CN105707902B

CN105707902B - 一种大米多肽螯合锌及其制备方法

Info

Publication number: CN105707902B
Application number: CN201610022389.9A
Authority: CN
Inventors: 王鲁峰; 黄行健; 梁志远; 潘思轶
Original assignee: Hubei Ranvo Biological Polypeptide Technology Co Ltd; Huazhong Agricultural University
Current assignee: Hubei Ranvo Biological Polypeptide Technology Co Ltd; Huazhong Agricultural University
Priority date: 2016-01-14
Filing date: 2016-01-14
Publication date: 2018-06-29
Anticipated expiration: 2036-01-14
Also published as: CN105707902A

Abstract

本发明提供了一种大米多肽螯合锌的制备方法，将大米多肽、醋酸锌和水混合，并采用缓冲溶液和助剂作为酸度调节剂调节pH值，得到反应液；将反应液均质，然后在超声条件下进行螯合反应，得到大米多肽螯合锌。采用本发明提供的方法，制备得到一种大米多肽螯合锌。本发明提供的制备方法中，用醋酸锌作为锌源，有利于螯合物的形成，提高了螯合效率，同时残余的醋酸锌易于去除，有利于获得高纯度产物；在大米多肽与醋酸锌进行螯合反应前通过均质预处理，然后在螯合反应中通过超声波的分散与刺激，可以加快螯合反应速度，提高螯合物稳定性；且在螯合反应体中采用缓冲溶液体系，与非缓冲体系相比，能够使螯合反应进行得更为彻底。

Description

一种大米多肽螯合锌及其制备方法

技术领域

本发明涉及补锌剂技术领域，特别涉及一种大米多肽螯合锌及其制备方法。

背景技术

锌是人体必需的微量元素之一，作为多种酶的组成成分广泛地参与各种代谢活动。锌缺乏可致儿童厌食、矮小，性成熟障碍、免疫功能低下，皮疹及脱发等。在我国，锌缺乏也比较普遍，主要存在于婴儿、儿童、孕妇及老年人中，服用补锌剂是有效改善锌缺乏状况的方法。

补锌剂可分为无机补锌剂和有机补锌剂。无机补锌剂包括硫酸锌等，结构简单、价格低廉，但是其与胃酸反应生成的氯化锌具有较强的毒性和腐蚀性，服后易导致胃肠刺激等副作用，同时利用率不高。有机补锌剂更接近于机体内锌的作用形式，吸收利用率较高。多肽螯合锌作为一种有机补锌剂，能够达到更好的营养补充效果。而且多肽螯合锌可以通过多肽的吸收途径转运吸收，避免了与氨基酸之间的竞争，从而提高锌的利用率。此外多肽螯合锌不仅具有补锌作用，还具有一些特殊的生物活性，比如协同胰岛素降血糖，抗氧化，抗衰老等。

现有技术中制备多肽螯合锌时多采用简单的溶液反应，即将原料溶液混合加热搅拌一定时间，但采用这种方法会导致螯合不彻底，从而使螯合物的稳定常数较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大米多肽螯合锌及其制备方法。本发明提供的大米多肽螯合锌的制备方法，能够加快螯合反应速度，提高螯合物稳定性。

本发明提供了一种大米多肽螯合锌的制备方法，包括以下步骤：

(1)将大米多肽、醋酸锌和水混合，得到混合物料；

(2)采用酸度调节剂调节步骤(1)中所述混合物料的pH值，得到反应液；

所述酸度调节剂包括缓冲溶液和助剂，所述助剂为酸剂或碱剂；

(3)将所述步骤(2)得到的反应液均质；

(4)将所述步骤(3)均质后得到的物料在超声条件下进行螯合反应，得到大米多肽螯合锌。

优选的，步骤(1)所述混合物料中大米多肽和醋酸锌的质量比为(1.5～4)∶1；所述混合物料中大米多肽和醋酸锌的总质量浓度为3～7％。

优选的，步骤(2)中所述缓冲溶液的pH值为2.2～8.0；所述缓冲溶液包括柠檬酸缓冲溶液。

优选的，步骤(2)中所述反应液的pH值为4～6.5。

优选的，步骤(3)中所述均质的压力为10～40MPa；

所述均质的温度为45～70℃。

优选的，步骤(3)中所述均质循环进行，所述均质的循环次数为2～4次。

优选的，步骤(4)中所述超声的能量密度为50～200w/L。

优选的，步骤(4)中所述鳌合反应的温度为50～70℃，

所述螯合反应的时间为20～60min。

优选的，步骤(4)中所述鳌合反应在保护气体气氛下进行。

本发明提供了一种采用上述制备方法得到的大米多肽螯合锌，由包括以下组分的原料制备得到：

7.5wt％～20wt％大米多肽；

5wt％～15wt％醋酸锌；

1wt％～5wt％酸度调节剂；

余量的水。

本发明提供了一种大米多肽螯合锌的制备方法，将大米多肽、醋酸锌和水混合，并采用缓冲溶液和助剂作为酸度调节剂调节pH值，得到反应液；将反应液均质，然后在超声条件下进行螯合反应，得到大米多肽螯合锌。本发明提供的制备方法中，用醋酸锌作为锌源，有利于螯合物的形成，提高了螯合效率；同时残余的醋酸锌易于去除，有利于获得高纯度产物。实施例结果表明，产物的螯合率为23.05％，纯度为80％以上。

而且，本发明提供的方法在大米多肽与醋酸锌进行螯合反应前通过均质预处理，然后在螯合反应中通过超声波的分散与刺激，可以加快螯合反应速度，提高螯合物稳定性。实施例结果表明，螯合物稳定常数为5×10⁵以上。

另外，本发明提供的方法在螯合反应体中采用缓冲溶液体系，与非缓冲体系相比，能够使螯合反应进行得更为彻底。实施例结果表明，产物收率为34％以上。

具体实施方式

(1)将大米多肽、醋酸锌和水混合，得到混合物料；

(3)将所述步骤(2)得到的反应液均质；

本发明提供的制备方法中，用醋酸锌作为锌源，有利于螯合物的形成，提高了螯合效率，同时残余的醋酸锌易于去除，有利于获得高纯度产物。而且，在大米多肽与醋酸锌进行螯合反应前通过均质预处理，然后在螯合反应中通过超声波的分散与刺激，可以加快螯合反应速度，提高螯合物稳定性。另外，本发明提供的方法还在螯合反应体中采用缓冲溶液体系，与非缓冲体系相比，能够使螯合反应进行得更为彻底。

本发明对于所述大米多肽的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的大米多肽即可。本发明优选采用大米多肽粉或大米多肽浓缩水溶液，所述大米多肽的总合量80％以上，其中大米多肽分子量200～5000之间的比例不低于大米多肽总含量的75％。

本发明优选采用酶解法制备大米多肽粉或大米多肽浓缩水溶液。本发明对于所述酶解法的具体过程没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的用于制备多肽粉或多肽浓缩水溶液的酶解法的技术方案即可。在本发明中，所述酶解法优选将大米蛋白粉依次经过提取、酶解、分离、过滤，得到的滤液为质量分数为10～25％的大米多肽浓缩水溶液；将所述大米多肽浓缩水溶液进行喷雾干燥处理，得到大米多肽粉。

本发明将大米多肽、醋酸锌和水混合，得到混合物料。在本发明中，对于所述混合的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的混合的技术方案即可。本发明优选使用搅拌器将所述大米多肽、醋酸锌和水混合；所述搅拌器的搅拌速率优选为200～300r/min。

本发明优选分别将大米多肽和醋酸锌配制成水溶液，然后将得到的大米多肽水溶液和醋酸锌水溶液进行混合。在本发明中，所述大米多肽水溶液的质量浓度优选为7.5～20％，更优选为11.5～15％；所述醋酸锌水溶液的质量浓度优选为5％～10％，更优选为6.5～8.5％。

在本发明中，所述混合物料中大米多肽和醋酸锌的质量比为(1.5～4)∶1，优选为(2～3.5)∶1；所述混合物料中大米多肽和醋酸锌的总质量浓度优选为3～7％，更优选为3.5～6.5％。

得到混合物料后，本发明采用酸度调节剂调节所述混合物料的pH值，得到反应液；

所述酸度调节剂包括缓冲溶液和助剂，所述助剂为酸剂或碱剂。

在本发明中，所述缓冲溶液的pH值优选为2.2～8.0，更优选为3.5～7.5。在本发明中，所述缓冲溶液优选包括柠檬酸缓冲溶液。本发明优选采用磷酸氢二钠和柠檬酸配制所述缓冲溶液。本发明选用柠檬酸缓冲体系溶液有利于螯合反应的进行，增加了螯合反应的效率，降低了反应成本，节约了资源。

在本发明中，对于所述酸剂没有特殊的要求，采用本领域技术人员熟知的酸剂即可。在本发明中，所述酸剂优选包括HCl溶液；所述HCl溶液的摩尔浓度优选为0.008～0.012mol/L。在本发明的实施例中，采用0.01mol/L的HCl溶液作为酸剂。

在本发明中，对于所述碱剂没有特殊的要求，采用本领域技术人员熟知的碱剂即可。在本发明中，所述酸剂优选包括NaOH；所述NaOH溶液的摩尔浓度优选为0.008～0.012mol/L。在本发明的实施例中，采用0.01mol/L的NaOH溶液作为碱剂。

在本发明中，所述反应液的pH值优选为4～6.5，更优选为4.5～6，具体可为4.5、5、5.5、6。

得到所述反应液后，本发明将所述反应液均质。在本发明中，对于所述均质时采用的设备没有特殊的要求，采用本领域技术人员熟知的用于均质的设备即可。本发明优选使用高压均质机对所述反应液进行均质。在本发明中，所述均质的压力优选为10～40MPa，更优选为15～35MPa，最优选为20～30MPa；所述均质的温度优选为45～70℃，更优选50～65℃，最优选为55～60℃。本发明所述均质优选循环进行；在本发明中，所述均质的循环次数优选为2～4次。

均质完成后，本发明将所述均质后得到的物料在超声条件下进行螯合反应，得到大米多肽螯合锌。本发明优选将所述均质后得到的物料迅速进行鳌合反应，避免空气中氧气重新进入反应体系干扰反应。

在本发明中，对于所述超声时使用的设备没有特殊的要求，采用本领域技术人员熟知的用于超声的设备即可。本发明优选使用超声波探头对所述均质后得到的物料进行超声。在本发明中，所述超声的能量密度优选为50～200w/L，更优选为70～170w/L。

在本发明中，对于所述鳌合反应的反应器没有特殊的要求，采用本领域技术人员熟知的鳌合反应的反应器即可。在本发明中，优选使用反应釜进行所述鳌合反应。

在本发明中，所述鳌合反应的温度优选为50～70℃，更优选为55～65℃；所述鳌合反应的时间优选为20～60min，更优选为30～50min，最优选为35～45min。

在本发明中，所述鳌合反应优选在保护气体气氛下进行。在本发明中，对于所述保护气体没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的保护气体即可。本发明在所述鳌合反应中优选在氮气气氛下进行。本发明充入反应釜中氮气的流量优选为8～12L/min。

完成所述鳌合反应后，为了精制产品，本发明优选对所述鳌合反应后得到的混合液进行后处理，得到大米多肽螯合锌。在本发明中，所述后处理优选包括以下步骤：

将所述鳌合反应后得到的混合液进行离心、洗涤，得到大米多肽螯合锌粗产品；

将所述大米多肽螯合锌粗产品进行分散、干燥，得到大米多肽螯合锌。

本发明对于所述离心没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的离心的技术方案即可。本发明优选使用过滤离心机对所述鳌合反应完成后得到的混合液进行离心。在本发明中，所述离心的时间优选为，所述过滤离心机的离心分离因数优选为1000～1500。

在本发明中，使用过滤离心机对所述混合液进行离心后，得到清液和浊液，本发明优选对所述浊液进行洗涤。本发明优选先使用水对所述浊液洗涤2～3次，以除去多余的醋酸锌，然后用体积分数为85～95％的乙醇洗涤2～3次，以进一步除去非水溶性杂质。

所述洗涤完成后，得到大米多肽螯合锌粗产品。为了精制产品，本发明优选对所述大米多肽螯合锌粗产品进行分散、干燥，得到大米多肽螯合锌。在本发明中，对于所述分散没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的分散的技术方案即可。本发明优选先将所述大米多肽螯合锌粗产品溶于水中，得到大米多肽螯合锌粗产品水溶液，然后使用高剪切乳化机对所述大米多肽螯合锌粗产品水溶液进行分散。

在本发明中，所述大米多肽螯合锌粗产品水溶液的质量浓度优选为10～25％，更优选为15～20％。

在本发明中，所述高剪切乳化机的转速优选为10000～30000r/min，更优选为15000～25000r/min；所述分散的时间优选为2～5min。

所述分散完成后，本发明优选对所述分散后得到的物料进行干燥，得到大米多肽螯合锌。在本发明中，对于所述干燥没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的干燥的技术方案即可。本发明优选使用离心式喷雾干燥机对所述分散后得到的物料进行干燥。在本发明中，所述离心式喷雾干燥机的进风温度优选为160～210℃。

本发明采用上述制备方法得到一种大米多肽螯合锌，由包括以下组分的原料制备得到：

7.5wt％～20wt％大米多肽；

5wt％～15wt％醋酸锌；

1wt％～5wt％酸度调节剂；

余量的水。

在本发明中，所述大米多肽螯合锌的原料包括7.5wt％～20wt％大米多肽，优选为9.5wt％～16.5wt％。

在本发明中，所述大米多肽螯合锌的原料包括5wt％～15wt％醋酸锌，优选为8wt％～11wt％。

在本发明中，所述大米多肽螯合锌的原料包括1wt％～5wt％酸度调节剂，优选为1.5wt％～4.5wt％。

在本发明中，所述大米多肽螯合锌的原料包括余量的水。本发明对于所述水没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的水即可。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

(1)取大米多肽粉配制成质量浓度为10％的大米多肽粉水溶液，取醋酸锌配制成质量浓度为6％的醋酸锌水溶液，然后将大米多肽水溶液、醋酸锌水溶液与水混合，使得到的混合物料中大米多肽与醋酸锌的质量比为3∶1，混合物料中大米多肽与醋酸锌的总质量浓度为4％。

(2)取0.01mol/L HCl将步骤(1)所述混合物料的pH值调节至6.0，然后加入磷酸氢二钠和柠檬酸缓冲溶液，并用0.01mol/L NaOH调节，使得到的反应液的pH值稳定在6.0。

(3)采用高压均质机对步骤(2)得到的反应液进行均质，均质压力为30MPa，均质温度为70℃，循环次数为2次。

(4)将步骤(3)均质后得到的物料导入温度为50℃的反应釜中进行鳌合反应，通流量为8L/min的氮气进行保护，同时在反应釜中接入超声波探头，控制超声的能量密度为100w/L，搅拌反应40min。

(5)采用过滤离心机对步骤(4)鳌合反应后得到的混合液进行离心分离，离心分离因数1000，离心时间为5min，离心结束后，所述混合液被分为清液和浊液；然后先使用水对得到的浊液洗涤2次，再用体积分数为85％的乙醇洗涤3次，得到大米多肽螯合锌粗产品；接下来将大米多肽螯合锌粗产品溶于水，得到质量浓度为18％的大米多肽螯合锌粗产品水溶液，用高剪切乳化机以20000r/min对得到的大米多肽螯合锌粗产品水溶液分散3min；最后使用离心式喷雾干燥机对分散后得到的物料进行干燥，进风温度为180℃，得到大米多肽螯合锌。

实施例2

(1)取大米多肽粉配制成15％水溶液，取醋酸锌成8％水溶液，然后将大米多肽水溶液、醋酸锌水溶液与水混合，使得到的混合物料中大米多肽与醋酸锌的质量比为1.5∶1，混合物料中大米多肽与醋酸锌的总质量浓度为3％。

(2)取0.01mol/L HCl将步骤(1)所述混合物料的pH值调节至4.5，然后加入磷酸氢二钠和柠檬酸缓冲溶液，并用0.01mol/L NaOH调节，使得到的反应液的pH值稳定在4.5。

(3)采用高压均质机对步骤(2)得到的反应液进行均质，均质压力为10MPa，均质温度为60℃，循环次数为4次。

(4)将步骤(3)均质后得到的物料导入温度为70℃的反应釜中进行鳌合反应，通流量为12L/min的氮气进行保护，同时在反应釜中接入超声波探头，控制超声的能量密度50w/L，搅拌反应60min。

(5)采用过滤离心机对步骤(4)鳌合反应后得到的混合液进行离心分离，离心分离因数1500，离心时间为3min，离心结束后，所述混合液被分为清液和浊液；然后先使用水对得到的浊液洗涤2次，再用体积分数为85％的乙醇洗涤3次，得到大米多肽螯合锌粗产品；接下来将大米多肽螯合锌粗产品溶于水，得到质量浓度为25％的大米多肽螯合锌粗产品水溶液，用高剪切乳化机以30000r/min对得到的大米多肽螯合锌粗产品水溶液分散2min；最后使用离心式喷雾干燥机对分散后得到的物料进行干燥，进风温度为210℃，得到大米多肽螯合锌。

实施例3

(1)取大米多肽粉配制成7.5％水溶液，取醋酸锌成5％水溶液，然后将大米多肽水溶液、醋酸锌水溶液与水混合，使得到的混合物料中大米多肽与醋酸锌的质量比为4∶1，混合物料中大米多肽与醋酸锌的总质量浓度为7％。

(2)取0.01mol/L HCl将步骤(1)所述混合物料的pH值调节至5.0，然后加入磷酸氢二钠和柠檬酸缓冲溶液，并用0.01mol/L NaOH调节，使得到的反应液的pH值稳定在5.0。

(3)采用高压均质机对步骤(2)得到的反应液进行均质，均质压力为40MPa，均质温度为50℃，循环次数为2次。

(4)将步骤(3)均质后得到的物料导入温度为50℃的反应釜中进行鳌合反应，通流量为10L/min的氮气进行保护，同时在反应釜中接入超声波探头，控制超声的能量密度200w/L，搅拌反应20min。

(5)采用过滤离心机对步骤(4)鳌合反应后得到的混合液进行离心分离，离心分离因数1200，离心时间为4min，离心结束后，所述混合液被分为清液和浊液；然后先使用水对得到的浊液洗涤2次，再用体积分数为90％的乙醇洗涤2次，得到大米多肽螯合锌粗产品；接下来将大米多肽螯合锌粗产品溶于水，得到质量浓度为10％的大米多肽螯合锌粗产品水溶液，用高剪切乳化机以10000r/min对得到的大米多肽螯合锌粗产品水溶液分散5min；最后使用离心式喷雾干燥机对分散后得到的物料进行干燥，进风温度为160℃，得到大米多肽螯合锌。

对比例1

将醋酸锌替换为氯化锌，按照实施例1提供的制备步骤和参数，制备得到大米多肽螯合锌。

对比例2

将醋酸锌替换为硫酸锌，按照实施例1提供的制备步骤和参数，制备得到大米多肽螯合锌。

将实施例1与对比例1、对比例2制备的大米多肽螯合锌的螯合率进行比较，结果见表1。

表1 实施例1与对比例1、对比例2制备的大米多肽螯合锌的螯合率比较

实施例	螯合率(％)
		实施例1	23.05
对比例1	19.16
		对比例2	18.73

上述结果表明，本发明以醋酸锌为锌源，制备得到的大米多肽螯合锌的螯合率为23.05，高于以氯化锌或硫酸锌为锌源制备得到的大米多肽螯合锌的螯合率。同时，以醋酸锌作为锌源，反应中残余的醋酸锌易于去除，有利于获得高纯度产物，本发明中大米多肽螯合锌的纯度为80％以上。

而且，本发明提供的方法在大米多肽与醋酸锌进行螯合反应前通过均质预处理，然后在螯合反应中通过超声波的分散与刺激，可以加快螯合反应速度，提高螯合物稳定性，本发明中大米多肽螯合锌的稳定常数为5×10⁵以上。

另外，本发明提供的方法在螯合反应体中采用缓冲溶液体系，与非缓冲体系相比，能够使螯合反应进行得更为彻底，本发明中大米多肽螯合锌的收率为34％以上。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种大米多肽螯合锌的制备方法，包括以下步骤：

(1)将大米多肽、醋酸锌和水混合，得到混合物料；

所述混合物料中大米多肽和醋酸锌的质量比为(1.5～4)：1；所述混合物料中大米多肽和醋酸锌的总质量浓度为3～7％；

(2)采用酸度调节剂调节步骤(1)中所述混合物料的pH值，得到反应液；所述酸度调节剂包括缓冲溶液和助剂，所述助剂为酸剂或碱剂；

所述缓冲溶液的pH值为2.2～8.0；

(3)将步骤(2)得到的反应液均质；

所述均质的压力为10～40MPa；所述均质的温度为45～70℃；

(4)将步骤(3)均质后得到的物料在超声条件下进行螯合反应，得到大米多肽螯合锌；

所述超声的能量密度为50～200w/L；所述螯合反应的温度为50～70℃；所述螯合反应的时间为20～60min。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述缓冲溶液包括柠檬酸缓冲溶液。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述反应液的pH值为4～6.5。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述均质循环进行，所述均质的循环次数为2～4次。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述螯合反应在保护气体气氛下进行。

6.权利要求1～5任意一项所述的制备方法得到的大米多肽螯合锌，其特征在于，由以下组分的原料制备得到：

7.5wt％～20wt％大米多肽；

5wt％～15wt％醋酸锌；

1wt％～5wt％酸度调节剂；

余量的水。