ПРИМЕНЕНИЕ МЕТАЛЛОСОДЕРЖАЩЕЙ ДОБАВКИ В КОРМЕ ДЛЯ ЖИВОТНЫХ
APPLICATION OF METAL-CONTAINING ADDITIVE IN ANIMAL FODDER

Настоящее изобретение относится к применению кормовой добавки для обеспечения (питательной) доступности металла для животных. Дополнительно настоящее изобретение относится к кормовому продукту для животных, питьевой воде для животных или солевым лизунцам, включающим такую кормовую добавку с металлом, премиксам и к способу обогащения корма для животных, питьевой воды для животных, солевых лизунцов или премиксов.
Применение источников металла в кормах для животных является традиционной практикой. Среди металлов важную физиологическую роль у животных играют медь, цинк, марганец, железо, кобальт и хром. Например, дефицит меди приводит к нарушению пигментации волосяного и шерстного покрова у животных различных видов. В частности, это очень заметно у крупного рогатого скота и овец темного окраса. В оперении индюшат, получающих дефицитный по меди рацион, также наблюдается нарушение пигментации. Он также вызывает патологические изменения сердца у крупного рогатого скота, которые в результате могут привести к внезапной смерти. Кроме того, цыплята и поросята, получающие дефицитный по меди рацион, могут внезапно умереть от сильного внутреннего кровотечения из-за структурных дефектов магистральных артерий. Дополнительно, поскольку медь необходима для выделения железа из слизистой кишечника и железозапасающих тканей, дефицит меди вызывает анемию у многих видов. Также важно потребление адекватных количеств цинка. Признаки дефицита цинка включают потерю волос, повреждения кожи, диарею и истощение тканей организма. Следовательно, для нормального роста животных и повышения прироста важен адекватный уровень цинка в рационе свиней, птицы и крупного рогатого скота. Дополнительно, в литературе сообщается о том, что животные, получающие дефицитный по цинку рацион, могут быть склонны к развитию врожденных аномалий и фиброзным изменениям пищевода. Известно, что кобальт необходим для синтеза витамина B12, марганца и железа и играет важную роль во многих ферментативных процессах у животных, то есть металл выступает в роли катализаторов ферментов. Дополнительно, железо необходимо для создания гемоглобина; предотвращение дефицита железа у животных предотвращает развитие анемии.
Чтобы избежать дефицита металлов у животных, такого как дефицит меди, марганца, железа или цинка, этим животным, как правило, вводят кормовые добавки с металлами, например, добавляя эти добавки в корм.
Обеспечение животных адекватными уровнями нутриентов-металлов с кормовым рационом не всегда так легко, как кажется. Металл должен находиться в питательно доступной форме. Например, обогащение кормового рациона при использовании традиционных солей цинка, таких как хлорид цинка, может приводить к осаждению в желудочно-кишечном тракте в форме, недоступной для абсорбции из желудочно-кишечного тракта и, следовательно, не может быть использовано для обеспечения физиологической потребности в этих металлах. В частности, хорошо известным фактором для осаждения в желудочно-кишечном тракте микроэлементов-металлов является присутствие фитиновой кислоты или фитата в кормовом продукте для животных, хотя существуют другие материалы, оказывающие аналогичное нежелательное воздействие на животное, такие как таннин, молибдаты, фосфаты, пищевые волокна и оксалаты, здесь и далее указанные под общим названием «питательные антагонисты», где питательный антагонист может быть определен как любой материал, снижающий питательную доступность нутриента (например, абсорбцией, осаждением или вмешательством на любой заданной стадии, что приводит к включению нутриента-металла в биологическую функцию).
Фитиновая кислота или фитат, когда она находится в форме соли, является основной формой хранения фосфора во многих тканях растения. Химическая формула фитата приведена ниже:
Фитиновая кислота или фитат присутствует во всех кормовых продуктах растительного происхождения и особенно количественно значимо в бобовых и зерновых. Известно, что важные металлы такие как кальций, магний, железо, медь и цинк, являются сильными хелатирующими агентами. Они не могут быть усвоены моногастричными животными, наиболее экономически значимыми из которых являются сельскохозяйственные животные, такие как свиньи, и птицей, и всей искусственно выращиваемой рыбой, и домашними животными. В желудочно-кишечном тракте фитиновая кислота или фитат дают нерастворимые осадки указанных выше незаменимых микроэлементов-металлов, что очень сильно ингибирует их усваивание. Следовательно, для компенсации потенциального присутствия в рационах животных веществ, таких как фитиновая кислота и фитат, как правило, в корм добавляют высокий уровень микроэлементов-металлов. Металлы, не усвоенные животным, выводятся и оказываются в навозе. В конце концов эти металлы оказываются в почве, и это считается основной долговременной угрозой для окружающей среды.
В литературе описано множество кормовых добавок для животных. В США 2004/0077714, например, описывается применение комплексов металл-аминокислота. В частности, описывается применение нейтральных комплексов с металлом из одного из незаменимых микроэлементов, таких как медь, марганец и цинк, с дикарбоновыми альфа-аминокислотами, такими как глютаминовая и аспарагиновая кислота.
В EP 0377526 описывается способ обогащения корма для животных биодоступной медью, в котором эффективное количество комплекса соли меди и аминокислоты, такой как лизин, добавлено в указанный корм для животных.
4
Однако, например, в J. Of Anim. Sci. 1996, No 74, стр. 1594-1600, описывается, что свиньи, получавшие стимулирующие рост уровни меди как из CuSO, так и из комплекса медь-лизин, демонстрируют аналогичную абсорбцию и удержание меди. Дополнительно было выявлено, что в навозе свиней, получавших кормовые добавки с медью, значительно повысилось количество меди в навозе.
В настоящее время самой используемой кормовой добавкой с металлом для введения цинка животным является метионин цинка. Однако было установлено, что эта кормовая добавка дает осадок с фитатом, в результате приводя к неэффективному усвоению цинка. Для достижения заданного уровня усвоения животным цинка необходимы относительно высокие дозы, в результате чего в навозе также оказываются относительно высокие уровни цинка. Максимально переносимые концентрации цинка в поверхностных водах и почве могут быть легко превышены.
Объект настоящего изобретения относится к применению металлосодержащей кормовой добавки для животных, в которой металл (питательно) доступен животному более эффективно; таким образом, могут быть введены более низкие уровни металла, меньше металла окажется в навозе и в конечном итоге меньше металла попадет в окружающую среду.
Дополнительно, объект настоящего изобретения относится к применению металлосодержащей кормовой добавки для животных с биоразлагаемой органической частью и, таким образом, она не представляет угрозу для окружающей среды. Наконец, объект настоящего изобретения относится к применению металлосодержащей кормовой добавки для животных, которая легкодоступна, не дорога и экологически безопасна, при этом известно, что большая часть молекул происходит из натурального экологически безопасного источника.
Неожиданно авторы настоящего изобретения обнаружили, что цели могут быть достигнуты при использовании определенных соединений. В частности, было обнаружено, что применение комплексов металла и GLDA (глютаминовая N,N-диуксусная кислота) или MGDA (метилглицин-N,N-диуксусная кислота) или применение натрия или калия с GLDA, GLDA в кислой форме, натрия или калия с MGDA, MGDA в кислой форме в результате приводит к очень высокой степени доступности металла для животного из корма, поскольку не образуется осадок с фитиновой кислотой или фитатом. Следовательно, это позволяет значительно снизить количество металла в кормовом продукте для животных.
Таким образом, настоящее изобретение относится к применению кормовой добавки для придания металлам (питательной) доступности для животных, содержащей по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из глютаминовой N,N-диуксусной кислоты (GLDA), и комплекса металла с GLDA, натриевой соли GLDA, калиевой соли GLDA, метилглицин-N,N-диуксусной кислоты (MGDA), комплекса металла с MGDA, натриевой соли MGDA и калиевой соли MGDA.
Считается, что жвачные животные, такие как крупный рогатый скот, имеют меньше проблем, вызванных фитатом, для доступности указанных выше минеральных веществ, поскольку в их желудочно-кишечном тракте присутствует фермент фитаза. Этот фермент разлагает фитат на сахар и фосфат. Однако применение металлосодержащей кормовой добавки по изобретению имеет преимущество над традиционно используемыми кормовыми добавками и для этих животных, поскольку есть множество питательных антагонистов, специфических для крупного рогатого скота, в желудочно-кишечном тракте этих животных, что также влияет на доступность металлов в кормовых продуктах для животных наряду с другими преимуществами кормовых добавок с металлом по настоящему изобретению, как указано здесь.
Также настоящее изобретение относится к кормовому продукту для животных, питьевой воде для животных, солевым лизунцам или премиксам, включающим (i) по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из глютаминовой N,N-диуксусной кислоты (GLDA), комплекса металла с GLDA, натриевой соли GLDA, калиевой соли GLDA, метилглицин-N,N-диуксусной кислоты (MGDA), комплекса металла с MGDA, натриевой соли MGDA, калиевой соли MGDA и (ii) по меньшей мере одного соединения, выбранного из группы, состоящей из белков, жиров, углеводов, минеральных веществ, витаминов, предшественников витаминов и воды или других пищевых жидкостей.
Не желая быть ограниченными какой-либо теорией, авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что GLDA и MGDA образуют комплекс с металлом, достаточно сильный для того, чтобы пройти, не разрушаясь, через желудок, в отличие от более слабых хелатов, таких как комплексы лизина или метионина с металлами. Следовательно, считается, что металл сохраняет хелатированную форму в желудочно-кишечном тракте и не образует комплекс с фитатом или фитиновой кислотой или другими питательными антагонистами, присутствующими в кормовом продукте для животных, или, другими словами, использование кормовых добавок по настоящему изобретению позволяет достичь хорошего баланса образования хелатной формы металла, которая, с одной стороны, достаточно сильная для того, чтобы сделать метал значительно менее подверженным осаждению питательными антагонистами, но, с другой стороны, не является настолько сильной, чтобы металл был не доступен для животного, получающего кормовую добавку. Дополнительно кормовые добавки с металлом по настоящему изобретению обладают удовлетворительным профилем абсорбции, аффинности, токсичности и выведения из организма.
Используемый в описании настоящей патентной заявки термин «белок» включает органические соединения, полученные из аминокислот, термин «жир» включает соединения из жирных кислот (цепочки из атомов углерода и водорода с карбоксильной группой на одном конце), соединенных со скелетной структурой, обычно глицерином; термин «углеводы» включает органические соединения, включающие главным образом атомы углерода, водорода и кислорода, указанные атомы присутствуют в соотношении около 1:2:1, и включающие группу сахаридов (моносахариды, дисахариды, олигосахариды и полисахариды, где более мелкие моно- и дисахариды также указаны как сахара), такие как глюкоза, фруктоза, сахароза, лактоза, гликоген, рибоза и крахмал; термин «минеральные вещества» включает соединения, обычно соли, содержащие химические элементы, иные чем четыре элемента углерод, водород, азот и кислород, присутствующие в обычных органических молекулах, таких как калий, хлор, натрий, кальций, фосфор, магний, цинк, железо, марганец, медь, йод, селен, молибден, сера, кобальт, никель, хром, фтор и бор; термин «витамин» включает группу соединений, классифицированных по биологической и химической активности, включая тринадцать витаминов, в настоящее время известных как «витамин A». Предшественники витаминов хорошо известны и включают, например, β-каротин. Пищевые жидкости представляют все жидкости, известные как пищевые, для животных и включают, например, воду и жидкие жиры.
Кормовая добавка, также известная как добавка к кормовому продукту или питательная добавка, представляет препарат для обогащения рациона и обеспечения нутриентов, которые могут отсутствовать или могут потребляться в недостаточном количестве для нормального рациона.
Премикс представляет смесь, содержащую кормовую добавку в достаточном количестве, которая при смешивании с кормовым продуктом позволяет получить корм для животных, подходящий для кормления животного требуемыми дозами определенных нутриентов. Премикс, как правило, относится к веществу или объекту, который смешан на начальной стадии производства и распределения. Премиксы представляют композиции, часто концентрированные, состоящие из множества ингредиентов корма для животных, для смешивания с получением коммерческих рационов.
Ввиду доступности этих премиксов, например, фермер, который использует свое собственное зерно, может составить свои собственные рационы и быть уверенным, что его животные получают рекомендованные уровни нутриентов.
В другом варианте выполнения настоящего изобретения используют кормовую добавку с металлом, причем кормовая добавка включает по меньшей мере один анион, выбранный из группы анионов GLDA или MGDA, и по меньшей мере один катион, выбранный из группы, состоящей из катионов кальция, магния, меди, цинка, железа, марганца, хрома и кобальта.
Если используют кормовую добавку с металлом, включающую комплекс металла с GLDA или MGDA, металл предпочтительно выбран из группы, состоящей из цинка, меди, железа, марганца, кобальта, хрома, кальция и магния. Более предпочтительно - это цинк, медь или магний.
В другом варианте выполнения настоящего изобретения кормовая добавка с металлом состоит из комплекса MGDA или GLDA с металлом или с натриевой или калиевой солью.
В более предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения кормовая добавка с металлом включает комплекс цинка, марганца, железа или меди с GLDA и в наиболее предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения кормовая добавка с металлом включает комплекс цинка или меди с GLDA.
В другом предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения кормовая добавка включает по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из комплекса металла с GLDA, где металл представляет кальций или магний, комплекса металла с MGDA, где металл представляет кальций или магний, натриевой соли GLDA, калиевой соли GLDA, натриевой соли MGDA и калиевой соли MGDA. Указанная кормовая добавка необязательно также включает одну или более соль, выбранную из группы, состоящей из соли меди, соли цинка, соли железа, соли марганца, соли хрома и соли кобальта. Ионы кальция и магния легко будут заменяться ионами металла, такими как ионы меди, ионы цинка, ионы железа, ионы марганца, ионы хрома или ионы кобальта, которые уже присутствуют в кормовом продукте для животных, питьевой воде для животных или солевых лизунцах или которые добавляют в виде соли. Натриевая соль GLDA, калиевая соль GLDA, натриевая соль MGDA или калиевая соль MGDA будут образовывать хелатные ионы металла, такие как ионы меди, ионы цинка, ионы железа, ионы марганца, ионы хрома или ионы кобальта, которые уже присутствуют в кормовом продукте для животных, питьевой воде для животных или солевых лизунцах или которые добавляют в виде соли. Следовательно, комплексы с металлом будут образовываться на месте, то есть в пищеварительном тракте животного. Для сухих кормовых продуктов для животных или сухих премиксов комплексы с магнием и кальцием предпочтительнее натриевой или калиевой солей.
Натриевая соль GLDA и калиевая соль GLDA включают все (частичные и полные) натриевые и калиевые соли GLDA соответственно и включают смеси натриевых и калиевых солей GLDA или смешанных солей GLDA (то есть NaxKyHz-GLDA, где x+y+z=4). Аналогично термины «натриевые и калиевые соли MGDA» включают все (частичные и полные) натриевые и калиевые соли MGDA, соответственно, и включают смеси натриевых и калиевых солей MGDA или смешанные соли MGDA (то есть NaxKyHz-MGDA, где x+y+z=3). Дополнительно также можно использовать глютаминовую N,N-диуксусную кислоту (GLDA) или метилглицин-N,N-диуксусную кислоту (MGDA) как таковую в кормовой добавке с металлом по настоящему изобретению.
4
2
2
3
3
2
3
4
2
2
3
3
2
2
4
3
2
4
2
7
3
2
4
2
4
8
2
7
5
2
4
2
з
2
4
3
Используемую соль меди предпочтительно выбирают из группы, состоящей из CuSO, CuCl, CuO, Cu(OH), CuCO, Cu(NO), Cu(ОН)(НСО), ацетата меди, оксалата меди, формиата меди и глюконата меди. Используемую соль цинка предпочтительно выбирают из группы, состоящей из ZnSO, ZnCl, ZnO, Zn(OH), ZnCO, Zn(NO), ацетата цинка, оксалата цинка, формиата цинка и глюконата цинка. Используемую соль железа предпочтительно выбирают из группы, состоящей из сернокислого трехвалентного железа (Fe[SO]·xHO), сернокислого двухвалентного железа, пирофосфата железа (Fe(PO)· xHO), ортофосфата железа (FePO·xHO), пирофосфата натрия железа (FeNa(PO)·HO), хлорида трехвалентного железа и хлорида двухвалентного железа. Соль марганца предпочтительно выбирают из группы, состоящей из MnSO, MnCl и MnCO. Соль кобальта предпочтительно выбирают из группы, состоящей из CoCl, CoSO и СоСО.
Согласно настоящему изобретению кормовую добавку предпочтительно используют в кормовом продукте для животных, питьевой воде для животных, солевых лизунцов или премиксах. Предпочтительно используют в кормовом продукте для животных и наиболее предпочтительно в кормовом продукте для животных, включающем пищевые вещества.
Используемый в описании настоящей патентной заявки термин «пищевые вещества» включает любой материал животного или растительного происхождения, предпочтительно растительного происхождения, который может присутствовать в кормовом продукте для животных, и в одном варианте выполнения настоящего изобретения пищевые вещества могут быть выбраны из группы бобовых, грубых кормов, зерна и/или листьев или их производных, производные которых получают, например, измельчением материалов, полученных из растений.
Кормовая добавка с металлом по настоящему изобретению может быть использована в кормовых продуктах для различных животных. Предпочтительно ее используют в кормовом продукте для домашних животных, включая животных-компаньонов (домашние питомцы), и водных животных (всех животных, живущих в водной среде, таких как рыбы, креветки, моллюски и ракообразные). Более предпочтительно ее используют в кормовом продукте для цыплят, несушек, индеек, свиней, крупного рогатого скота, овец, коз, лошадей, кошек, собак, рыб или животных с панцирем.
Кормовая добавка с металлом по настоящему изобретению может быть использована в кормовом продукте для животных, питьевой воде для животных, солевых лизунцах или премиксах в любой заданной концентрации. Однако ввиду улучшения гораздо более эффективной питательной доступности ее предпочтительно использовать в концентрациях, составляющих меньше половины от таковых традиционно используемых источников металла.
Дополнительно, настоящее изобретение относится к комплексу металла с глютаминовой N,N-диуксусной кислотой (GLDA) или метилглицин-N,N-диуксусной кислотой (MGDA), где металл выбирают из группы, состоящей из меди, цинка, марганца, кобальта, хрома, магния и кальция.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Предпочтительные комплексы металла по настоящему изобретению представляют NaCu-GLDA, KCu-GLDA, HCu-GLDA, NaKCu-GLDA, NaHCu-GLDA, KHCu-GLDA, Cu-GLDA, NaZn-GLDA, KZn-GLDA, HZn-GLDA, NaKZn-GLDA, NaHZn-GLDA, KHZn-GLDA, Zn-GLDA, NaMn-GLDA, KMn-GLDA, HMn-GLDA, NaKMn-GLDA, NaHMn-GLDA, KHMn-GLDA, Mn-GLDA, NaCu-MGDA, KCu-MGDA, HCu-MGDA, NaZn-MGDA, KZn-MGDA, HZn-MGDA, NaMn-MGDA, KMn-MGDA, HMn-MGDA.
Дополнительно, настоящее изобретение относится к способу обогащения корма для животных, питьевой воды для животных, солевых лизунцов или премиксов, включающему стадию добавления кормовой добавки, включающей комплекс металла с глютаминовой N,N-диуксусной кислотой (GLDA) или метилглицин-N,N-диуксусной кислотой (MGDA) указанного корма для животных, питьевой воды для животных, солевых лизунцов или премиксов или добавления по меньшей мере одного соединения, выбранного из группы, состоящей из GLDA, натриевой соли GLDA, калиевой соли GLDA, MGDA, натриевой соли MGDA, калиевой соли MGDA необязательно вместе с одной или более солью, выбранной из группы, состоящей из соли меди, соли цинка, соли железа, соли марганца, соли хрома и соли кобальта в указанный корм для животных, питьевую воду для животных, солевые лизунцы или премиксы.
Следует понимать, что нет необходимости в добавлении указанной выше соли из группы соли меди, соли цинка, соли железа, соли хрома, соли марганца и соли кобальта, если медь, цинк, железо, хром, марганец и кобальт уже присутствуют в кормовом продукте для животного, питьевой воде для животного, солевых лизунцах или премиксах.
В другом варианте выполнения способа по настоящему изобретению кормовая добавка включает по меньшей мере один анион, выбранный из группы анионов GLDA или MGDA, и по меньшей мере один катион, выбранный из группы, состоящей из катионов кальция, магния, меди, цинка, железа, хрома и кобальта.
Предпочтительно в способе по настоящему изобретению кормовая добавка включает комплекс металла с GLDA или комплекс металла с MGDA.
В другом предпочтительном способе металл выбирают из группы, состоящей из цинка, меди, железа, марганца, кобальта, кальция и магния.
Еще более предпочтительно в способе по настоящему изобретению кормовая добавка включает комплекс цинка, марганца, железа или меди с GLDA.
В другом варианте выполнения настоящего изобретения способ относится к обогащению корма для животных, который дополнительно включает пищевые вещества из группы бобовых, грубых кормов, зерна и/или листьев или их производных.
Способ в другом предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения включает обогащение корма для домашних животных или водных животных, предпочтительно цыплят, несушек, индеек, свиней, крупного рогатого скота, овец, коз, лошадей, кошек, собак, рыб или креветок.
Далее настоящее изобретение дополнительно иллюстрировано следующими неограничивающими Примерами и Сравнительными примерами.
ПРИМЕРЫ
Согласно P. Wu et al. in International Journal of Food Science and Technology 2009, 44, 1671-1676 «фитиновая кислота обладает выраженной способностью образовывать комплекс с поливалентными ионами металла, в частности цинка, кальция и железа. Эта связь в результате может привести к образованию нерастворимых солей с плохой биодоступностью минеральных веществ». C.I. Febles et al. in Journal of Cereal Science 36 (2002) 19-23, отмечает, что «Кислотные группы, присутствующие в фитиновой кислоте, облегчают образование нескольких солей; таковые щелочные металлы будут растворимы в воде, при этом соли двухвалентных металлов почти нерастворимы».
Ниже проведены эксперименты для демонстрации влияния присутствия фитиновой кислоты (например, Sigma-Aldrich) на растворимость различных солей цинка и меди. При 2 различных показателях pH, то есть при pH 4 и pH 6, в общем 4 соли цинка и 3 соли меди комбинируют с двойным молярным избытком фитиновой кислоты. Тестируют следующие конечные концентрации металла, то есть высокую (H) при 25 ммоль/кг, среднюю (M) при 5 ммоль/кг и низкую (L) при 0,5 ммоль/кг.
ПОЛУЧЕНИЕ ТЕСТОВЫХ РАСТВОРОВ
4
Для каждой концентрации и pH получают отдельный маточный раствор фитиновой кислоты разведением рассчитанного количества фитиновой кислоты деминерализованной водой, установлением pH при использовании разведенных растворов NHOH и дополнением деминерализованной водой до расчетного количества. Следующие 4 раствора фитиновой кислоты получают следующим образом:
1. 0,125 моль/кг фитиновой кислоты при pH 4
2. 0,125 моль/кг фитиновой кислоты при pH 6
3. 0,050 моль/кг фитиновой кислоты при pH 4
4. 0,050 моль/кг фитиновой кислоты при pH 6
Затем следующие 2 раствора фитиновой кислоты получают их разведением 0,05 M растворов. Показатели pH этих 2 растворов не регулируют.
5. 0,005 моль/кг фитиновой кислоты при pH 4
6. 0,005 моль/кг фитиновой кислоты при pH 6
4
2
4
2
Комплексы металла и хелатов получают, отвешивая ZnSO·HO (35,7% Zn, например, Sigma-Aldrich) или CuSO·5HO (25,2% Cu(Baker Analyzed (поставщик Mallinckrodt Baker B.V.)) и добавляя соответствующее количество комплексообразующего или хелатирующего агента. Небольшой избыток 2% введения комплексообразующего или хелатирующего агента используют для получения растворов, содержащих металл. Это гарантирует полное комплексообразование или хелатирование ионов металла. Смесь растворяют в части деминерализованной воды. Показатель pH до достижения в пределах от около 4 до 5. Все растворы дополняют до 400 г деминерализованной водой.
Следующие 4 раствора, содержащие цинк, получают следующим образом.
4
- ZnSO
4
2
2
4
- 0,125 моль/кг, 9,158 г ZnSO·1HO растворяют в деминерализованной воде до pH 5,63 и через 1 день наблюдают некоторый осадок. При использовании 0,5 M HSO pH снижают до 4,28, после чего раствор становится прозрачным.
2
- Zn(лизин)
4
2
- 0,125 моль/кг, 9,158 г ZnSO·1HO и 0,255 моль/кг, 18,691 г лизина (Fluka (поставщик Sigma-Aldrich)) растворяют в деминерализованной воде. Через несколько минут получают прозрачный раствор с pH 4,06.
2
- Zn(метионин)
4
2
4
- 0,125 моль/кг, 9,158 г ZnSO·1HO и 0,255 моль/кг, 15,220 г метионина (Fluka (поставщик Sigma-Aldrich) растворяют в деминерализованной воде. pH регулируют от pH 4,03 до pH 4,51 при использовании 2,5% NHOH с получением прозрачного раствора.
2
- Zn-GLDA-Na
4
2
4
- 0,125 моль/кг, 9,158 г ZnSO·1HO и 0,255 моль/кг, 36,648 г GL-45-SLA (L-глютаминовая N,N-диуксусная кислота, четвертичная соль натрия, Na-GLDA, Dissolvine GL-45-SLA, например, AkzoNobel). Получают прозрачный раствор при pH 5,27. Показатель pH дополнительно не регулируют.
Следующие 3 раствора, содержащие медь, получают таким же образом.
4
- CuSO
4
2
- 0,125 моль/кг, 12,606 г CuSO·5HO растворяют в деминерализованной воде с получением прозрачного раствора с pH 3,64. Показатель pH дополнительно не регулируют.
- Cu(Lysine)
4
2
4
- 0,125 моль/кг, 12,609 г CuSO·5HO и 0,255 моль/кг, 18,686 г лизина растворяют в деминерализованной воде. Через несколько минут получают прозрачный раствор с pH 2,40. Показатель pH повышают при использовании 2,5% NHOH вплоть до pH 4,17.
2
- Cu-GLDA-Na
4
2
2
4
- 0,125 моль/кг, 12,608 г CuSO·5HO и 0,1275 моль/кг, 36,619 г GL-45-SLA. Получают прозрачный раствор с pH 5,04. Показатель pH регулируют до 4,97 при использовании 0,5 M HSO.
Затем получают равное число 0,0125 моль/кг растворов разведением указанных выше растворов деминерализованной водой. В результате получают следующие растворы:
4
7. 0,125 моль/кг ZnSO
4
8. 0,0125 моль/кг ZnSO
2
9. 0,125 моль/кг Zn(лизин)
2
10. 0,0125 моль/кг Zn(лизин)
2
11. 0,125 моль/кг Zn(метионин)
2
12. 0,0125 моль/кг Zn(метионин)
2
13. 0,125 моль/кг Zn-GLDA-Na
2
14. 0,0125 моль/кг Zn-GLDA-Na
4
15. 0,125 моль/кг CuSO
4
16. 0,0125 моль/кг CuSO
2
17. 0,125 моль/кг Cu(лизин)
2
18. 0,0125 моль/кг Cu(лизин)
2
19. 0,125 моль/кг Cu-GLDA-Na
2
20. 0,0125 моль/кг Cu-GLDA-Na
КОМБИНИРОВАНИЕ СОЛЕЙ МЕТАЛЛА И ФИТИНОВОЙ КИСЛОТЫ
Проводят тестирование всех 4 растворов, содержащих цинк, и 3 растворов, содержащих медь, в 6 тестах на осаждение, то есть на уровни H, M, и L и для каждого уровня при pH 4 и при pH 6. Эти тесты маркируют как H4, H6, M4, М6, L4 и L6, соответственно. Всего, таким образом, получают 42 образца. После выдержки в течение одного дня удаляют осадок и проводят анализ маточного раствора на содержание цинка или меди при использовании FAAS (пламенная атомно-абсорбционная спектроскопия Flame Atomic Absorption Spectroscopy). Ниже процедура описана детально.
- 50 мл предварительно взвешенные пробирки Greiner заполняют растворами фитиновой кислоты и точно определяют введение.
- Добавляют растворы комплекса с металлом/хелат и точно определяют введение.
4
2
4
- Показатель pH регулируют при использовании разведенных растворов NHOH или HSO.
- До общей массы в 50 г добавляют деминерализованную воду и точно определяют.
- Пробирки перемешивают вручную до достижения гомогенности.
- Пробирки выдерживают в течение одного дня при комнатной температуре.
- При появлении мутности или осадка проводят центрифугирование.
- Проводят фильтрацию верхних слоев и прозрачных растворов содержимого прошедших центрифугирование пробирок при использовании 0,45 мкм, а около 12 мл фильтрата помещают в предварительно взвешенную 15 мл пробирку Greiner.
3
- Точно определяют введение и в раствор добавляют 1 мл HNO 1:1. Снова определяют точно общую массу.
50 мл тестовые пробирки заполняют согласно приведенной ниже Таблице 1.
Таблица 1Концентрации тестируемых образцов (PA=фитиновая кислота)
Код образца
PH теста
Концентрация маточного раствора PA stock conc,моль/кг
Введение маточного раствора PA stock intake,г
Концентрация маточного раствора металла,моль/кг
Введение маточного раствора металла,г
Концентрация PA тестируемого образца,ммоль/кг
Концентрация металла тестируемого образца,ммоль/кг
H4
4
0,125
20
0,125
10
50
25
H6
6
0,125
20
0,125
10
50
25
M4
4
0,05
10
0,0125
20
10
5
M6
6
0,05
10
0,0125
20
10
5
L4
4
0,005
10
0,0125
2
1
0,5
L6
6
0,005
10
0,0125
2
1
0,5
Ниже приведены результаты для концентрации цинка и меди маточных жидких растворов после анализа FAAS (пламенная атомно-абсорбционная спектроскопия).
Таблица 2Растворимый Zn(II) в % (моль/моль) после комплексообразования или хелатирования его двойным молярным избытком фитиновой кислоты согласно Таблице 1
Источник цинка
H4
H6
M4
М6
L4
L6
ZnSO<sub>4</sub>
20*
29*
51*
18*
96
58
Zn(лизин)<sub>2</sub>
22*
38*
49*
14*
95
37
Zn(метионин)<sub>2</sub>
21*
32*
55*
13*
99
63
Zn-GLDA-Na<sub>2</sub>
103
97
97
99
98
98
* В пробирке наблюдается осадок или мутность, следовательно, пробирка прошла центрифугирование
Таблица 3Растворимый Cu(II) в % (моль/моль) после комплексообразования или хелатирования его двойным молярным избытком фитиновой кислоты согласно Таблице 1
Источник меди
H4
H6
M4
M6
L4
L6
CuSO<sub>4</sub>
64*
26*
97*
36*
97
80
Cu(лизин)<sub>2</sub>
103
102
98
98
99
97
Cu-GLDA-Na<sub>2</sub>
104
104
99
98
97
99
* В пробирке наблюдается осадок или мутность, следовательно, пробирка прошла центрифугирование
Для обоих - и цинка, и меди - с GLDA был получен прозрачный раствор для всех трех уровней. В случае цинка-лизина и цинка-метионина осадок образуется сразу же, как и в случае всех сульфатных солей. В случае медь-лизин также получают прозрачный раствор, но, несмотря на ряд попыток, медь-метионин оказывается нерастворимой в воде даже без присутствия фитата.
Неожиданно оказалось, что трудно получить какой-либо осадок в экспериментах с GLDA.
Неожиданно было установлено, что в отличие от других комплексов солей цинка и меди с аминокислотами только медь-лизин позволяет получить прозрачный раствор.