关于氨基酸螯合物的几个问题

1、天 科 创 新 成 就 非 凡广州天科科技有限公司GUANGZHOU TANKE INDUSTRY CO.,LTD有机微量元素（关于微量元素氨基酸螯合物的几个问题） 滕 冰 提纲1.“螯合率”问题2.鉴定方法3.关于摩尔比和配位体4.关于溶解度5.举例（氨基酸螯合物和血红素合成调控）CH MCHNH2NH2O=CC=O O ORR0 MCHNH2O=C OR+微量元素氨基酸螯合物内络盐(II) mol 比 AA: M = 2 : 1微量元素氨基酸螯合物络阳离子 mol 比 AA: M = 1 : 1 HSO4R=H 甘AA (CH2)2-NH2 赖AA(CH2)2-S-CH3 蛋AACH3 丙

2、AA (CH2)2-COOH 谷AAM = 金属微量元素离子R = 螯环外基团 = 配位键=离子键微量元素氨基酸螯合物结构一般描述在螯合物的实际应用中，人们经常把“螯合率”看作一种反应得率。事实上，“螯合率”概念的提出是不正确的，（络合物化学中没有“螯合率”概念）因为在不考虑螯合物稳定程度的情况下，配位体螯合金属离子的反应很容易发生，只要是混合配位体和金属离子的溶液就可以实现螯合。但是，衡量螯合是否很“彻底”，则应以螯合物的稳定常数来表示。1.关于螯合率螯合物稳定常数的是有条件的，也称为条件稳定常数。例如，一个螯合物在中性pH时稳定常数很大，但在酸性和碱性受到了H和OH-浓度的影响，会解离成了

3、配位体和金属离子或生成了羟合络离子和配位体。络合物化学中研究稳定常数测定的方法很多，基本上都是研究络合逐级配位过程中的金属离子、配位体浓度变化，再计算出稳定常数。而不是将产物逐级分解，研究分解过程的各个组分的浓度变化。人们往往出于经济观点认为氨基酸比微量元素价格高，在螯合物产品中如有过剩的金属离子则有“抽条”之嫌。事实上氨基酸和微量元素任何一者过量许多都是不合理的，而且生产厂家做到氨基酸稍稍过量是完全可以的，不存在成本问题。螯合物的稳定常数是螯合物的理化常数，测定方法不同其常数将有所不同，但是决不以人的意志为转移。2甘氨酸Fe2+ 甘氨酸螯合铁内络盐分子式如下：例如（以甘氨酸螯合铁为例）： O

4、OH2CC NH2C CH2ONH2OFeFe2+ + 2 CH2(NH2)COOH=CH2(NH2)COOH有两个配位原子即 COOH上 羟基氧和 NH2上氮原子， Fe2+的配位数一般为4、6，甘氨酸螯合铁中铁有可配位的空电子轨道，一般认为此时空轨道是与H2O配位（如下图）。由于螯合反应是分步进行的，故习惯上把未知具体配位情况的铁-氨基酸螯合物的结构描述为 即： Gly+FeSO4 Gly-Fe SO42+2-实际上这种产品多半是以甘氨酸：铁的摩尔比1：1，由于未移去质子氢，具有可溶性。但这只是一种化学反应中的一种过渡形态，在溶液环境中Fe2+与配位体甘氨酸的摩尔比会由1：1 自发反应到2

5、：1或3：1的稳定状态，此时，部分铁解离出来以离子形态存在，这过程是符合配位化学的原理，而不是以人们的想象而定义。稳定常数和不稳定常数仍以Fe2+ 和CH2(NH2)COOH的络合反应为例2+ Fe(CH2(NH2)COOH)3 Fe2+3CH2(NH2)COOHFe2+ CH2(NH2)COOH3Fe(CH2(NH2)COOH)32+相应于这个化学反应平衡和分步不稳定常数，平衡常数有“活度平衡常数和浓度平衡常数”即在一定温度下只有离子强度（）恒定的条件下，浓度平衡常数才是常数。KFe(CH2(NH2)COOH)32+Fe2+ CH2(NH2)COOH3Fe(CH2(NH2)COOH)32+

6、Fe2+ + 3CH2(NH2)COOHFe2+和CH2(NH2)COOH3分别表示平衡时的Fe2+和CH2(NH2)COOH的摩尔浓度，常数K称为络离子的离解常数，数值越大越不稳定，这个常数称为络离子的不稳定常数,即K不稳，络离子可在水中解离如Fe(CH2(NH2)COOH)32+的解离可分三步，分别有K1、K2、K3、3个不稳定常数，其乘积K不稳例如在水中相应的平衡常数为K稳Fe(CH2(NH2)COOH)2+Fe2+ CH2(NH2)COOHFe2+CH2(NH2)COOH Fe(CH2(NH2)COOH)2+ 即生成配合物时也有相应的稳定常数K1、K2、K3其乘积K稳，若以Fe2+表示

7、金属离子，CH2(NH2)COOH 表示配位体，在溶液中的分步络合反应和相应的分步稳定常数表述如下：K1Fe(CH2(NH2)COOH)2+ CH2(NH2)COOH Fe(CH2(NH2)COOH)22+ Fe(CH2(NH2)COOH)32+CH2(NH2)COOH Fe(CH2(NH2)COOH)22+Fe(CH2(NH2)COOH)22+ CH2(NH2)COOH Fe(CH2(NH2)COOH)32+Fe(CH2(NH2)COOH)22+CH2(NH2)COOH Fe(CH2(NH2)COOH)2+K2K3即1K1， 2K1K2 =K1K2K3 由上述可知，人们容易把“反应得率”认作

8、“螯合率”，并把螯合率作为质量象征.事实上在进行螯合反应时只要提高配位体(如氨基酸)的用量可实现完全的螯合。需要说明的是由于螯合工艺的不同，产物的理化性质也不同，主要表现在溶解度不同、结晶形态不同及产品稳定性的不同。 在自然界中（如在饲料中），在动物消化道中微量金属元素离子与氨基酸类物质形成1：1（M/M）的螯合物是很普通的事，也由于1：1（M/M）的不稳定螯合物（H+和强配位体的影响）金属离子可以与其他非氨基酸配合物（如植酸、草酸、磷酸）形成稳定而“无效” 的螯合物不容易被动物吸收利用。2关于稳定常数(表1) 从表1的数据可以看到微量元素氨基酸螯合物的稳定常数（LogK1 或LogK1.K2

9、 ）都在1036或10310，而有机酸的稳定常数102，EDTA的稳定常数（ LogK1 ）都1013，螯合物的稳定常数过低和过高都会影响动物的吸收和利用，同时我们也看到同一种氨基酸（配位体）与不同金属元素形成的螯合物稳定常数亦有差别；金属元素与氨基酸的摩尔比（MM2）时稳定常数增大很多。 我们和客户都可以从价格和稳定性两方面来选用，这一点既适用于单体的螯合物产品也适应与各种有机矿精。动物实验表明:螯合物(内络盐和某些络阳离子)在单胃动物胃中的不溶性,有利于螯合物保持稳定性,然而在胃中不易溶解的螯合物可在小肠中溶解吸收。常见过渡元素与氨基酸的螯合物的稳定常数一般在11048,螯合物的产品质量可

10、以根据标准所规定的定性和定量指标来衡量。氨基酸螯合物的定性方法的原理就是根据螯合物的稳定常数与显色试剂显色原理来区分金属离子或金属离子与氨基酸的混合物。2.鉴定方法a. 客户往往很关心你的产品是不是螯合物?（混合物）b.用简单的化学、鉴定和定性，(颜色反应、显微镜镜检)结合定量鉴定分析来鉴别c.理化分析方法（红外光谱、示差测热、X射线衍射）蛋氨酸的红外光谱-NH3+-COOH-COOH蛋氨酸螯合锌的红外光谱-COO-NH2烟酸的红外光谱烟酸螯合铬的红外光谱举例:例1蛋氨酸铬与无机铬、无机铬蛋氨酸用甲醇提取后观察提取液颜色，蛋氨酸铬为红紫色，无机铬和无机铬蛋氨酸为深绿色（Cr3的颜色）例2甘氨酸

11、铁与硫酸亚铁、硫酸亚铁甘氨酸在镜检时可以观察到各个化合物结晶的不同，用甲醇提取上述样品，可以观察到不同的颜色反应（见表2） 表2邻菲罗啉试剂溴酚蓝试剂吡啶试剂KOH试剂1:1Gly-Fe提取液橙红蓝紫色蓝色天蓝浑浊2:1Gly-Fe提取液浅粉橙红浅棕黄色蓝色天蓝浑浊FeSO4提取液橙红沉淀橙色，沉淀蓝紫色、酒红沉淀灰绿浑浊FeSO4 +Gly提取液橙红沉淀橙色，沉淀蓝紫色、酒红沉淀灰绿浑浊空白（甲醇）0.1ml无色透明黄绿色蓝色天蓝浑浊3.关于摩尔比和配位体3.1摩尔比(1:1)的螯合物产品在国外普遍应用(溶解度、价格、工艺方式)3.2在溶液中进行螯合反应时控制摩尔比的办法:物料的摩尔比、物理

12、条件、结晶方法3.3不同的配位体、不同的摩尔比、配位的方式决定了其稳定常数、溶解度，在生物体系中上述问题也发生（但应区别于“蛋白盐”）3.4摩尔比高的螯合物相对于低的稳定,对于饲料和生物体如何衡量稳定和效果的关系，可通过动物试验、生物学效价研究和生产实践来评价4. 有关溶解度的问题4.1动物利用微量元素的基本过程:口服溶解吸收代谢沉积4.2由于用量较低，在饲料中、水体中、动物消化道中螯合物受到溶剂、pH、配位场的影响，相对而言溶解度都是较大的4.3溶解度与稳定度有互相影响在生物体中配位体的含量绝对大于微量元素，微量元素在发挥生物化学作用的过程中是不断地与各种配位体络合，其交换的过程也决定了络合

13、物的体内运转、利用的效率。摩尔比高的螯合物相对于低的稳定,这只是化学稳定性，在饲料的生产过程其性质有利于提高产品质量，在生物体内如何衡量稳定和效果的关系，可通过动物试验、生物学效价研究和生产实践来评价。制备和应用螯合物时选择配位体的原则不外乎以下几点：（以氨基酸为例）配位体的化学性质（分子量、溶解度、等电点）营养学意义和价值（必需氨基酸、氨基酸的保护）经济指标（成本、价格、）5.举例（氨基酸螯合物和血红素合成调控）血红素在高等动物生命科学中扮演着极其重要的角色（氧的利用、电子传递）血红素的合成是可以调控的（ALA合成酶、EPO）在人类，运动员是否有发展潜力其血红素的合成能力是一个考核的指标，在

14、国际的重大竞技体育竞赛规则中已经禁止使用基因工程生产的EPO 血红蛋白的合成与调节组成：珠蛋白 : 22血红素 :（Mb、细胞色素、过氧化物酶的辅基）血红素的主要:合成部位 骨髓的幼红细胞和网织红细胞血红素是含铁的卟啉化合物，卟啉由四个吡咯环组成，铁原子位于卟啉环的中央.血红素的结构血红素的合成1.合成的过程 原料:琥珀酰辅酶A 甘氨酸 Fe2+(1) -氨基-酮戊酸(ALA)的生成(线粒体内)限速酶血红素合成的特点合成的部位:主要是骨髓和肝脏原料:琥珀酰辅酶A,甘氨酸,Fe+等小分子, 中间产物的转变主要是吡咯环侧链的脱羧和脱氢反应过程:线粒体、胞液2.合成的调节ALA合酶:限速酶 受血红素的别构抑制调节 血红素阻抑ALA合酶的合成反馈抑制ALA脱水酶与亚铁螯合酶:对重金属的抑制非常敏感 铅中毒贫血 我们从上述的过程可以看出：AL