    其他氨基酸:取本品,加水制成每1mL中含10mg的溶液,作为供试品溶液;精密量取上述溶液适量,加水稀释成每1mL中含50μg的溶液,作为对照溶液。照薄层色谱法试验,吸取上述两种溶液各5μL,分别点于同一硅胶G薄层板上,以正丙醇-浓氨溶液(67:33)为展开剂,展开,晾干,喷以茚三酮的丙酮溶液(1→50),在80℃加热至显色,立即检视,供试品溶液所显杂质斑点的颜色与对照溶液的主斑点比较,不得更深(0.5%)。 
    干燥失重:取本品,在105℃干燥3小时,减失重量不得超过0.2%。炽灼残渣不得超过0.1%。 
    铁盐:取本品1.0g,依铁盐标准测定,与标准铁溶液1.0mL制成的对照液 
比较,不得更深(0.001%)。 
    重金属:取本品1.0g,依重金属标准测定,含重金属不得超过10%。 
砷盐:取本品2.0g,加水23mL溶解后,加盐酸5ml,依法检查,应符合规定(0.0001%)。 
    热原:取本品,加氯化钠注射液制成每1mL中含30mg的溶液,依法检测,剂量按家兔体重每1kg注射10mL,应符合规定(供注射用)。 
【使用方法】在日粮中组氨酸水平对14C标记苯丙氨酸氧化速度的影响程度间接估测小猪对组氨酸的需要量。组氨酸大于0.4%时,苯丙氨酸氧化速度最低,小于0.4%时,苯丙氨酸氧化速度随着组氨酸水平的降低而升高,表明组氨酸大于0.4%时,苯丙氨酸用于蛋白质合成的速度并未受到限制。因此,组氨酸营养推荐量为0.4%。随着理想蛋白质概念的提出和实际应用,在研究每一种氨基酸,特别是必需氨基酸的营养需要量时,必须同时考虑其它氨基酸的含量。 
【注意事项】添加适量的L-组氨酸可促进铁的吸收,可降低胃液酸度,但添加过量会导致日粮氨基酸组成失衡,降低蛋白质的利用率,严重时也会中毒。 
【储  运】密封、干燥、避光保存,严禁与有毒物质混放,以免污染。运输时轻装、轻卸,防止雨淋,不能与有毒有害物质同运。本品为非危险品。 
【生产厂家】北京迪尔拜生物制品有限公司;广东光华科技股份有限公司;张家港市思普生化有限公司;天津科密欧化学试剂开发中心;广州市金华大化学试剂有限公司;北京怡康盛达生物技术有限公司。
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