蛋氨酸铜螯合物的制备及表征研究

刘 俊，李洪潮，徐怀春，李正发，解成骏，汤惠民

（文山学院 化学与工程学院，云南 文山 663099）

蛋氨酸铜螯合物的制备及表征研究

刘 俊，李洪潮，徐怀春，李正发，解成骏，汤惠民

（文山学院 化学与工程学院，云南 文山 663099）

选择水体系合成法制备理化性质稳定的蛋氨酸螯合铜，用化学分析和仪器分析进行表征。以蛋氨酸和氯化铜按物质的量比为2︰1投料，水溶后以氨水调节pH值至5，恒温80 ℃，回流反应4 h,结晶，洗涤，烘干。以EDTA滴定分析铜含量，凯氏定氮法分析氮含量，确定化学式为Cu(Met)2，结合红外光谱分析，确定了蛋氨酸螯合铜的结构。

蛋氨酸；氯化铜；蛋氨酸螯合铜；表征

氨基酸金属螯合物制品是20世纪80年代发展起来的高科技产品，是合成体液及各种脏器细胞的重要组成成分，具有特殊的营养、生理、生化等多种作用，而且具有全部被吸收的优良特性，因此氨基酸制品既是高效的营养保健品，又具有良好医药价值，用途广泛[1]。20世纪90年代，我们用废弃蛋白一步合成法制备了氨基酸金属螯合物[2]，用于三七根腐病的防治，起得了较好的效果[3]。氨基酸金属螯合物化学性能稳定、生物效价高、无毒无刺激性、适口性好、能增强人体免疫功能，提高人体抗应激能力[4]。因此，它是目前国际公认的最佳微量元素营养强化剂或添加剂之一。

氨基酸金属螯合物制备方法可以归纳为以下几类：水体系合成法、非水体系合成法、干粉体系合成法、相平衡合成法、电解合成法等[5]。目前，除了水体系合成法较为常用外，其他方法由于其自身存在的缺陷，均较为少用。本研究选择用水体系法合成蛋氨酸螯合铜。蛋氨酸是构成人体的必需氨基酸之一，参与蛋白质合成或作为酶或辅酶，调控生化反应，其不能在体内合成，必须由外部获得；铜是动物体的必需微量元素之一，是多种酶和胰岛素的组成部分，被称为“人体的卫士”。氨基酸金属螯合物具有化学结构稳定、生物学效价高，能增强免疫力、提高抗病能力，绿色环保的特点[6]。蛋氨酸螯合铜通过胞饮式吸收，能缓解微量元素之间的竞争拮抗，不但大大提高铜离子的吸收利用率及其它微量元素的吸收，而且蛋氨酸作为载体，具有安全、无危害的特点[7]，因此合成蛋氨酸螯合铜具有重要的意义。

1 实验部分

1.1 药品和试剂

所有药品和试剂均为分析纯。蛋氨酸，中国新型化工试剂研究所生产。氯化铜（CuCl2·2H2O）、浓氨水、二甲酚橙由中国华东师范大学化工厂生产。浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸等由四川西陇化工有限公司生产。乙二胺四乙酸二钠、六亚甲基四胺、无水碳酸钠、甲基橙、硼酸、氢氧化钠、95%乙醇由天津市风船化学试剂科技有限公司生产。甲基红，上海远航化工厂生产。溴甲酚绿，天津市化学试剂厂生产。硒粉，上海美兴化工股份有限公司生产。硫酸钾，天津市瑞金特化学品有限公司生产。30%双氧水，天津市致远化学试剂有限公司生产。

1.2 仪器和测试条件

傅立叶变换红外光谱仪（IRPresting-21型），压片机（XA-1型）日本岛津公司生产，其光谱分辨率4 cm-1，扫描次数10次。电子天平（瑞士Precisa XA220A），由深圳市朗普电子科技有限公司生产。数显恒温磁力搅拌器（85-2型），上海司乐仪器厂生产。凯氏定氮仪（UDK 159），嘉盛（香港）科技有限公司生产。

1.3 蛋氨酸螯合铜的制备

称取2.9842 g蛋氨酸于250 mL圆底烧瓶中，加入蒸馏水50 mL，缓慢在磁力搅拌器上加热搅拌至溶解。称取1.7048 g CuCl2·2H2O，用20 mL蒸馏水使其溶解，转移到圆底烧瓶。在磁力搅拌器上于80℃加热搅拌约10 min，然后逐滴加入2%氨水调节pH值至5.0，溶液呈现深蓝绿色，继续加热反应4 h，有结晶生成，冷却，抽滤至干，分别用蒸馏水洗涤6次，将所得结晶在室温下进行真空干燥得到蓝色结晶产品。

1.4 EDTA配位滴定法测定铜含量

称取0.0500 g产品于250 mL锥形瓶中，加入1.50 mL 3 mol/L的稀硫酸溶解，加50 mL蒸馏水，再加入15 mL pH值5.4的六亚甲基四胺缓冲溶液和2～3滴二甲酚橙指示剂，用0.01027 mol/dm-3的EDTA标准溶液滴定至溶液由紫红色突变为黄绿色，即为滴定终点，记录所消耗的EDTA标准溶液的体积。

1.5 蛋氨酸氮含量的测定

凯式定氮法测定：用电子天平称取0.2473 g、0.2486 g、0.2491 g上述制备的产品，分别置于3只消化管，各加入5%的硝酸，7 g无水K2SO4、5 mg Se粉、7 mL硫酸、5 mL 30%过氧化氢，轻轻摇动，消化。在150 ℃加热2 min（去除样品中的水分），加热到350 ℃ 保持2 min（接近硫酸的沸点），加热到420 ℃保持60 min，让消化管在室温下降温至53～60 ℃。以牛奶标准测定方法采用UDK159凯氏定氮仪进行测定。洗涤蒸馏仪，用硼酸指示剂（取1 L 4%硼酸溶液，滴加混合指示剂，搅匀后呈紫红色。混合指示剂：50 mL 0.1%甲烯蓝乙醇+200 mL 0.1%甲基红乙醇）检测是否清洗干净。将降温后的消化管置于反应室进行蒸馏滴定，用强碱高温水蒸气蒸馏出氨气，硼酸吸收蒸馏出的氨气，用间接法配制0.0975 mol/dm-3的标准盐酸进行滴定，直至硼酸指示剂由绿色变紫红。

1.6 红外光谱的测定

采用KBr压片制样，测定红外光谱。利用傅立叶变换红外光谱仪（IRPresting-21型）分别测定纯品蛋氨酸及制备的产品在4000～400 cm-1的范围内测定其红外光谱图。为确保图谱的可比性，每一次取样量为1∶100（mg）。

2 结果与讨论

2.1 化学式的确定

2.1.1 EDTA滴定法分析产品Cu含量

间接法配制EDTA浓度为0.01027 mol/dm-3，用于分析产品中铜的含量，产品中铜的质量分数按下式计算：

式中，Cu%为铜的质量分数（以百分比表示%）；C（EDTA）为EDTA标准溶液的浓度（mol/ dm-3）；V（EDTA）为滴定消耗EDTA标准溶液的体积（mL）；63.55为铜的摩尔质量（g/mol）；m为产品试样的质量（g）。

表1 产品中铜含量的测定结果

由表1可知，测定结果的标准偏差小于0.2%，相对标准偏差小于0.5%，说明用EDTA滴定方法有良好的精密度。

2.1.2 凯氏定氮法分析N含量

间接法配制0.0975 mol/dm-3盐酸标准溶液用于氮含量分析，凯氏定氮法测定蛋氨酸螯合铜中的氮含量，反应方程式为：

式中，N%为氮的质量分数（以百分比表示%）；C（H+）为HCl标准溶液的浓度（mol/ dm-3）；V（H+）为滴定消耗HCl标准溶液的体积（mL）；14为氮的摩尔质量（g/mol）；m为产品试样的质量（g）。

表2 产品中氮含量测定结果

将表1、表2的结果列于表3，设化学式为Cu（Met）2。

表3 产品中铜、氮的理论和实际含量比较

以EDTA分析产品中的铜含量和凯氏定氮法测定氮含量，分析所得结果与用假设产品分子式为Cu（Met）2所得结果吻和度好，初步判断其化学组成为Cu（Met）2。

2.2 红外图谱表征

图1 蛋氨酸的红外光谱（波数/cm-1）

图1是蛋氨酸的光谱线，在2300～3200 cm-1波数范围内，存在着一个大峰，蛋氨酸分子中有-OH，-CH3，-NH2等基团的伸缩振动，这些振动都集中在这一范围，并且由于蛋氨酸分子的缔和作用和氢键的作用，使得在这范围的各个基团伸缩振动的峰相互叠加、相互掩蔽、无法分别辨认，但共同作用以后，形成了一个较大的吸收峰，也是其重要特征。1584 cm-1的峰可以指认是蛋氨酸-COO反对称伸缩振动的峰。

图2 蛋氨酸铜的红外光谱（波数/cm-1）

图2是蛋氨酸金属螯合物光谱线，由于蛋氨酸与铜形成螯合物，使得蛋氨酸缔和作用消失，氢键消失，-OH伸缩振动消失，-NH2的氮氢伸缩改变，蛋氨酸在2300～3200 cm-1波数范围内的大峰变成两个小峰，即3240 cm-1的峰可以指认为-NH2伸缩振动峰，2910 cm-1可以指认为-CH3伸缩振动峰，由于-OH与金属发生了络合配位作用，所以-OH峰消失。-COO反对称伸缩振动的峰即1584 cm-1变窄，这是由于形成了环状化合物所致。

通过红外表征可以确定其结构式为：

3 结论

以蛋氨酸和氯化铜为主要原料，在一定条件下制备了蛋氨酸螯合铜。通过EDTA配位滴定法和凯式定氮法对铜和氮进行测定，分析结果表明制备的蛋氨酸螯合铜，其化学组成为Cu（Met）2。通过红外光谱表征，确定形成了环状蛋氨酸螯合铜。该法制备工艺简单、成本低，制得的产品纯度高，产品检测快速准确。

参考文献：

[1] 张格丽，李丽立.氨基酸金属螯合物在动物营养中的应用效果研究进展[J].家畜生态，1998（4）：41-44.

[2] 王锐，黄保贵，刘俊.氨基酸金属螯合物的一步制备法[P].中国专利：931052936.3，1994-11-02.

[3] 崔秀明，王朝梁，王锐，等.氨基酸金属螯合物防治三七根腐病试验[J].中药材，1998（5）：221-222.

[4] 毕铭.新型饲料添加剂—氨基酸金属螯合物国内外概况[J].精细与专用化学品，1992（1）：6-7.

[5] 刘昌盛，黄凤洪，乐国伟.微波固相合成蛋氨酸铜的初步研究[J].食品工业科技，2004（2）：124-127.

[6] 张华，王静.蛋氨酸铬螯合物红外光谱解析[J].食品研究与开发，2006（3）：100-101.

[7] 邹英昭.乳粉制品中脂肪过氧化值测定方法的研究[J].食品工业科技，2002（7）：66-67.

Make of Methionine Copper and Representation Study

LIU Jun, LI Hongchao, XU Huaichun, LI Zhengfa, XIE Chengjun, TANG Huimin
(School of Chemistry and Engineering, Wenshan University, Wenshan Yunnan 663099, China)

The paper studies the make of stable methionine copper using water system synthesis method and represents the make through chemistry and instrument analysis. The quality ration of methionine and copper chloride is 2 to 1, pH value is kept to 5 using ammonia water, temperature is kept to 80℃, re fl ux time is kept to 4 hours while crystallization, washing and drying. Copper quality is measured by EDTA titration, nitrogen quality is measured by Kjeldahl method, Cu(Met)2is veri fi ed by infrared spectroscopic analysis.

methionine; copper chloride; methionine copper; representation

O641.4

A

1674-9200（2016）06-00017-04

（责任编辑 张 铁）

2016-07-13

云南省教育厅科研基金项目“从大豆饼或花生饼制备金属氨基酸螯合物”（2014Y475）。

刘俊，男，云南马关人，文山学院化学与工程学院教授，主要从事基础化学教学与研究；李洪潮，男，云南马关人，文山学院环境与资源学院副教授，主要从事微生物学研究；徐怀春，男，云南华宁人，文山学院化学与工程学院教授，主要从事有机化学及实验教育教学研究。