專利名稱：一種飼料添加劑dl-蘇氨酸螯合銅的制備方法
技術領域：
本發明涉及氨基酸及氨基酸螯合銅的制備方法，具體地說是涉及一種飼料添加劑 DL-蘇氨酸螯合銅的制備方法。
背景技術：
蘇氨酸是一種必需的氨基酸，主要用于醫藥、化學試劑、食品強化劑、飼料添加劑 等方面。特別是飼料添加劑方面的用量增長快速，它常添加到未成年仔豬和家禽的飼料中， 是豬飼料的第二限制氨基酸和家禽飼料的第三限制氨基酸。蘇氨酸是繼蛋氨酸、賴氨酸、色 氨酸之后第四種禽畜飼料必需氨基酸添加劑，對禽畜的生長發育、強化催肥、催奶，產蛋均 有明顯的促進作用。蘇氨酸的缺乏可導致動物采食量降低、飼料利用率下降、生長受阻，免 疫機能抑制等癥狀。在配合飼料中加入L-蘇氨酸，具有如下的特點①可以調整飼料的氨 基酸平衡，促進禽畜生長；②可改善肉質；③可改善氨基酸消化率低的飼料的營養價值；④ 可降低飼料原料成本；⑤提供動物機體免疫力。因此，蘇氨酸在歐盟國家(主要是德國、比 利時、丹麥等)和美洲國家，已廣泛地應用于飼料行業。此外，蘇氨酸在食品工業中可用作 營養強化劑，添加于食品中、可提高蛋白質的營養價值，使食品營養成分更加充足合理。在 飼料工業中，蘇氨酸可用作氨基酸飼料添加劑，為飼料蛋白質的供給開辟了新的途徑，不但 提高了飼料的營養價值，降低了飼喂成本，而且還能獲得促進畜禽生長發育、增強抗病能力 等其他許多有益的作用。在所有必須氨基酸中，蘇氨酸在維持腸道完善性中尤其重要(Wang等2007)。Wang 等(2006)報道，日糧中氨基酸含量會增強仔豬的免疫功能。王薇薇(2008)發現，蘇氨酸可 以通過小腸黏液蛋白質的合成抑制小腸黏膜上皮細胞的凋亡，從而影響仔豬小腸免疫屏障 功能。仔豬對蘇氨酸的需要量為0. 746 0. 85%，瘦肉型生長肥育豬營養需要量7. 60 10. 30克/每日每頭，母豬為17.8 19.6克/每日每頭。研究表明高銅日糧(100 250毫克/千克硫酸銅)可促進豬的生長，提高采食量 和改善飼料利用率。高銅是目前養豬上應用較為廣泛的營養調控手段，然而應用高銅致使 大量的銅(80% 95%)隨糞便排入環境，給人類健康帶來直接危害。氨基酸螯合銅的開發 應用為解決銅污染問題提供一個有效的途徑。研究表明，低劑量(100毫克/千克蘇氨酸螯 合銅)飼喂斷奶仔豬，可就得與高銅(250毫克/千克硫酸銅)相近或更好的促生長效果， 而且可顯著降低豬肝和糞中銅的含量。DL-蘇氨酸螯合銅可以被動物機體內充分吸收，分解為蘇氨酸和銅離子，所以兼具 有提供蘇氨酸和螯合銅的雙重功效，可以有效提高養殖業的生產效率，并且降低養殖業銅 的排放量，因此，在養殖業的生產中具有極大的應用前景。DL-蘇氨酸螯合銅的分子式為C8H16N2O6Cu,結構為 中國專利申請(200910043299. 8，發明名稱“蘇氨酸銅及其制備方法和應用”)公 開了一種用于飼料的蘇氨酸銅的制備方法，該方法包括(1)將硫酸銅或者硫酸銅的結晶 水合物與質量濃度為5% 30%的蘇氨酸水溶液混合，所述硫酸銅或者硫酸銅的結晶水合 物與蘇氨酸的摩爾比為(0.5 1.1) 2，在惰性氣體保護下進行反應，反應溫度控制在 60°C 100°C，添加氫氧化鈉維持反應時的pH值為4 8，反應0. 5 6h后得到反應產物； (2)將所述反應產物進行真空濃縮直至得到粘稠狀的濃縮物，或者用有機溶劑萃取所述反 應產物中的水分得到沉淀物，再將所述濃縮物或沉淀物進行干燥、粉碎后，得到蘇氨酸銅成 品。盡管該方法能獲得一定性能的蘇氨酸銅產品，然而該方法使用了昂貴的蘇氨酸和硫酸 銅(價格高于碳酸銅2-3倍)，比較需要惰性氣體和真空環境，導致生產成本過高，因此不適 于反應路線短、設備投資少的工業化生產。因此，目前需要一種能結合蘇氨酸和螯合銅的雙重功效、使兩種物質的互補性在 飼料中能得到充分體現，并更好促進動物機體對上述兩種物質的同步吸收，同時又適于反 應路線短、設備投資少的工業化生產的蘇氨酸銅的生產方法，以達到有效促進動物生長、增 強動物抵抗力和提高飼料利用效率的目的。

發明內容
本發明原理是以廉價的甘氨酸、堿式碳酸銅為反應原料，并使用廉價易得的甲醇、 乙醛、冰醋酸、氫氧化鈉為反應劑，在常規的反應環境中即制備可用于飼料添加劑的DL-蘇 氨酸螯合銅，無需特殊或昂貴的反應設備。因此，本發明第一目的在于提供一種用于飼料添加劑的DL-蘇氨酸螯合銅的制備 方法，包括(1)甘氨酸螯合銅的制備取一定質量的甘氨酸，加入相當于甘氨酸質量體積比 40-100倍的水，加熱溶解后，再加入0. 5-1. 2倍量的堿式碳酸銅，在相同溫度下保溫后，然 后趁熱濾除去未反應的堿式碳酸銅，并將濾液在0-5°C析出結晶，過濾并高溫干燥得到甘氨 酸螯合銅；(2) DL-蘇氨酸螯合銅的制備取一定質量的甘氨酸螯合銅，加入相當于蘇氨酸螯 合銅質量體積比6-16倍的甲醇，攪拌溶解，低溫冷卻后，加入質量體積比1-2. 6倍的乙醛， 再加入5%的氫氧化鈉甲醇溶液180-240毫升，加熱后并保溫反應，然后趁熱過濾除去不溶 物，并在濾液中加質量體積比0.06-0. 16倍(優選0.1倍)的冰醋酸，冷卻后，加熱干燥得 至IJ DL-蘇氨酸螯合銅。在一個實施方案中，步驟1中加入的水量為60-80倍，加入的堿式碳酸銅量為 0. 8-0. 9倍。其中，在一個具體實施方案中，步驟1中加入的水量優選為70倍，加入的堿式 碳酸銅量優選為0.8倍。
在另一實施方案中，步驟2中第一次加入的甲醇量為9-10倍，加入的乙醛量為 1. 4-1. 6倍，第二次加入的甲醇量為1. 5-1. 8倍，加入的氫氧化鈉量為0. 08-0. 1倍。其中， 在一個具體實施方案中，步驟2中第一次加入的甲醇量優選為10倍，加入的乙醛量優選為 1. 6倍，第二次加入的甲醇量優選為1. 8倍，加入的氫氧化鈉量優選為0. 1倍。還在其他的實施方案中，步驟1中的加熱和保溫溫度優選60-80°C，干燥溫度優選 60-700C，步驟2中低溫冷卻溫度優選5-10°C，加熱和保溫溫度優選60_80°C，干燥溫度優選 60-70 O。根據以上方案，在其他的具體實施方案中，所述步驟包括a取甘氨酸100-150克，加水0. 7-1. 5升，在60_8(TC加熱溶解，在加入80-120克 堿式碳酸銅，60-80°C保溫1-3小時，趁熱濾除去未反應的堿式碳酸銅，濾液在0-5°C析出結 晶，過濾，60°C干燥得到甘氨酸螯合銅；b. DL-蘇氨酸螯合銅的制備取步驟a得到的甘氨酸螯合銅，加甲醇500-800毫升，攪拌溶解，冷卻至5_10°C加 入乙醛200-280毫升，再加5%的氫氧化鈉甲醇溶液180-240毫升，60-80°C保溫反應1小 時。趁熱過濾除去不溶物，濾液中加入冰醋酸15-30毫升，冷卻過夜，過濾60°C干燥得到 DL-蘇氨酸螯合銅。甘氨酸螯合銅得率=(甘氨酸螯合銅質量/(甘氨酸質量X1.4066))*100%，其 中1.4066是甘氨酸螯合銅相對分子量與甘氨酸相對分子量2倍的比值，即211 + 150 = 1. 4066DL-蘇氨酸螯合銅得率=(DL-蘇氨酸螯合銅質量/(甘氨酸X1.9933))*100%， 其中1. 9933是DL-蘇氨酸螯合銅相對分子量與甘氨酸相對分子量2倍的比值，即299 + 150 =1. 9933技術效果與現成的蘇氨酸螯合銅制備方法相比，本發明有以下突出的優點(1)本發明方法所制備的蘇氨酸螯合銅產率高，約為收率80-82% ；(2)從甘氨酸制備蘇氨酸及蘇氨酸螯合銅，原料易得，不需要蘇氨酸，這樣成本較 低；(3)作為飼料添加劑氨基酸螯合銅，不需要拆分，直接利用DL-蘇氨酸銅，降低費 用50%以上；(4)本發明的蘇氨酸銅具有穩定的化學結構，作為微量元素添加劑，安全無毒、無 刺激性，其吸收速度快，吸收率大大提高，生物學效價高，可降低飼料添加劑的用量，動物糞 便中無機銅的排出量減小，因此還可保護環境、減少污染，符合國家倡導的“環境友好型、資 源節約型”的發展精神；(5)本發明的蘇氨酸銅除滿足動物對微量元素銅的需要外，還可提供蘇氨酸的營 養，故可以促進動物生長，有效避免無機銅對飼料中維生素等活性物質的破壞，可顯著提高 飼料的利用率。(6) DL-蘇氨酸螯合銅的制備，在常溫常壓下進行，反應路線短，設備投資少，便于工業化生產。(7)因此，本發明的微量元素添加劑蘇氨酸銅可廣泛應用于各種動物飼料中(如豬、禽、水產動物、反芻動物等)，可顯著提高動物的生長性能，提高飼料的利用率。具體實施方法根據以上生產流程，以下給出幾個
具體實施例方式實施例1 a.甘氨酸螯合銅的制備取甘氨酸100克，加水0. 7升，在60°C加熱溶解，在加入80克堿式碳酸銅，60°C保 溫1小時，趁熱濾除去未反應的堿式碳酸銅，濾液在0°c析出結晶，過濾60°C干燥得到甘氨 酸螯合銅119. 2克。b. DL-蘇氨酸螯合銅的制備取步驟a得到的甘氨酸螯合銅，加甲醇500毫升，攪拌溶解，冷卻至5°C，加入乙醛200毫升，再加5%的氫氧化鈉甲醇溶液180毫升，60°C保溫反應1小時。趁熱過濾除去不 溶物，濾液中加入冰醋酸15毫升，冷卻過夜，過濾，60°C干燥得到DL-蘇氨酸螯合銅163. 4 克，其得率為82%。實施例2 a.甘氨酸螯合銅的制備取甘氨酸110克，加水0. 8升，在65°C加熱溶解，在加入90克堿式碳酸銅，65°C保 溫1. 5小時，趁熱濾除去未反應的堿式碳酸銅，濾液在1°C析出結晶，過濾，60°C干燥得到甘 氨酸螯合銅127. 2克。b. DL-蘇氨酸螯合銅的制備將步驟a得到的甘氨酸螯合銅，加甲醇550毫升，攪拌溶解，冷卻至6°C，加入乙醛 240毫升，再加5%的氫氧化鈉甲醇溶液200毫升，70°C加熱反應1小時。趁熱過濾除去不 溶物，濾液中加入冰醋酸20毫升，冷卻過夜，過濾，60°C干燥得到DL-蘇氨酸螯合銅177. 5 克，其得率為81%。實施例3 a.甘氨酸螯合銅的制備取甘氨酸120克，加水0. 85升，在70°C加熱溶解，在加入100克堿式碳酸銅，70°C 保溫2小時，趁熱濾除去未反應的堿式碳酸銅，濾液在2°C析出結晶，過濾70°C干燥得到甘 氨酸螯合銅144. 8克。b. DL-蘇氨酸螯合銅的制備將步驟a得到的甘氨酸螯合銅，加甲醇700毫升，攪拌溶解，冷卻至7。C，加入乙醛 260毫升，再加5%的氫氧化鈉甲醇溶液220毫升，75°C保溫反應1小時。趁熱過濾除去不 溶物，濾液中加入冰醋酸25毫升，冷卻過夜，過濾，65°C干燥得到DL-蘇氨酸螯合銅191. 3 克，其得率=80%實施例4 a.甘氨酸螯合銅的制備取取甘氨酸150克，加水1. 50升，在80°C加熱溶解，在加入120克堿式碳酸銅， 80°C保溫3小時，趁熱濾除去未反應的堿式碳酸銅，濾液在5°C析出結晶，過濾，65°C干燥得 到甘氨酸螯合銅167. 2克。b. DL-蘇氨酸螯合銅的制備
將步驟a得到的甘氨酸螯合銅，加甲醇800毫升，攪拌溶解，冷卻至10°C，加入乙 醛280毫升，再加5%的氫氧化鈉甲醇溶液240毫升，80°C保溫反應1小時。趁熱過濾除去 不溶物，濾液中加入冰醋酸30毫升，冷卻過夜，過濾，70°C干燥得到DL-蘇氨酸螯合銅245. 1 克，其得率=82%。實施例5 動物飼養效果試驗用本實施方式的飼料，發明人對生長豬進行了飼養實驗及代謝實驗，結果見表一， 該表反映了本實施方式的飼料對生長豬生產性能和銅的代謝利用的影響。從生長性能來 看，飼喂30天后日增重可提高7. 66%，料肉比可降低4. 35%。在比飼料市場配方中銅用量 降低至五分之一的情況下，本發明的生長效果優于對照組，而且本發明的豬糞干物質銅的 排泄量比對照組降低28. 98%，也即說明銅的吸收速度快，吸收率大大提高，生物學效價高 等優點。表一日糧銅的來源和水平對生長豬飼喂30天生長性能和豬糞中銅水平的影響
權利要求
一種用于飼料添加劑的DL-蘇氨酸螯合銅的制備方法，包括(1)甘氨酸螯合銅的制備取一定質量的甘氨酸，加入相當于甘氨酸質量體積比7-10倍的水，加熱溶解后，再加入0.8-0.9倍量的堿式碳酸銅，在相同溫度下保溫后，然后趁熱濾除去未反應的堿式碳酸銅，并將濾液在0-5℃析出結晶，過濾干燥得到甘氨酸螯合銅；(2)DL-蘇氨酸螯合銅的制備取步驟(1)得到的甘氨酸螯合銅，加入相當于甘氨酸質量體積比5.0-6.0倍的甲醇，攪拌溶解，低溫冷卻后，加入質量體積比1.2-2.0倍的乙醛，再加入相當于甘氨酸質量體積比1.5-2.5倍的5％的氫氧化鈉甲醇溶液，加熱后并保溫反應，然后趁熱過濾除去不溶物，并在濾液中加相當于甘氨酸質量體積比0.15-0.3倍(優選0.2倍)的冰醋酸，冷卻后，加熱干燥得到DL-蘇氨酸螯合銅。
2.權利要求1的方法，其中步驟1中加入的水量為7-10倍，加入的堿式碳酸銅量為0.8-0. 9 倍。
3.權利要求2的方法，其中步驟1中加入的水量優選為8倍，加入的堿式碳酸銅量優選 為0. 8倍。
4.權利要求1的方法，其中步驟2中的甲醇量為5.0-6.0倍，加入的乙醛量為1.2-2.0 倍，加入的5%的氫氧化鈉甲醇溶液1. 5-2. 5倍。
5.權利要求4的方法，其中步驟2中加入的甲醇量優選為5.5倍，加入的乙醛量優選為1.6倍，加入的5%的氫氧化鈉甲醇溶液優選為1. 8倍。
6.權利要求1-5任一項的方法，其中步驟1中的加熱和保溫溫度優選60-80°C，干燥溫 度優選60-70°C，步驟2中低溫冷卻溫度優選5-10°C，加熱和保溫溫度優選60_80°C，干燥溫 度優選60-70°C。
7.權利要求6的方法，其中所述步驟包括a取甘氨酸100-150克，加水7-10. 5升，在60-80°C加熱溶解，在加入80-120克堿式碳 酸銅，60-80°C保溫1-3小時，趁熱濾除去未反應的堿式碳酸銅，濾液在0-5°C析出結晶，過 濾，60°C干燥得到甘氨酸螯合銅； b.DL-蘇氨酸螯合銅的制備甘氨酸螯合銅50-80克，加甲醇500-800毫升，攪拌溶解，冷卻至5_10°C加入乙醛 80-130毫升，再加5克氫氧化鈉的甲醇溶液90-120毫升，60_80°C保溫反應1小時。趁熱過 濾除去不溶物，濾液中加入冰醋酸5-8毫升，冷卻過夜，過濾60°C干燥得到DL-蘇氨酸螯合 銅。
全文摘要
本發明公開了一種飼料添加劑DL-蘇氨酸螯合銅的制備方法，其技術方案為以甘氨酸為原料，甘氨酸與堿式碳酸銅反應生成甘氨酸螯合銅，甘氨酸螯合銅與乙醛反應生成DL-蘇氨酸螯合銅。本發明與現成的蘇氨酸螯合銅制備方法相比，本發明有以下突出的優點1)從甘氨酸制備蘇氨酸及蘇氨酸螯合銅，原料易得，不需要蘇氨酸，這樣成本較低。2)作為飼料添加劑氨基酸螯合銅，不需要拆分，直接利用DL-蘇氨酸銅，降低費用50％以上。3)DL-蘇氨酸螯合銅的制備，在常溫常壓下進行，反應路線短，設備投資少，便于工業化生產。
文檔編號C07C229/22GK101838214SQ201010197030
公開日2010年9月22日 申請日期2010年5月30日 優先權日2010年5月30日
發明者印遇龍, 吳信 申請人:中國科學院亞熱帶農業生態研究所