甘氨酸亚铁稳定常数的检测方法及意义

鲍宏云 许甲平 邓志刚 吴亚斌 冯一凡

(上海德邦牧业有限公司，上海 200240)

氨基酸亚铁作为一种新型饲料添加剂，以其良好的稳定性、高效的生物利用率广泛应用到饲料添加剂领域。甘氨酸亚铁产品优次的评定指标主要有螯合率、稳定常数及络合强度。其中稳定常数是评判甘氨酸亚铁稳定性的重要指标。文中就甘氨酸亚铁稳定常数的检测方法及检测意义作一综述，为广大消费者选择优质甘氨酸亚铁提供技术支持。

1 甘氨酸亚铁的稳定常数

稳定常数指的是螯合物中螯合剂(配位体)对金属离子的亲和力。金属螯合物中的金属元素的利用情况取决于它的稳定常数[1-2]。如果稳定常数过低，则其中的金属元素在胃肠道环境中易解离成金属离子；如果稳定常数过高，则当机体需要时，螯合物不能及时释放金属元素，造成机体只能吸收却不能有效利用其中的金属元素。氨基酸螯合铁的稳定常数通常在4～10之间，既有利于螯合物的吸收和运输，当动物机体需要时，金属离子又能有效而迅速地与配位体分离，从螯合物中释放出来供机体利用。甘氨酸亚铁的稳定常数为4.3，有利于动物机体对铁的吸收利用。

2 甘氨酸亚铁稳定常数的检测方法

稳定常数是评判甘氨酸亚铁稳定性的重要指标。对于甘氨酸亚铁来说，使用定性和定量方法检测稳定常数是决定其质量的重要判定标准。

2.1 甘氨酸亚铁稳定性定性检测方法

热重法、X射线衍射可用于检测氨基酸铁络合物固体样品中有无络合态元素存在，但不适用于液体样品的检测。化学滴定变色反应也能检测到络合物的存在，这种方法操作简单，应用范围广。

2.1.1 热重法

物质受热时，发生化学反应，质量也就随之改变，测定物质质量的变化就可研究其变化过程。热重法(TG)[3]是在程序控制温度下，测量物质质量与温度关系的一种技术。物质在加热过程中失去结晶水时，被测的物质质量就会发生变化。这时热重曲线就不是直线，而是呈阶梯式曲线下降。因此，对氨基酸微量元素螯合物进行分析，可以对其做定性分析，从TG曲线上可以知道失重量，计算失去的物质，有助于分析甘氨酸亚铁的结构。

2.1.2 X射线衍射法

X射线衍射法是一种广泛应用的分析技术，是对晶态物质进行物相分析的基本方法[4]。它使用X射线准确测定结晶样品中各原子的实际位置。对氨基酸及其螯合物进行定性物相分析可以知道，氨基酸形成螯合物后，衍射峰的位置和强度都发生了变化。因此，可以通过X射线衍射图谱进一步确定螯合物的存在及纯度。

2.1.3 化学滴定法

化学滴定法的优点为简单直观。金属微量元素的氨基酸螯合物在甲醇中的溶解度很小，而无机金属离子在甲醇中的溶解度较大。用甲醇来提取甘氨酸亚铁时，由于亚铁离子已被氨基酸螯合，几乎没有亚铁离子进入甲醇提取液。而用甲醇来提取无机金属盐，大量亚铁离子进入甲醇提取液。甲醇提取液中如果含有亚铁离子，滴入氧化剂——双氧水后就会被氧化成三价的铁离子。三价铁离子遇显色剂KSCN显血红色。根据颜色就可判断亚铁离子与氨基酸是否螯合及其螯合的程度。

2.2 甘氨酸亚铁稳定性定量检测方法

甘氨酸亚铁稳定性定量检测方法很多，本文主要就电化学分析法、分光光度法、红外光谱法、离子交换树脂法、凝胶过滤色谱法、EDTA配位滴定法做一简单介绍。

2.2.1 电化学分析法

离子选择性电极法、氧化还原电位滴定法等电化学分析法存在很多缺点:一是只能间接测定络合物中游离或络合金属离子的总量；二是该方法准确度不高，测试时所需样品浓度较低，而样品若经稀释时其络合平衡状态发生改变，不能真实反映络合物的络合情况。

2.2.2 分光光度法

分光光度法是测定螯合物稳定常数的常用方法，以此判断络合物的稳定与否。当铁离子与配位体甘氨酸形成络合物——甘氨酸亚铁时，若能测定出各个组分的平衡浓度，则可以直接计算络合物稳定常数[5]。但在计算过程中存在两个问题：一个是关于消光值的校正方法问题；另一个是关于络合稳定常数K的计算问题[6]。

2.2.3 红外光谱法

红外光谱能反映分子内化学键的振动和转动，也称为分子振动转动光谱。化学键不同，其红外吸收峰的位置和形状不同，从而可对物质进行定性分析。测定甘氨酸亚铁的红外光谱，通过不同的图谱比较可以确定甘氨酸铁螯合物中有没有游离的甘氨酸，产品是否以甘氨酸螯合铁的形式存在。

2.2.4 离子交换树脂法

离子交换树脂法是在过量的完全解离的支持电解质存在下，测定示踪量金属在离子交换树脂和水溶液之间的分配平衡数据[7]。氨基酸微量元素螯合物不带电荷的特性，其本身不参与与树脂间的离子交换，而将螯合物中的微量元素解离出来进行测定。

2.2.5 凝胶过滤色谱法

甘氨酸亚铁样经过加热溶解、离心分离，分成沉淀态螯合元素、可溶性螯合元素及游离态金属离子。可溶性螯合元素及游离态金属离子经过凝胶色谱，在规定条件下洗脱，实现可溶性螯合态金属元素和游离态金属离子的分离，分别用原子吸收光谱法测定沉淀态螯合元素、可溶性螯合元素及游离态金属离子的含量，即可计算出相应的螯合物的螯合率。此法可根据国标GB/T13080.2—2005测定。

2.2.6 EDTA配位滴定法

EDTA配位滴定法的原理是：EDTA-微量元素配合物的稳定常数大于氨基酸微量元素螯合物的稳定常数这一特点而进行的。对于甘氨酸亚铁而言，一般采用二甲橙作为指示剂。该方法操作简便，便于实验室计算样品螯合率；但对于游离态及络合态微量元素共存的样品仍不能准确测定。

3 检验甘氨酸亚铁稳定常数的意义

甘氨酸亚铁的稳定常数只有在4～10时，才更有利于动物机体对它的吸收利用。甘氨酸亚铁中铁与甘氨酸分子通过配位键结合后生成稳定的螯合物。离子形式存在的铁元素与给予电子的甘氨基酸形成离子键的同时，铁与甘氨酸氨基中氮原子和羧基中氧原子形成配位键，从而形成环状结构将铁离子包裹在中央，可有效地防止添加的铁与胃中的胃酸和来源于饲料中的鞣酸、草酸、植酸及磷酸盐等结合形成不溶物。甘氨酸亚铁的吸收主要是通过氨基酸的吸收模式，在母猪饲料中使用甘氨酸亚铁可以提高仔猪成活率，减少仔猪贫血，降低仔猪腹泻率，大大提高了动物机体对铁的吸收利用，从而能降低养殖生产成本，提高养殖综合经济效率。

4 结束语

总之，甘氨酸亚铁只有拥有良好的稳定性才能对动物机体起到补充微量元素及氨基酸的双重作用，提高经济效益。并且在饲料中添加甘氨酸螯合铁后，饲料成本增加得很少，生长速度和饲料效率却得到明显改善，经济效益很明显，因而在饲喂仔猪时，应首选氨基酸螯合物作为微量元素添加剂。由此可知，甘氨酸亚铁在我国饲料行业中的应用将会拥有广阔的前景。

[1]周桂莲.氨基酸螯合铁的研究与应用进展[J].饲料博览,1998(6):10-12.

[2]刘春海.螯合物添加剂的研究进展[J].国外畜牧科技,1991,18(1)：33-36.

[3]李余增.热分析[M].北京:清华大学出版社,1987.

[4]朱娟，陈桂良.X-射线粉末衍射法在药物研究和质量控制中的应用[J].药物分析杂志，2005,25(10):1251-1284.

[5]梁维安,秦美芹,张震宇,等.双等色点分光光度法测定络合物稳定常数[J].分析化学,2002(5):590-593.

[6]黄婷婷,翁建新.分光光度法测定络合物稳定常数的数据处理问题[J].福建分析测试,2005(3):2237-2239.

[7]陶祖贻,杜金洲,高焕新,等.离子交换平衡法测定络合物稳定常数[J].离子交换与吸附,1993(2):114-118.