基于中红外光谱技术的甘氨酸微量元素螯合物掺混硫酸盐分析方法研究
发布时间：2021-07-03 07:20
甘氨酸微量元素螯合物是重要的饲料添加剂产品。作为高售价和高毛利产品,甘氨酸微量元素螯合物掺混廉价硫酸盐的造假现象严重。缺乏快速、有效的识别和筛查手段是饲料质量安全的风险因素。中红外光谱技术（Mid Infrared Spectroscopy,MIRS）具有应用广泛、操作方便、测试迅速、谱图重复性好等特点。本研究分析比较了甘氨酸铁螯合物、甘氨酸锌螯合物、甘氨酸铜螯合物和甘氨酸锰螯合物及其硫酸盐掺混样本的中红外光谱特征,研究利用偏最小二乘方法等化学计量学手段分别构建了掺假识别的定性判别模型、定量分析模型,为甘氨酸微量元素螯合物掺混样本的快速筛查提供了途径。研究结果也为进一步完善氨基酸微量元素螯合物的中红外光谱检测手段奠定了方法学基础。论文取得的主要创新成果有:（1）以甘氨酸微量元素螯合物（铁、锌、铜和锰）、硫酸盐（铁、锌、铜和锰）及1%90%掺混样品为研究对象,采用傅里叶变换近红外系统,获取了样品KBr压片样本在4000400 cm-1的中红外光谱。4种甘氨酸微量元素螯合物的特征吸收峰均集中在1600500 cm-1波段内,...
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
甘氨酸与金属离子结合可能
，既有利于微量元素以螯合物形式完整地被转运吸收，又能在需要时有效地把金属离子释放出来。氨基酸是构成蛋白质的基本单位，是含有碱性氨基和酸性羧基的有机化合物。微量元素是占人体总量万分之一以下元素的统称，可分为必需微量元素、非必需微量元素和有害微量元素。必需微量元素主要包括铁、铜、锌、钴和锰等金属元素。氨基酸与金属离子的螯合物具有不同结构，以最简单的甘氨酸为例，甘氨酸中羧基与氨基同时与金属离子形成离子键和配位键为螯合物，且构成环结构。一般包括3种（黄丹萍等，2015；MURPHYRetal.，2016b）。如图1-1。当两分子甘氨酸与金属离子螯合形成了两个五元环时，如图1-1（c）所示，这种稳定结构的分子内电荷趋于中性，其在胃肠道内不易与其他物质形成难溶物，从而大大提高了其在动物体内的溶解度，有利于机体吸收。(a)螯合物(b)螯合物(c)螯合物图1-1甘氨酸与金属离子结合可能形成的结构（…离子键；→配位键）Fig.1-1Possiblestructureofglycinebindingtometalions(…Ionicbond;→Coordinationbond)氨基酸微量元素螯合物产品的质量控制，是为了确保其在养殖生产中的应用效果。目前在国内有关饲料添加剂氨基酸微量元素螯合物的标准只有如表1-1所示几种，GB21694-2017、GB22489-2017、GB20802-2017国家标准虽现行有效，但螯合率测定方法为GB/T13080.2-2005规定的凝胶过滤色谱法，而GB/T13080.2-2005标准早已废止。现行有效的GB/T21996-2008标准方法也存在许多不足：甘氨酸亚铁是有机铁，而结构式上是含有6个水的硫酸亚铁，如此该产品
?仳?衔锟梢悦植骨傲秸叩牟蛔悖?诙?锓乐渭膊⑻?高繁殖性能等方面具有显著功效（陈旭等，2017；詹康等，2014；张亚男等，2013；胡雄贵等，2017；胥彩玉等，2015；李少华等，2017）。氨基酸微量元素螯合物在促进畜禽的生长发育的同时，因其金属含量较低，在饲料中的添加量显著减少，相应地排泄量就会减少，一定程度可以缓解环境压力。近年来，包含氨基酸微量元素螯合物的有机微量元素产量增长迅速（如图1-2），年增长率达12.03%，客户使用量不断提高，生产企业逐步增多，其中上海、湖南、河南、山东等省市为主要分布地。图1-22011-2017年我国有机微量元素（含氨基酸微量元素螯合物）产量Fig.1-2Productionoforganictraceelements(containingaminoacidtraceelementchelate)inChinafrom2011to2017氨基酸微量元素螯合物对动物具有显著的营养作用和生产功效，作为高售价和高毛利的饲料添加剂产品，甘氨酸微量元素螯合物的掺假造假现象严重，扰乱市场秩序，影响养殖户利益。随着氨基酸微量元素螯合物中价格低廉的无机微量元素的掺混，因其无机盐在肠道中易与日粮中化合物形成难溶化合物，或相互间拮抗而导致利用率降低（何万领等，2018；谭静等，2016），增加了其在动物机体中的残留量，影响畜禽产品品质；同时，由于动物粪便中仍含有大量金属元素，排泄后沉积在环境中，造成土壤和水源的污染，是饲料质量安全重要的风险因素（李勇等，2012；胡晓波等，2009；杨林等，2004）。微量元素添加剂代表物优点缺点无机盐硫酸铜、硫酸锌等容易生产且价格低廉吸收利用低、生物效价差、浪费资源、破坏生态环境有机酸盐富马酸亚铁、柠檬酸亚铁等溶解性好、较易吸收同种金属与不同有机酸配合，其作用效果差别很大有机微量元素氨基酸螯合锌、氨基酸螯合
【参考文献】：
期刊论文
[1]中红外光谱技术在食品检测中的应用[J]. 蓝蔚青,周大鹏,刘大勇,孙晓红,冯豪杰,谢晶. 食品与发酵工业. 2019(17)
[2]基于中红外光谱的奶粉定量分析模型研究[J]. 蔡佳玲,王旭,蔡强,李武超,诸寅. 现代食品. 2018(17)
[3]饲料主要微量元素在环境中的残留调查[J]. 卜泽明,唐建,严明,严寒,谢梅冬,黎书长,李军. 广西畜牧兽医. 2018(03)
[4]饲料中微量元素减排研究现状及进展[J]. 田晓晓,王湧,曹冬梅,孙安权. 中国饲料. 2018(03)
[5]不同水平有机微量元素对蛋鸡矿物元素沉积与排泄的影响[J]. 何万领,李晓丽,李旺,丁轲,李元晓,任振东. 动物营养学报. 2018(01)
[6]小肽螯合铜、锌对生长肥育猪生产性能、生化指标和粪便铜锌含量的影响[J]. 李少华,余思佳,罗振,罗文丽,郭奇,赵森,顾欣,曹莹,张京,徐维娜,徐建雄. 黑龙江畜牧兽医. 2017(11)
[7]微量元素功能性营养添加剂对生长猪生产性能和皮毛外观的影响[J]. 陈旭,王赏初,贺赛美. 饲料广角. 2017(04)
[8]氨基酸螯合锌对长白猪肉质性状、脂肪酸及矿物质元素含量的影响[J]. 胡雄贵,陈晨,彭英林,罗璇,朱吉,任慧波. 中国兽医学报. 2017(03)
[9]日粮中添加有机铜、铁、锌、锰对育肥猪生长性能及减排的影响[J]. 谭静,赵月朋,常书梅,张坤,赵卫东. 饲料工业. 2016(07)
[10]甘氨酸锌对断奶仔猪生长性能和免疫器官指数的影响[J]. 王晔,李华. 黑龙江畜牧兽医. 2015(16)
硕士论文
[1]利用近/中红外光谱技术分析豆粕中高氮类非法添加物的研究[D]. 孙丹丹.中国农业科学院 2015
[2]蛋氨酸锌对奶牛泌乳及繁殖性能影响的研究[D]. 王长宏.吉林农业大学 2007
[3]甘氨酸微量元素螯合物的合成与表征研究[D]. 管海跃.浙江大学 2007
[4]紫外及中红外光谱技术在苹果汁检测中的应用研究[D]. 高志明.西北农林科技大学 2007
[5]氨基酸螯合铁预防仔猪贫血的效果研究[D]. 石文艳.石河子大学 2005
[6]羟基蛋氨酸锌在奶牛上的应用研究[D]. 赵士堂.浙江大学 2003
本文编号：3262143
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
甘氨酸与金属离子结合可能
，既有利于微量元素以螯合物形式完整地被转运吸收，又能在需要时有效地把金属离子释放出来。氨基酸是构成蛋白质的基本单位，是含有碱性氨基和酸性羧基的有机化合物。微量元素是占人体总量万分之一以下元素的统称，可分为必需微量元素、非必需微量元素和有害微量元素。必需微量元素主要包括铁、铜、锌、钴和锰等金属元素。氨基酸与金属离子的螯合物具有不同结构，以最简单的甘氨酸为例，甘氨酸中羧基与氨基同时与金属离子形成离子键和配位键为螯合物，且构成环结构。一般包括3种（黄丹萍等，2015；MURPHYRetal.，2016b）。如图1-1。当两分子甘氨酸与金属离子螯合形成了两个五元环时，如图1-1（c）所示，这种稳定结构的分子内电荷趋于中性，其在胃肠道内不易与其他物质形成难溶物，从而大大提高了其在动物体内的溶解度，有利于机体吸收。(a)螯合物(b)螯合物(c)螯合物图1-1甘氨酸与金属离子结合可能形成的结构（…离子键；→配位键）Fig.1-1Possiblestructureofglycinebindingtometalions(…Ionicbond;→Coordinationbond)氨基酸微量元素螯合物产品的质量控制，是为了确保其在养殖生产中的应用效果。目前在国内有关饲料添加剂氨基酸微量元素螯合物的标准只有如表1-1所示几种，GB21694-2017、GB22489-2017、GB20802-2017国家标准虽现行有效，但螯合率测定方法为GB/T13080.2-2005规定的凝胶过滤色谱法，而GB/T13080.2-2005标准早已废止。现行有效的GB/T21996-2008标准方法也存在许多不足：甘氨酸亚铁是有机铁，而结构式上是含有6个水的硫酸亚铁，如此该产品
?仳?衔锟梢悦植骨傲秸叩牟蛔悖?诙?锓乐渭膊⑻?高繁殖性能等方面具有显著功效（陈旭等，2017；詹康等，2014；张亚男等，2013；胡雄贵等，2017；胥彩玉等，2015；李少华等，2017）。氨基酸微量元素螯合物在促进畜禽的生长发育的同时，因其金属含量较低，在饲料中的添加量显著减少，相应地排泄量就会减少，一定程度可以缓解环境压力。近年来，包含氨基酸微量元素螯合物的有机微量元素产量增长迅速（如图1-2），年增长率达12.03%，客户使用量不断提高，生产企业逐步增多，其中上海、湖南、河南、山东等省市为主要分布地。图1-22011-2017年我国有机微量元素（含氨基酸微量元素螯合物）产量Fig.1-2Productionoforganictraceelements(containingaminoacidtraceelementchelate)inChinafrom2011to2017氨基酸微量元素螯合物对动物具有显著的营养作用和生产功效，作为高售价和高毛利的饲料添加剂产品，甘氨酸微量元素螯合物的掺假造假现象严重，扰乱市场秩序，影响养殖户利益。随着氨基酸微量元素螯合物中价格低廉的无机微量元素的掺混，因其无机盐在肠道中易与日粮中化合物形成难溶化合物，或相互间拮抗而导致利用率降低（何万领等，2018；谭静等，2016），增加了其在动物机体中的残留量，影响畜禽产品品质；同时，由于动物粪便中仍含有大量金属元素，排泄后沉积在环境中，造成土壤和水源的污染，是饲料质量安全重要的风险因素（李勇等，2012；胡晓波等，2009；杨林等，2004）。微量元素添加剂代表物优点缺点无机盐硫酸铜、硫酸锌等容易生产且价格低廉吸收利用低、生物效价差、浪费资源、破坏生态环境有机酸盐富马酸亚铁、柠檬酸亚铁等溶解性好、较易吸收同种金属与不同有机酸配合，其作用效果差别很大有机微量元素氨基酸螯合锌、氨基酸螯合
【参考文献】：
期刊论文
[1]中红外光谱技术在食品检测中的应用[J]. 蓝蔚青,周大鹏,刘大勇,孙晓红,冯豪杰,谢晶. 食品与发酵工业. 2019(17)
[2]基于中红外光谱的奶粉定量分析模型研究[J]. 蔡佳玲,王旭,蔡强,李武超,诸寅. 现代食品. 2018(17)
[3]饲料主要微量元素在环境中的残留调查[J]. 卜泽明,唐建,严明,严寒,谢梅冬,黎书长,李军. 广西畜牧兽医. 2018(03)
[4]饲料中微量元素减排研究现状及进展[J]. 田晓晓,王湧,曹冬梅,孙安权. 中国饲料. 2018(03)
[5]不同水平有机微量元素对蛋鸡矿物元素沉积与排泄的影响[J]. 何万领,李晓丽,李旺,丁轲,李元晓,任振东. 动物营养学报. 2018(01)
[6]小肽螯合铜、锌对生长肥育猪生产性能、生化指标和粪便铜锌含量的影响[J]. 李少华,余思佳,罗振,罗文丽,郭奇,赵森,顾欣,曹莹,张京,徐维娜,徐建雄. 黑龙江畜牧兽医. 2017(11)
[7]微量元素功能性营养添加剂对生长猪生产性能和皮毛外观的影响[J]. 陈旭,王赏初,贺赛美. 饲料广角. 2017(04)
[8]氨基酸螯合锌对长白猪肉质性状、脂肪酸及矿物质元素含量的影响[J]. 胡雄贵,陈晨,彭英林,罗璇,朱吉,任慧波. 中国兽医学报. 2017(03)
[9]日粮中添加有机铜、铁、锌、锰对育肥猪生长性能及减排的影响[J]. 谭静,赵月朋,常书梅,张坤,赵卫东. 饲料工业. 2016(07)
[10]甘氨酸锌对断奶仔猪生长性能和免疫器官指数的影响[J]. 王晔,李华. 黑龙江畜牧兽医. 2015(16)
硕士论文
[1]利用近/中红外光谱技术分析豆粕中高氮类非法添加物的研究[D]. 孙丹丹.中国农业科学院 2015
[2]蛋氨酸锌对奶牛泌乳及繁殖性能影响的研究[D]. 王长宏.吉林农业大学 2007
[3]甘氨酸微量元素螯合物的合成与表征研究[D]. 管海跃.浙江大学 2007
[4]紫外及中红外光谱技术在苹果汁检测中的应用研究[D]. 高志明.西北农林科技大学 2007
[5]氨基酸螯合铁预防仔猪贫血的效果研究[D]. 石文艳.石河子大学 2005
[6]羟基蛋氨酸锌在奶牛上的应用研究[D]. 赵士堂.浙江大学 2003
本文编号：3262143
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