CN1824606A

CN1824606A - 控缓释型铜的补铜剂及制备方法和用途

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Publication number: CN1824606A
Application number: CNA2006100500826A
Authority: CN
Inventors: 夏枚生; 胡彩虹; 赵文艳
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2006-08-30
Anticipated expiration: 2026-03-29
Also published as: CN100364887C

Abstract

本发明公开了一种控缓释型铜的补铜剂及制备方法和用途。它是一种含活性铜的沸石，按重量百分比计，铜在沸石中的含量为1.5～10％。其制备方法是采用铜盐与天然或人工合成沸石的吸附、离子交换反应，经过滤、干燥、粉碎制成含活性铜的沸石。该方法工艺流程简单，生产成本低廉，易于推广实施。由于载体沸石具有很好的生物相容性和胃肠道粘膜亲和性，规则的互通孔道结构和笼状空间，高表面活性和巨大比表面积等特点，使之对所负载的铜具有控缓释作用，从而大大提高了铜的吸收利用率。本发明所制得的控缓释型铜可作为饲料添加剂应用于畜禽、水产动物、牛、羊等的补铜；也可用于制备人类口服补铜和通过给药治疗性的铜来治疗人类疾病的保健品和药物，适用范围广泛。

Description

控缓释型铜的补铜剂及制备方法和用途

技术领域

本发明涉及一种控缓释型铜的补铜剂及制备方法和用途。

背景技术

铜是人和动物的必需微量元素之一。作为一般的必需营养元素，猪、鸡对铜的需要量为3～8mg/kg(NRC，1994；1998)。微量元素铜对畜禽的独特性在于添加高剂量铜(通常以硫酸铜形式)所产生的促生长作用。目前，尽管对于高铜的促生长作用机理还不清楚，但高剂量铜作为一种高效而价廉的促生长添加剂已广泛应用于畜牧业。目前国内外最常使用的铜源是硫酸铜，但硫酸铜的生产和使用可引起下列问题：(1)硫酸铜与饲料中其它成分的配伍性差，可氧化破坏饲料中某些养分，如维生素、油脂或脂肪等，降低饲料的适口性和营养价值；(2)硫酸铜对胃肠道粘膜具有刺激性，长期添加药理效应水平铜会导致对机体的毒、副作用；(3)现代营养配方中为了降低铜对其它必需矿物元素的拮抗，往往相应增加日粮中锌和铁的添加量，大量的金属元素随粪便排至环境中导致资源浪费和环境污染等不良后果。为寻求既有利于促进畜禽生长，又可提高铜的生物利用度，降低铜使用剂量的高效铜源，近年来许多学者对不同型式的铜源如柠檬酸铜、赖氨酸铜、蛋氨酸铜、铜氨基酸螯合物、铜蛋白盐等进行了大量有益的研究工作，但目前的文献报道表明尚不能确定这类有机铜源可作为动物的高效铜源。因此，畜牧生产中研制和应用高效吸收利用的新型铜源，以最大程度地发挥铜的促生长效应，同时减少铜排出对环境的污染，正引起研究者的极大兴趣和广泛关注。

铜作为必需微量元素在人的营养中也具许多重要的生理功能。铜是许多金属酶的组成成分，作为胶原蛋白和弹力蛋白合成所必需的微量元素，铜在骨折的修复中起着重要的作用；同时铜又是许多抗氧化酶的组成部分，如铜蓝蛋白，铜锌超氧化物歧化酶等，在活血、化淤、消炎方面也可能起着积极的作用。正常骨代谢需要铜的参与。许多研究表明，缺铜动物都出现成骨细胞活动减少；临床缺铜的主要表现之一是骨骼发育异常。

控缓释***对药物、农药、肥料、香料的释放部位、速度和方式具有选择性和可控性，可实现目标物的靶向传输和控缓释，提高其利用率和作用效果，控缓释体系的研究和应用将给相关行业带来新的技术革命。控缓释技术在饲料添加剂的研究开发方面也展现了巨大的应用前景和理论意义，它可推动产品的高性能化与环境友好化，将在新的层次上为畜牧业可持续发展提供物质和技术保证。

控缓释技术的关键是控释载体的选择。沸石是一类天然存在或人工合成的具有规则孔道结构的硅铝酸盐，其化学组成为：M_2/n·Al₂O₃x·xSiO₂·yH₂O，其中M代表金属阳离子，n为金属阳离子的价态，x为硅铝比，y为饱和水分子数。天然沸石因成矿条件不同而结构复杂，人工合成的沸石分子筛结构简单、可控。构成分子筛最基本的结构单元TO₄(T＝Si、Al或其它元素)四面体经由氧桥不仅可以相互连接成四元、六元等单元环，还可以进一步联成双环，这些单、双环的进一步联结便形成笼状或不同维数孔道体系等形形色色的多孔沸石材料骨架结构。例如八元氧环体系包括毛沸石、菱沸石、α-沸石，这些沸石为介孔材料，孔道体系中包含互相连通的超笼；十元环体系又称中孔沸石，包括天然的浊沸石和大量的人工合成高硅沸石，它们的骨架结构中含有五元氧环，孔道体系大部分是非交叉的单孔道；双孔道体系沸石具有十二元和八元氧环开孔或十元和八元氧元开孔的内部连通孔道，如斜发沸石、丝光沸石、辉沸石等，这类沸石具有介孔和微孔两种孔径。由于沸石具有很好的生物相容性和胃肠道粘膜亲和性，规则的互通孔道结构和笼状空间，高表面活性和巨大比表面积等特点，使之十分适合作为控缓释载体。

发明内容

本发明的目的是提供一种控缓释型铜的补铜剂及制备方法和用途，具体说是一种含活性铜的沸石及制备方法和用途。

本发明的控缓释型铜的补铜剂是是采用铜盐与天然或人工合成沸石经吸附、离子交换反应制备而成的一种含活性铜的沸石，按重量百分比计，铜在沸石中的含量为1.5～10％。

本发明的控缓释型铜的补铜剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将沸石研磨至大于300目，加水搅拌均匀，制成浓度为1％～10％的悬浮浆液；

2)将含铜量为沸石重量1.5～10％的铜盐，于搅拌下缓慢加入步骤1)的悬浮浆液中，检测并调节矿浆的pH值为3.0～6.5，室温反应4～10小时；

3)检测步骤2)浆液的pH值，用碱性溶液调节，使浆液pH值为7.0～8.5；水洗2～5次，过滤或离心脱水；

4)将步骤3)所得的滤饼烘干、粉碎至大于300目，得到控缓释型补铜剂。

本发明所说的沸石可以是天然或人工合成沸石。合成沸石为市售商品或采用已知的制备方法制备，其制备技术是众所周知的。

本发明所说的铜盐为无机铜盐或有机铜盐，无机铜盐可为氯化铜、硝酸铜或硫酸铜，有机铜盐可为醋酸铜、甘氨酸铜、柠檬酸铜、葡萄糖酸铜、乳酸铜、赖氨酸铜或蛋氨酸铜。所说的碱性溶液为浓度为0.5～10moL/L的氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾的水溶液。

制备方法的浆液脱水工艺，可因地制宜，选用离心或过滤等方法进行脱水。脱水后所得的滤饼可使用常规烘干设备干燥。烘干后的控缓释型铜的补铜剂为块状，可选用常规粉碎设备粉碎至粒度大于300目。

控缓释型铜的补铜剂用作畜禽、水产动物、牛、羊补铜饲料添加剂。

控缓释型铜的补铜剂用作制备人类口服补铜和通过给药治疗性的铜来治疗人类疾病的保健品和药物。

本发明具有以下优点：

(1)由于载体沸石具有很好的生物相容性和胃肠道粘膜亲和性，规则的互通孔道结构和笼状空间，高表面活性和巨大比表面积等特点，使之对所负载的铜具有控缓释作用，从而大大提高了铜的吸收利用率。

(2)本发明采用铜盐与天然或人工合成沸石的吸附、离子交换反应，经过滤、干燥、粉碎制成含活性铜的沸石，该方法工艺流程简单，生产成本低廉，易于推广实施。

(3)本发明所制得的补铜剂可作为饲料添加剂应用于畜禽、水产动物、牛、羊等的补铜；也可用于制备人类口服补铜和通过给药治疗性的铜来治疗人类疾病的保健品和药物，适用范围广泛。

(4)本发明的补铜饲料添加剂易于与饲料混合，形成均匀分散系，使用方便。

具体实施方式

本发明结合以下实例作进一步的说明。

实施例1

1)将产自浙江缙云的斜发沸石研磨至500目，加水搅拌均匀，制成浓度为10％的悬浮浆液；

2)将含铜量为沸石重量2％的醋酸铜于搅拌下缓慢加入步骤1)的悬浮浆液中，检测并调节矿浆的pH值为3.0，室温反应4小时；

3)检测步骤2)浆液的pH值，用0.5moL/L的碳酸钠水溶液调节，使浆液pH值为7.0；水洗4次，过滤脱水；

4)将步骤3)所得的滤饼烘干、粉碎至600目，得到控缓释型补铜剂，按重量百分比计，铜在沸石中的含量为2％。

体重为7.8kg的96头杜长大仔猪按饲养试验要求分为4组，每组设3个重复，每个重复8头(组内公母各半)。对照组饲喂基础日粮(5mg/kg Cu，以CuSO₄形式添加)，试验组分别饲喂添加240mg/kg硫酸铜和5mg/kg、60mg/kg控缓释型铜的基础饲粮。试验猪充分喂料(日喂四次)，自由饮水，正试45天。在饲养试验后期，从每组中各选6头试验猪，共24头，以Cr₂O₃为外源指示剂进行消化试验。饲养试验结束后，按体重相近的要求，从每组各选6头试验猪(公母各半)，共24头，按常规方法屠宰，采集样品。

饲养试验表明：与对照组(添加5mg/kg硫酸铜)相比，添加5mg/kg和60mg/kg控缓释型铜使仔猪日增重分别提高了6.5％(P＜0.1)和15.4％(P＜0.01)，料重比分别降低了7.2％(P＜0.05)和15.8％(P＜0.01)，腹泻频率分别降低了42.1％(P＞0.05)和75.2％(P＜0.05)；添加240mg/kg硫酸铜，对仔猪日增重无显著影响，但使仔猪腹泻率升高了92.5％(P＜0.01)。消化试验结果表明：添加60mg/kg控缓释型铜使饲料粗蛋白、粗脂肪和钙的表观消化率分别提高了7.6％(P＜0.05)、87.5％(P＜0.05)和75.4％(P＜0.05)。含铜酶活性测定揭示：添加240mg/kg硫酸铜和5mg/kg、60mg/kg控缓释型铜使肝脏中SOD活性分别升高了125.4％((P＜0.05)和135.4％(P＜0.05)、248.5％(P＜0.01)。添加5mg/kg和60mg/kg控缓释型铜使血清生长激素浓度分别较对照组提高了85.2％(P＜0.05)和101.2％(P＜0.05)。

实施例2

1)将市售的ZSM-5型沸石分子筛研磨至300目，加水搅拌均匀，制成浓度为5％的悬浮浆液；

2)将含铜量为沸石重量5％的氯化铜于搅拌下缓慢加入步骤1)的悬浮浆液中，检测并调节矿浆的pH值为4.5，室温反应6小时；

3)检测步骤2)浆液的pH值，用10moL/L的氢氧化钠水溶液调节，使浆液pH值为7.5；水洗3次，过滤脱水；

4)将步骤3)所得的滤饼烘干、粉碎至300目，得到控缓释型补铜剂，按重量百分比计，铜在沸石中的含量为5％。

控缓释型铜对肉鸡生长和内分泌的影响：

以AA商品代混合雏鸡为试验对象，研究了控缓释型铜对肉鸡生长和内分泌的影响。选择体重相近的1日龄的肉仔鸡240羽，随机分为3组(每组设4个重复，每个重复20羽)，分别为空白对照、20mg/kg蛋氨酸铜和20mg/kg控缓释型铜。在自由采食、饮水和24小时光照的条件下，进行为期56天的饲养试验。饲养试验结束后，每组选体重相近试验鸡16羽(公母各半)，共48羽，给水不给料，禁食12小时，屠宰，采取血清样品。

饲养试验结果表明：与对照组相比，添加控缓释型铜和蛋氨酸铜分别使日增重提高了8.7％(P＜0.05)和5.2％(P＞0.05)；控缓释型铜使料重比下降了7.8％(P＜0.05)；而蛋氨酸铜对料重比无明显影响。

蛋氨酸铜和控缓释型铜分别使血清中T₄活性提高了35.6％(P＜0.05)和81.2％(P＜0.01)。控缓释型铜使胰岛素和***I水平分别提高了24.7％(P＜0.05)和45.6％(P＜0.01)。

本研究结果提示：控缓释型铜在提高肉鸡生长上的作用效果略优于同剂量的蛋氨酸铜。

实施例3

预备：根据“温和条件下介孔分子筛MCM-41的修饰与表征”(郑珊，高濂，郭景坤.无机材料学报，2000，15(5)：844-848)的方法制备介孔分子筛MCM-41。

1)将预备步骤中得到的介孔分子筛MCM-41研磨至300目，加水搅拌均匀，制成浓度为1％的悬浮浆液；

2)将含铜量为MCM-41重量10％的硝酸铜于搅拌下缓慢加入步骤1)的悬浮浆液中，检测并调节矿浆的pH值为6.5，室温反应10小时；

3)检测步骤2)浆液的pH值，用5moL/L的氢氧化钾水溶液调节，使浆液pH值为8.5；水洗5次，离心脱水；

4)将步骤3)所得的滤饼烘干、粉碎至400目，得到控缓释型补铜剂，按重量百分比计，铜在MCM-41中的含量为10％。

控缓释型铜对AA肉用仔鸡相对生物学价值：

1日龄商品代AA肉用仔鸡，按完全随机单因子设计法，设三个处理，依次在基础日粮的基础上添加标准铜化台物(分析纯CuSO₄.5H₂O)、控缓释型铜和市售的酵母铜。每个处理设4个水平，铜添加量分别为0、10、20、30mg/kg，每个水平设4个重复。每个重复占一个非镀铜材料育雏笼，养4只鸡.公母各半。试验期为三周，第一周为预试期，所有试验鸡均饲喂基础日粮。正试期为两周，饲喂相应试验日粮。正试期开始和结束时，分别以重复组为单位对试验鸡进行称重。计算平均日增重和耗料。试验结束时，在每个重复组中选择与该组体重接近的公母鸡各1只屠宰，剥取右腿胫骨，合并后测其灰分重。再用原子吸收分光光度法测胫骨灰分铜含量。

采用斜率比法计算相对生物学价值。以分析纯CuSO₄.5H₂O为参比标准，计算出当其回归直线斜率为100时其它铜源的回归斜率，此乃假设参比标准分析纯CuSO₄.5H₂O的生物学价值为100时，其它铜源的相对生物学价值，结果见表1。

表1 不同铜源的相对生物学价值

指标处理	CuSO₄.5H₂O	控缓释型铜	酵母铜
指标处理	CuSO₄.5H₂O	控缓释型铜	酵母铜	日增重胫骨灰分重胫骨灰分铜含量胫骨中铜沉积量	100100100100	195350125230	187315158205

实施例4

1)将市售的4A型沸石分子筛研磨至400目，加水搅拌均匀，制成浓度为8％的悬浮浆液；

2)将含铜量为沸石重量1.5％的柠檬酸铜于搅拌下缓慢加入步骤1)的悬浮浆液中，检测并调节矿浆的pH值为4.0，室温反应6小时；

3)检测步骤2)浆液的pH值，用2moL/L的碳酸钾水溶液调节，使浆液pH值为7.5；水洗2次，离心脱水；

4)将步骤3)所得的滤饼烘干、粉碎至500目，得到控缓释型补铜剂，按重量百分比计，铜在沸石中的含量为1.5％。

实施例5

1)将产自广西的红辉沸石研磨至600目，加水搅拌均匀，制成浓度为4％的悬浮浆液；

2)将含铜量为沸石重量2.5％的赖氨酸铜于搅拌下缓慢加入步骤1)的悬浮浆液中，检测并调节矿浆的pH值为4.5，室温反应10小时；

3)检测步骤2)浆液的pH值，用6moL/L的氢氧化钠水溶液调节，使浆液pH值为7.0；水洗4次，离心脱水；

4)将步骤3)所得的滤饼烘干、粉碎至600目，得到控缓释型补铜剂，按重量百分比计，铜在沸石中的含量为2.5％。

实施例6

预备：根据“无胺法合成高硅铝比和高结晶度的ZSM-5沸石分子筛”(项寿鹤，刘述全，王敬中，李赫喧等.国家发明专利授权公告号1046922C)的方法制备ZSM-5沸石分子筛。

1)将预备步骤中得到的ZSM-5沸石分子筛研磨至300目，加水搅拌均匀，制成浓度为6％的悬浮浆液；

2)将含铜量为沸石重量4％的葡萄糖酸铜于搅拌下缓慢加入步骤1)的悬浮浆液中，检测并调节矿浆的pH值为4.5，室温反应4小时；

3)检测步骤2)浆液的pH值，用6moL/L的氢氧化钾水溶液调节，使浆液pH值为8.0；水洗4次，离心脱水；

4)将步骤3)所得的滤饼烘干、粉碎至400目，得到控缓释型补铜剂，按重量百分比计，铜在沸石中的含量为4％。

控缓释型铜的补铜剂用作畜禽、水产动物、牛、羊的补铜饲料添加剂的使用方法为：按以下添加剂量拌入畜禽、水产动物饲料中(以铜计)：猪5～60mg/kg，鸡5～20mg/kg，鸭5～20mg/kg，鱼3～30mg/kg，甲鱼3～10mg/kg，虾3～10mg/kg。

控缓释型铜的补铜剂用于制备人类口服补铜和通过给药治疗性的铜来治疗人类疾病的保健品和药物日服1～2次，日服量以铜量不超过2～8mg为宜。

Claims

1.一种控缓释型铜的补铜剂，其特征在于它是采用铜盐与天然或人工合成沸石经吸附、离子交换反应制备而成的一种含活性铜的沸石，按重量百分比计，铜在沸石中的含量为1.5～10％。

2.根据权利要求1所述的一种控缓释型铜的补铜剂，其特征在于所述的铜盐为无机铜盐或者有机铜盐。

3.根据权利要求2所述的一种控缓释型铜的补铜剂，其特征在于所述的无机铜盐为氯化铜、硝酸铜或硫酸铜，有机铜盐为醋酸铜、甘氨酸铜、柠檬酸铜、葡萄糖酸铜、乳酸铜、赖氨酸铜或蛋氨酸铜。

4.一种如权利要求1所述的控缓释型铜的补铜剂的制备方法，其特征在于方法的步骤如下：

5.根据权利要求4所述的一种控缓释型铜的补铜剂的制备方法，其特征在于所述的铜盐为无机铜盐或有机铜盐。

6.根据权利要求5所述的一种控缓释型铜的补铜剂的制备方法，其特征在于所述的无机铜盐为氯化铜、硝酸铜或硫酸铜，有机铜盐为醋酸铜、甘氨酸铜、柠檬酸铜、葡萄糖酸铜、乳酸铜、赖氨酸铜或蛋氨酸铜。

7.根据权利要求4所述的一种控缓释型铜的补铜剂的制备方法，其特征在于所述的碱性溶液为浓度为0.5～10moL/L的氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾的水溶液。

8、一种如权利要求1所述的控缓释型铜的补铜剂的用途，其特征在于它用作畜禽、水产动物、牛、羊补铜饲料添加剂。

9.一种如权利要求1所述的控缓释型铜的补铜剂的用途，其特征在于它用作制备人类口服补铜和通过给药治疗性的铜来治疗人类疾病的保健品和药物。