豬血多肽螯合鐵的制備工藝研究

鄭 炯,汪學榮,闞建全,＊

(1.西南大學食品科學學院,重慶 400716;2.重慶市農(nóng)產(chǎn)品加工技術重點實驗室,重慶 400716; 3.西南大學榮昌校區(qū)動物科學系,重慶 402460)

豬血多肽螯合鐵的制備工藝研究

鄭 炯1,2,汪學榮3,闞建全1,2,＊

(1.西南大學食品科學學院,重慶 400716;2.重慶市農(nóng)產(chǎn)品加工技術重點實驗室,重慶 400716; 3.西南大學榮昌校區(qū)動物科學系,重慶 402460)

研究了豬血多肽與鐵鹽反應制備多肽螯合鐵的最佳工藝條件,并對產(chǎn)物的組成成分進行了測定。研究表明,氯化亞鐵適合作為多肽與鐵進行螯合反應的鐵源,制備豬血多肽螯合鐵的最佳工藝條件為：螯合反應的 pH為 5.0,多肽與鐵鹽的質量比為 3∶1,多肽溶液濃度為 3.0%,豬血多肽螯合鐵的主要成分是多肽和鐵,其質量百分數(shù)分別為70.02%和 14.23%。

豬血多肽,螯合,鐵鹽,制備

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

豬血多肽 分子量為 1～5kDa,實驗室自制;氯化亞鐵、硫酸亞鐵、抗壞血酸、檸檬酸 天津市大茂化學試劑廠,分析純;無水乙醇 成都市科龍化工廠,分析純。

AA-6200型原子吸收分光光度計 日本島津公司;ALPAA I-4LSC型真空冷凍干燥機 德國 Christ公司;SHZ-Ⅲ循環(huán)水真空泵 上海亞榮生化儀器廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 豬血多肽的制備 豬血粉→酶解→離心→上層清液→脫色→抽濾→除鹽→超濾→濃縮→冷凍干燥→豬血多肽

1.2.2 豬血多肽鐵的螯合方法 準確稱取一定量的豬血多肽,加去離子水溶解在三角瓶中,待多肽完全溶解后,加入溶液體積 1.0%的抗壞血酸防止亞鐵離子被氧化,然后加入一定量的亞鐵鹽,用檸檬酸調節(jié)pH,充氮氣,于室溫下混合反應10min,冷卻后將反應液在 4000r/min下離心 20min,上清液用無水乙醇處理得到沉淀,抽濾,收集濾渣,并反復洗滌抽濾 2～3次,最后真空冷凍干燥得豬血多肽螯合鐵。

1.2.3 測定方法

1.2.3.1 鐵含量的測定 采用火焰原子吸收分光光度計[8]。

1.2.3.2 鐵螯合率的測定 計算公式如下：

式中：M1-螯合物中鐵的量 (mg);M0-加入反應的鐵的量(mg)。

1.2.3.3 多肽鐵得率的測定 計算公式如下：

式中：M1-加入反應物的總量 (g);M0-生成螯合物的總量(g)。

1.2.3.4 多肽的測定 采用微量凱氏定氮法[9]。

1.2.3.5 水分的測定 采用直接干燥法[10]。

2 結果與討論

2.1 螯合鐵鹽的選擇

研究表明[11],多肽螯合鐵在乙醇等有機溶劑中的溶解度極小,如果選擇能夠溶解于有機溶劑中的亞鐵鹽作為鐵源進行螯合反應,反應完成后用有機溶劑進行處理,剩余的游離鐵和多肽就能夠溶解于有機溶劑中,而生成的多肽螯合鐵會從有機溶劑中沉淀析出,這樣就可以使螯合鐵和游離鐵分離,從而得到多肽螯合鐵。常見的亞鐵鹽有硫酸亞鐵和氯化亞鐵。分別在 40%～100%濃度的乙醇溶液中比較 2種亞鐵鹽的溶解情況,以選定合適的亞鐵鹽作為螯合反應的鐵源。

由表 1可知,在乙醇濃度 40%～50%中硫酸亞鐵的只有部分溶解,60%～90%的乙醇溶液中,硫酸亞鐵的溶解度變化不大,都是完全不溶解。因此,用硫酸亞鐵為鐵鹽合成螯合鐵,不能達到使游離金屬離子和螯合物分離的目的。

表 1 硫酸亞鐵和氯化亞鐵在乙醇溶液中的溶解情況

而氯化亞鐵能完全溶于不同濃度的乙醇中,同時實驗研究表明,三氯化鐵也能溶于乙醇。這樣,就可以用乙醇處理反應液,游離的 Fe2+或 Fe3+溶解在乙醇中,而多肽螯合鐵在乙醇中沉淀析出。因此,用氯化亞鐵做螯合反應的鐵鹽,可以實現(xiàn)有機鐵和無機鐵的分離,提高產(chǎn)品的純度。

2.2 豬血多肽螯合鐵制備工藝研究

2.2.1 pH對螯合反應的影響 在豬血多肽與鐵的質量比為 3∶1,多肽溶液濃度 3.0%的條件下,比較不同 pH(3、4、5、6、7)對螯合反應的影響,結果見圖 1。

圖1 pH對螯合反應的影響

由圖 1中可知,隨著 pH不斷升高,鐵螯合率和多肽螯合鐵得率都逐漸增大,在 pH5.0時達到最大值,當pH大于5.0后,螯合率和多肽螯合鐵得率逐漸減小。這是因為在 pH較低的酸性條件下,H+將與金屬離子競相爭奪供電子基團,從而不利于金屬螯合物的形成;隨著 pH的升高,意味著溶液中OH-增加,游離鐵離子與OH-結合形成羥合 Fe2+(氫氧化亞鐵)的機會增加,也不利于多肽螯合鐵的生成和穩(wěn)定。所以,選擇螯合反應的最適 pH為 5。

2.2.2 豬血多肽與鐵鹽的質量比對螯合反應的影響

在 pH為 5,豬血多肽溶液濃度 3.0%的條件下,比較不同的豬血多肽與鐵鹽的質量比 (1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1、6∶1)影響,結果見圖 2。

圖 2 豬血多肽與鐵鹽的質量比對螯合反應的影響

由圖 2中可知,在豬血多肽與鐵為 3∶1以前,隨著豬血多肽與鐵鹽的質量比的逐漸增加,鐵螯合率和多肽螯合鐵得率逐漸增大;在質量比增加到 3∶1以后,鐵螯合率的增幅逐漸趨于平緩,而多肽螯合鐵得率會隨著豬血多肽的量的增加而降低,將造成豬血多肽的浪費。因此,確定豬血多肽與鐵鹽的最佳質量比為3∶1。

2.2.3 豬血多肽溶液濃度對螯合反應的影響 在pH為 5,在豬血多肽與鐵的質量比為 3∶1的條件下,比較不同豬血多肽溶液濃度 (1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%)對螯合反應的影響,結果見圖 3。

圖 3 豬血多肽溶液濃度對螯合反應效果的影響

由圖 3可知,隨著豬血多肽溶液濃度的升高,鐵螯合率和多肽鐵得率有上升趨勢,但當豬血多肽溶液濃度大于 3.0%時,鐵螯合率和多肽螯合鐵得率開始降低。因此,多肽溶液的濃度以 3.0%為宜。

通過以上實驗可知,豬血多肽與氯化亞鐵最佳螯合工藝條件為：pH為 5.0,豬血多肽與鐵鹽的質量比為 3∶1,豬血多肽溶液濃度為 3.0%。

2.3 豬血多肽螯合鐵的成分組成測定

從表 2中可以看出,實驗所制得的豬血多肽螯合鐵中主要成分是多肽和鐵,其質量百分數(shù)分別為70.02%和 14.23%。但是其中還有一部分其它的成分,可以在后續(xù)研究中可以通過透析、超濾等方法進一步純化產(chǎn)品。

表2 豬血多肽螯合鐵成分分析表

3 結論

3.1 通過硫酸亞鐵和氯化亞鐵在不同濃度的乙醇中溶解性的比較得知,氯化亞鐵更適合做螯合反應的鐵源。

3.2 豬血多肽與氯化亞鐵最佳螯合工藝條件為：pH為 5.0,豬血多肽與鐵鹽的質量比為 3∶1,豬血多肽溶液濃度為3.0%。

3.3 豬血多肽螯合鐵的主要成分是多肽和鐵,其質量百分數(shù)分別為 70.02%和 14.23%。

[1]朱王飛,錢勝峰 .鐵與人體健康 [J].中國食物與營養(yǎng), 2004(3)：47-49.

[2]Institute of Medicine.Iron.In：Dietary reference intakes for vitamin A,vitamin K,arsenic,boron,chromium,copper,iodine, iron,manganese,molybdenum,nickel,silicon,vanadium,and zinc [M].Washington,DC：NationalAcademy Press,2002：290-293.

[3]OscarPineda,H De Wayne Ashmead.Effectiveness of treatment of iron-deficiency anemia in infants and young children with ferrous bis-glycinate chelate[J].Nutrition,2001,17(5)：381-384.

[4]Fernando Pizarro,Raúl Uicich,Manuel Olivares,et al.Iron absorption of ferric glycinate is controlled by iron stores[J]. Nutrition Research,1998,18(1)：3-9.

[5]張亞麗,徐忠 .脫脂豆粕多肽絡合亞鐵食品添加劑的制備及應用研究[J].食品工業(yè)科技,2004,25(4)：120-122.

[6]王穩(wěn)航,劉安軍,王麗霞,等 .酪蛋白酶解多肽-Fe2+的制備及性質研究[J].食品工業(yè)科技,2004,25(8)：53-56.

[7]鄧尚貴,楊燊,秦小明 .低值魚蛋白多肽-鐵 (Ⅱ)螯合物的酶解制備及其抗氧化、抗菌活性[J].湛江海洋大學學報, 2006,26(4)：54-58.

[8]楊祖英 .食品檢驗 [M].北京：化學工業(yè)出版社,2004,7.

[9]中華人民共和國國家標準[S].GB/5009.5-85.

[10]中華人民共和國國家標準[S].GB/T 5009.3-2003.

[11]林萍,宋常英,張曉鳴 .甘氨酸螯合鐵的合成工藝[J].無錫輕工大學學報,2004,23(2)：53-57.

Study on preparation of porcine blood polypeptide-iron

ZHENG Jiong1,2,WANG Xue-rong3,KAN J ian-quan1,2,＊
(1.College of Food Science,SouthwestUniversity,Chongqing 400716,China; (2.Chongqing KeyLaboratory ofAgricultural Products Processing Technology,Chongqing 400716,China 3.Department ofAn imal Science,SouthwestUniversity,Chongqing 402460,China)

The synthes ized cond itionsof p orc ine b lood p olyp ep tide and iron source we re s tud ied,and the comp onent of the p roduc t has a lso been m easured.The results ind ica ted tha t,the fe rrous chloride was chosen for the iron source of che la tion.The bes t che la ting p rocess cond itions we re tha t pH5.0,the ra tio of p olyp ep tide to fe rric chloride3∶1and3.0%p olyp ep tide concentra tion.The p rinc ip a l cons tituents of p orc ine b lood p olyp ep tide-iron we re p olyp ep tide and iron,and the contentwas70.02%and14.23% resp ec tive ly.

p orc ine b lood p olyp ep tide;che la tion;iron sa lt;p rep a ra tion

TS202.3

B

1002-0306(2010)02-0261-03

鐵是人體所必須的微量元素之一,它具有造血和輸氧的生理作用,也是人體重要的酶和蛋白的組成成分,對人體的健康具有重要作用[1]。據(jù)WHO報告,全世界約有 10%～30%的人群有不同程度的缺鐵,在發(fā)展中國家可能高達 50%以上,其中成年男子約占 10%,婦女約占 20%,孕婦和兒童約占 40%～60%[2]。我國各地的流行病學調查結果也大致如此。目前,缺鐵性貧血的防治主要通過服用補鐵劑來實現(xiàn)。目前補鐵劑主要有無機鐵、有機鐵、氨基酸鐵和生物態(tài)鐵四類。早在 20世紀 70年代,有研究者發(fā)現(xiàn)氨基酸和小肽具有促進鐵吸收的作用[3-4],并且氨基酸和肽的金屬螯合物具有吸收率高,口感好,無鐵銹味,無胃腸道刺激,添加到食品中不影響食品性質等優(yōu)點。因此,研究開發(fā)這種生物態(tài)鐵——多肽螯合鐵,具有十分重要的意義。目前,有學者對脫脂豆粕多肽、酪蛋白酶解多肽、低值魚蛋白多肽與鐵離子進行螯合制備多肽鐵螯合鹽的研究和報道[5-7],但對于豬血多肽與鐵的螯合制備工藝條件尚未見報道。本文以豬血多肽為原料,采用內絡鹽的方法合成了豬血多肽螯合鐵,篩選出了適合于豬血多肽進行螯合反應的鐵鹽,研究了制備豬血多肽螯合鐵的最佳工藝條件,以期為豬血多肽螯合鐵的工業(yè)化生產(chǎn)提供有益借鑒和參考。

2009-03-16 ＊通訊聯(lián)系人

鄭炯(1982-),男,碩士,助理實驗師,主要從事食品化學與營養(yǎng)學的研究。