金属氨基酸螯合物质量的检测方法（美国企利）.doc

金属氨基酸螯合物质量的检测方法 美国企利摘要：到目前为止，没有一种单一的检测方法就能够对螯合物的质量做出最终的评价。本文所介绍的原子吸收光谱法(AAS)和选择性离子电极(ISE)相结合，通过检测产品中总的金属含量和溶液中自由金属离子的含量，两者之间的差值就是螯合金属的量。这种方法，即判断不螯合或弱螯合，要比试图直接检测螯合金属要来的容易和简单。 关键词：氨基酸螯合物，原子吸收光谱法(AAS)，选择性离子电极(ISE)Abstract: At present， no single test can effective give the conclusive chelates quality. This article introduce using atomic absorption spectrophotometry(AAS) and Ion selective electrodes to determine the total metal and free metal ion (unbound free metal)， the difference show the amount of bound metal. It is easier and simple to judge no-bound or weak-bound than try to measure the bound metal.Key words: Amino Acid Chelates，Atomic Absorption Spectrophotometry(AAS)，Ion selective electrodes(ISE)前言 现在，一个国家的饲料监督管理部门可以在市场上发现有将近30种可以称之谓有机物的产品用于动物饲料中。这些产品范围很宽广，只要是金属与有机分子结合，能给动物提供必需营养，就可以称为有机物，包括了从甲酸钙(蚁酸钙)到蛋白锌等整个范围。 大多数的营养学家相信，真正的有机微量金属要比无机微量金属具有更好的生物利用率。虽然大家都认识到螯合物的优势，但他们实际面临的难题就是现在如何判断市场上出现的复合物和螯合物，这些数不清的金属螯合物，它们的质量和潜在有效性究竟如何。在这些产品里，理论上金属元素被认为是与有机分子结合的，受到有机分子或配位体结构的保护，在消化道里比较稳定，直至最终被小肠吸收。但目前市场上购得的有机微量金属缺少一种标准的实验室方法来测定其螯合程度。 现在，人们对螯合物的兴趣在不断增加，原本想给动物通过添加高剂量无机物达到足够生理需求量，但高剂量无机微量金属并没有贮留，而只是在消化道中路过，大量的无机物随粪便排到环境中，造成严重的金属污染。通过使用有机螯合物，可以达到高水平的体内贮留。饲料生产者可以减少添加的微量金属总量。现在已经研发出一些新的化验方法来帮助评估这些有机微量金属产品的质量，特别是它们的螯合程度。 螯合物的复杂性给质量检测提出新难题 金属氨基酸复合物、金属蛋白盐和金属氨基酸螯合物都是来自美国饲料官员协会(AAFCO)的24种已批准和五种正申报的有机微量金属的定义。这些产品在注册和登记时采用了许多不同的方法和途径，部分原因是这些产品常常很难去化验确认。 Grahame Leach博士指出，即使在很简单的化学体系中，一个金属和一个配位体有时候很难证明究竟是复合还是螯合。Leach 博士是一个专攻有机生化的化学家，其专长是金属螯合物在动物营养方面的应用。他在美国企利矿物质公司工作，这是美国第一家专业生产金属螯合物的跨国公司。他说，由于螯合物结构非常复杂，结合的金属和较大的有机分子之间有很多种可能，这就使得要直接提供充足的证据来证明产品确实是螯合及螯合程度，变得越来越难。 “在氨基酸和微量金属之间发生的反应”Leach 博士解释说，“一种单一的氨基酸和单一的金属，仅仅是在某种特定的反应条件下，很容易就可以形成5到18种可能的化学结构。 进一步，水解蛋白质所形成的多种多样的肽或氨基酸，这种复杂性使得证明是螯合的任务难上加难。证明金属是螯合的，这很重要，如果金属元素不是螯合的，自由的金属离子将会与竞争性的配位体，像是磷酸盐，植酸盐和其他的化合物等结合。与竞争性的配位体结合会导致金属不能够被吸收。 到目前为止，还没有有效地办法来测定螯合物的质量。他指出，国际性的AOAC批准的唯一分析方法是，测定总金属的含量，但这并不能区分金属是结合的还是自由的。 可疑的检测方法 缺少有效的检测方法，这意味着开发出的许多神奇检测方法都没有真正的科学理论支撑。 这些可疑的方法包括测定分子大小，分子量和可溶性。 Leach 博士说，作为单独的方法， 分子量大小并不能作为衡量螯合物的一个标准。蒸汽压力薄膜渗透法，只能计算出平均分子量。而且，多成份的螯合物能够包括较大范围的化学成分，以及较大范围的分子量。质谱法和透析薄膜法能描绘出更详细的图画。Leach 博士说， 但是这些技术能引起螯合物的解离，因此充其量只是能展示真实分子量的分布而矣。 分子量只是能稍微有一点表明样品中原子(元素)的组成，很少能表明结合的模式。仅仅一个数字不能区分是一个金属与二个小分子量配位体的结合，还是根本就没有与任何金属结合的中等分子量的二肽配位体。 极低的分子量表明没有结合，仅仅是自由的简单配位体。而中等分子量范围和高分子量，这就很难说。这也是导致某些产品规则所定义的，螯合物的分子量要在特定范围内或要限定分子量的大小。 高压液相色谱 (HPLC)法是一种饲料化验室常用的技术，与其他的分离方法，如薄膜过滤法一样， 通常都不能够用于检测金属复合物。这是因为在溶液中金属螯合物处于自由金属和配位体的动态平衡中。对已平衡成份的分离会导致螯合物的迅速解离，以恢复新的平衡。这种解离通常比 HPLC 或过滤分析法更快，从而产生可疑的结果。 检测微量金属的可溶性是另外的一个神话。就其本身而言，它不能显示有机物是否结合，或潜在的吸收率和生物利用率。在水中表现较低的可溶性与低的生物利用率之间没有必然的联系。是否具有水溶解性与好的生物利用率之间也没有必然联系。如果试图根据螯合或复合的程度来检测一个产品的质量，那么必须强调化学结合的问题。产品的可溶性，部分是因为配位体的功能，举例来说，标准实验室制备的双甘氨酸铜(二价)和双蛋氨酸铜(二价)这两个标准的螯合物，双蛋氨酸铜具很强地螯合，但它只是轻微地溶于水。其实螯合物的可溶性并不重要，重要的问题是配位体是否与金属保持螯合。金属与配位体的螯合程度 如果饲料厂要采用检测螯合程度(即产品质量)的方法。首先，此方法要有严格的科学道理。而且，这些方法要相对简单，在任何标准的饲料厂化验室都能操作，同时还要试验成本低或中等费用。饲料厂检测螯合物的质量，不需要那种非常仔细地去揭示产品所有信息的检测方法。 Leach博士和Richard Patton博士， 一位在新墨西哥工作的营养学顾问共同研究出一种检测螯合物螯合程度的方法，这种方法称之为“金属蛋白/溶解-分离”试验。 如果配位体是与金属结合，那么它在很温和的条件下就不应该分离。温和条件选择的是在室温环境下，用去离子水去溶解。 首先，干粉状样品可以用原子吸收光谱法(AAS) 和 Kjeldahl法分别测出金属含量和蛋白质的含量，这两种方法都是AOAC法。粉状样品然后用水搅拌溶解30分钟，过滤。对滤液中的金属和蛋白质也分别进行检测。 如果配位体和金属是结合的，那么在最初样品和滤液中，配位体和金属存在的比例应该是相似的。但两者的比例，在不同产品之间存在很大变化。显然， 最重要的是蛋白质和金属应该显示相似的组成比例，而干性混合物( 水解蛋白质和无机金属盐物理性混合在一起)的对照组，这两者的比例相差是很大的，金属完全溶解，而蛋白质只有少部分溶解。 第二个检测方法则延伸到仔细研究金属与配位体的结合。溶解部分与不溶解部分相互分离开来，通过使用选择性离子电极(ISE)来测定溶液中自由的金属离子的含量。离子电极就像饲料业中常用来检测钠离子的一样。特别有用的是，铜离子电极，也可以是通用的用于检测硬水中镁/钙(离子)的二价离子电极。仔细标定后，这样的电极已证实可用于对锌和锰(离子)的检测。离子电极检测的是自由的，未结合的金属的量。溶液中总的金属含量可以通过AAS 检测来获得，两者之间的差值就是结合金属的量。 众所周知，起初的原料(用于生产有机矿物质)的无机金属是溶解的或可溶解的，这AAFCO对螯合物、复合物或金属蛋白定义的重要部份。因此，出现不溶解的金属是化学反应的结果，极大的可能是金属与水解蛋白质的结合。我们可以定量分析知道可溶性部分当中自由金属和结合金属的量，而不溶解部分，则完全有理由认为是由螯合(结合)金属组成。 到目前为止，没有单一的检测方法就能够对螯合物的质量做出最终的判定。这里采用的两步法(AAS和ISE)，主要是测定自由的金属离子的量，这是直接的，然后从总量中减去自由金属离子，则剩下的认定为螯合的，这是间接的有效方法，也是非常实用易行的方法。 小结： 目前，通过检测溶液中自由的金属来判定“较差质量的螯合物”，希望在样品溶解之前就能检测有机样品粉末的螯合程度，这项工作在目前阶