猪血多肽螯合铁的制备工艺研究

郑 炯,汪学荣,阚建全,＊

(1.西南大学食品科学学院,重庆 400716;2.重庆市农产品加工技术重点实验室,重庆 400716; 3.西南大学荣昌校区动物科学系,重庆 402460)

猪血多肽螯合铁的制备工艺研究

郑 炯1,2,汪学荣3,阚建全1,2,＊

(1.西南大学食品科学学院,重庆 400716;2.重庆市农产品加工技术重点实验室,重庆 400716; 3.西南大学荣昌校区动物科学系,重庆 402460)

研究了猪血多肽与铁盐反应制备多肽螯合铁的最佳工艺条件,并对产物的组成成分进行了测定。研究表明,氯化亚铁适合作为多肽与铁进行螯合反应的铁源,制备猪血多肽螯合铁的最佳工艺条件为：螯合反应的 pH为 5.0,多肽与铁盐的质量比为 3∶1,多肽溶液浓度为 3.0%,猪血多肽螯合铁的主要成分是多肽和铁,其质量百分数分别为70.02%和 14.23%。

猪血多肽,螯合,铁盐,制备

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

猪血多肽 分子量为 1～5kDa,实验室自制;氯化亚铁、硫酸亚铁、抗坏血酸、柠檬酸 天津市大茂化学试剂厂,分析纯;无水乙醇 成都市科龙化工厂,分析纯。

AA-6200型原子吸收分光光度计 日本岛津公司;ALPAA I-4LSC型真空冷冻干燥机 德国 Christ公司;SHZ-Ⅲ循环水真空泵 上海亚荣生化仪器厂。

1.2 实验方法

1.2.1 猪血多肽的制备 猪血粉→酶解→离心→上层清液→脱色→抽滤→除盐→超滤→浓缩→冷冻干燥→猪血多肽

1.2.2 猪血多肽铁的螯合方法 准确称取一定量的猪血多肽,加去离子水溶解在三角瓶中,待多肽完全溶解后,加入溶液体积 1.0%的抗坏血酸防止亚铁离子被氧化,然后加入一定量的亚铁盐,用柠檬酸调节pH,充氮气,于室温下混合反应10min,冷却后将反应液在 4000r/min下离心 20min,上清液用无水乙醇处理得到沉淀,抽滤,收集滤渣,并反复洗涤抽滤 2～3次,最后真空冷冻干燥得猪血多肽螯合铁。

1.2.3 测定方法

1.2.3.1 铁含量的测定 采用火焰原子吸收分光光度计[8]。

1.2.3.2 铁螯合率的测定 计算公式如下：

式中：M1-螯合物中铁的量 (mg);M0-加入反应的铁的量(mg)。

1.2.3.3 多肽铁得率的测定 计算公式如下：

式中：M1-加入反应物的总量 (g);M0-生成螯合物的总量(g)。

1.2.3.4 多肽的测定 采用微量凯氏定氮法[9]。

1.2.3.5 水分的测定 采用直接干燥法[10]。

2 结果与讨论

2.1 螯合铁盐的选择

研究表明[11],多肽螯合铁在乙醇等有机溶剂中的溶解度极小,如果选择能够溶解于有机溶剂中的亚铁盐作为铁源进行螯合反应,反应完成后用有机溶剂进行处理,剩余的游离铁和多肽就能够溶解于有机溶剂中,而生成的多肽螯合铁会从有机溶剂中沉淀析出,这样就可以使螯合铁和游离铁分离,从而得到多肽螯合铁。常见的亚铁盐有硫酸亚铁和氯化亚铁。分别在 40%～100%浓度的乙醇溶液中比较 2种亚铁盐的溶解情况,以选定合适的亚铁盐作为螯合反应的铁源。

由表 1可知,在乙醇浓度 40%～50%中硫酸亚铁的只有部分溶解,60%～90%的乙醇溶液中,硫酸亚铁的溶解度变化不大,都是完全不溶解。因此,用硫酸亚铁为铁盐合成螯合铁,不能达到使游离金属离子和螯合物分离的目的。

表 1 硫酸亚铁和氯化亚铁在乙醇溶液中的溶解情况

而氯化亚铁能完全溶于不同浓度的乙醇中,同时实验研究表明,三氯化铁也能溶于乙醇。这样,就可以用乙醇处理反应液,游离的 Fe2+或 Fe3+溶解在乙醇中,而多肽螯合铁在乙醇中沉淀析出。因此,用氯化亚铁做螯合反应的铁盐,可以实现有机铁和无机铁的分离,提高产品的纯度。

2.2 猪血多肽螯合铁制备工艺研究

2.2.1 pH对螯合反应的影响 在猪血多肽与铁的质量比为 3∶1,多肽溶液浓度 3.0%的条件下,比较不同 pH(3、4、5、6、7)对螯合反应的影响,结果见图 1。

图1 pH对螯合反应的影响

由图 1中可知,随着 pH不断升高,铁螯合率和多肽螯合铁得率都逐渐增大,在 pH5.0时达到最大值,当pH大于5.0后,螯合率和多肽螯合铁得率逐渐减小。这是因为在 pH较低的酸性条件下,H+将与金属离子竞相争夺供电子基团,从而不利于金属螯合物的形成;随着 pH的升高,意味着溶液中OH-增加,游离铁离子与OH-结合形成羟合 Fe2+(氢氧化亚铁)的机会增加,也不利于多肽螯合铁的生成和稳定。所以,选择螯合反应的最适 pH为 5。

2.2.2 猪血多肽与铁盐的质量比对螯合反应的影响

在 pH为 5,猪血多肽溶液浓度 3.0%的条件下,比较不同的猪血多肽与铁盐的质量比 (1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1、6∶1)影响,结果见图 2。

图 2 猪血多肽与铁盐的质量比对螯合反应的影响

由图 2中可知,在猪血多肽与铁为 3∶1以前,随着猪血多肽与铁盐的质量比的逐渐增加,铁螯合率和多肽螯合铁得率逐渐增大;在质量比增加到 3∶1以后,铁螯合率的增幅逐渐趋于平缓,而多肽螯合铁得率会随着猪血多肽的量的增加而降低,将造成猪血多肽的浪费。因此,确定猪血多肽与铁盐的最佳质量比为3∶1。

2.2.3 猪血多肽溶液浓度对螯合反应的影响 在pH为 5,在猪血多肽与铁的质量比为 3∶1的条件下,比较不同猪血多肽溶液浓度 (1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%)对螯合反应的影响,结果见图 3。

图 3 猪血多肽溶液浓度对螯合反应效果的影响

由图 3可知,随着猪血多肽溶液浓度的升高,铁螯合率和多肽铁得率有上升趋势,但当猪血多肽溶液浓度大于 3.0%时,铁螯合率和多肽螯合铁得率开始降低。因此,多肽溶液的浓度以 3.0%为宜。

通过以上实验可知,猪血多肽与氯化亚铁最佳螯合工艺条件为：pH为 5.0,猪血多肽与铁盐的质量比为 3∶1,猪血多肽溶液浓度为 3.0%。

2.3 猪血多肽螯合铁的成分组成测定

从表 2中可以看出,实验所制得的猪血多肽螯合铁中主要成分是多肽和铁,其质量百分数分别为70.02%和 14.23%。但是其中还有一部分其它的成分,可以在后续研究中可以通过透析、超滤等方法进一步纯化产品。

表2 猪血多肽螯合铁成分分析表

3 结论

3.1 通过硫酸亚铁和氯化亚铁在不同浓度的乙醇中溶解性的比较得知,氯化亚铁更适合做螯合反应的铁源。

3.2 猪血多肽与氯化亚铁最佳螯合工艺条件为：pH为 5.0,猪血多肽与铁盐的质量比为 3∶1,猪血多肽溶液浓度为3.0%。

3.3 猪血多肽螯合铁的主要成分是多肽和铁,其质量百分数分别为 70.02%和 14.23%。

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[9]中华人民共和国国家标准[S].GB/5009.5-85.

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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

铁是人体所必须的微量元素之一,它具有造血和输氧的生理作用,也是人体重要的酶和蛋白的组成成分,对人体的健康具有重要作用[1]。据WHO报告,全世界约有 10%～30%的人群有不同程度的缺铁,在发展中国家可能高达 50%以上,其中成年男子约占 10%,妇女约占 20%,孕妇和儿童约占 40%～60%[2]。我国各地的流行病学调查结果也大致如此。目前,缺铁性贫血的防治主要通过服用补铁剂来实现。目前补铁剂主要有无机铁、有机铁、氨基酸铁和生物态铁四类。早在 20世纪 70年代,有研究者发现氨基酸和小肽具有促进铁吸收的作用[3-4],并且氨基酸和肽的金属螯合物具有吸收率高,口感好,无铁锈味,无胃肠道刺激,添加到食品中不影响食品性质等优点。因此,研究开发这种生物态铁——多肽螯合铁,具有十分重要的意义。目前,有学者对脱脂豆粕多肽、酪蛋白酶解多肽、低值鱼蛋白多肽与铁离子进行螯合制备多肽铁螯合盐的研究和报道[5-7],但对于猪血多肽与铁的螯合制备工艺条件尚未见报道。本文以猪血多肽为原料,采用内络盐的方法合成了猪血多肽螯合铁,筛选出了适合于猪血多肽进行螯合反应的铁盐,研究了制备猪血多肽螯合铁的最佳工艺条件,以期为猪血多肽螯合铁的工业化生产提供有益借鉴和参考。

2009-03-16 ＊通讯联系人

郑炯(1982-),男,硕士,助理实验师,主要从事食品化学与营养学的研究。