微量元素氨基酸螯合物的研究進(jìn)展

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1、微量元素氨基酸螯合物的研究進(jìn)展滕冰舒緒剛廣州天科科技有限公司1.“螯合率”問(wèn)題1.1微量元素氨基酸螯合物結(jié)構(gòu)一般描述絡(luò)合物是由作為中心離子的金屬離子與氨基酸配位體（離子或分子）通過(guò)配位鍵的結(jié)合形成的化合物，根據(jù)絡(luò)合物的組成，絡(luò)合物可以分成簡(jiǎn)單絡(luò)合物、螯合物，多核絡(luò)合物等多種，簡(jiǎn)單絡(luò)合物分子或離子只有一個(gè)中心離子，每個(gè)配位體只有一個(gè)配位原子與中心離子成鍵。螯合物中每個(gè)配體至少有兩個(gè)或兩個(gè)以上的配位原子同時(shí)與中心離子成鍵，形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。一般來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)單配合物的穩(wěn)定性較差，由于螯合效應(yīng)的影響，螯合物比具有相

2、同配位原子的簡(jiǎn)單配合物穩(wěn)定。螯合物作為絡(luò)合物的特殊形式亦廣泛的存在于自然界中，作為飼料添加劑的微量元素氨基酸螯合物從化學(xué)結(jié)構(gòu)上區(qū)分可有以下不同：（1）中心離子與配位體摩爾比例不同，M/M=1:1~1:3，分別形成單環(huán)，雙環(huán)，三環(huán)，一般形成五元或六元環(huán)穩(wěn)定，螯環(huán)越多，越穩(wěn)定。（2）內(nèi)絡(luò)鹽型和絡(luò)離子型，（絡(luò)陰離子或絡(luò)陽(yáng)離子）（3）單核－單一配位體和單核—混合配位體型OORHCCCCONH2CCHRONH20OM微量元素氨基酸內(nèi)絡(luò)鹽（Ⅱ）AA:M物質(zhì)的量比2:1CRCHNH2OOHM+·HSO4-微量元素

3、氨基酸鰲合物絡(luò)陽(yáng)離子AA:M物質(zhì)的量比1:1其中：M—微量元素離子配位鍵R---為鰲合環(huán)外基團(tuán)微量元素氨基酸螯合物的理化性質(zhì)有以下不同：（1）絡(luò)合物的穩(wěn)定常數(shù)不同（測(cè)定方法不同其結(jié)果亦有差異）（2）絡(luò)合物的溶解度不同（實(shí)驗(yàn)室條件和生理?xiàng)l件）（3）絡(luò)合物的結(jié)晶不同1.2“螯合率”在螯合物的實(shí)際應(yīng)用中，人們經(jīng)常把“螯合率”看作一種反應(yīng)得率。事實(shí)上，“螯合率”概念的提出是不正確的，（絡(luò)合物化學(xué)中沒(méi)有“螯合率”概念）因?yàn)樵诓豢紤]螯合物穩(wěn)定程度的情況下，配位體螯合金屬離子的反應(yīng)很容易發(fā)生，只要是混合配位體和金

4、屬離子的溶液就可以實(shí)現(xiàn)螯合。但是，衡量螯合是否很“徹底”，則應(yīng)以螯合物的穩(wěn)定常數(shù)來(lái)表示。螯合物穩(wěn)定常數(shù)的是有條件的，也稱為“條件穩(wěn)定常數(shù)”。例如，一個(gè)螯合物在中性pH時(shí)穩(wěn)定常數(shù)很大，但在酸性和堿性受到了H＋和OH-濃度的影響，會(huì)解離成配位體和金屬離子或生成羥合絡(luò)離子和配位體。絡(luò)合物化學(xué)中研究穩(wěn)定常數(shù)測(cè)定的方法很多，基本上都是研究絡(luò)合逐級(jí)配位過(guò)程中的金屬離子、配位體濃度變化，再計(jì)算出穩(wěn)定常數(shù)。而不是將產(chǎn)物逐級(jí)分解，研究分解過(guò)程的各個(gè)組分的濃度變化。人們往往出于經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)認(rèn)為氨基酸比微量元素價(jià)格高，在螯合

5、物產(chǎn)品中如有過(guò)剩的金屬離子則有“抽條”之嫌。事實(shí)上從化學(xué)合成角度看，氨基酸和微量元素任何一者過(guò)量許多都是不合理的，而且生產(chǎn)廠家做到氨基酸稍稍過(guò)量是完全可以的，不存在成本問(wèn)題。在同樣條件下，螯合物的穩(wěn)定常數(shù)是螯合物的理化性質(zhì)，其常數(shù)的大小是由化學(xué)結(jié)構(gòu)和熱力學(xué)原理決定的，測(cè)定方法不同其常數(shù)將有微弱不同，但是決不以人的意志為轉(zhuǎn)移。以甘氨酸螯合鐵為例：2甘氨酸＋Fe2+＝甘氨酸螯合鐵OOH2CCCCONH2CCH2NH2OFe分子式如下：Fe2++2CH2NH2COOHOCH2(NH2)COOH有兩個(gè)配位原

6、子即－COOH上—羥基氧和－NH2上氮原子，F(xiàn)e2+的配位數(shù)一般為4、6，甘氨酸螯合鐵中鐵有可配位的空電子軌道，一般認(rèn)為此時(shí)空軌道是與H2O配位（如下圖）。OOH2CCCCONH2CCH2ONH20OFeH2OH2O由于螯合反應(yīng)是分步進(jìn)行的，故習(xí)慣上把未知具體配位情況的鐵-氨基酸螯合物的結(jié)構(gòu)描述為：Gly+FeSO4＝Gly-Fe·SO4CCH2NH2OOFe+·HSO4-實(shí)際上這種產(chǎn)品多半是以甘氨酸：鐵的摩爾比＝1：1，由于甘氨酸分子量小及未移去質(zhì)子氫，具有可溶性。但這只是一種化學(xué)反應(yīng)中的一種過(guò)渡

7、形態(tài)，在溶液環(huán)境中Fe2+與配位體甘氨酸的摩爾比會(huì)由1：1自發(fā)反應(yīng)到2：1或3：1的穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)，部分鐵解離出來(lái)以離子形態(tài)存在，這過(guò)程是符合配位化學(xué)熱力學(xué)的原理，而不是以人們的想象而定義。1.3穩(wěn)定常數(shù)和不穩(wěn)定常數(shù)仍以Fe2+和CH2(NH2)COOH的絡(luò)合反應(yīng)為例：Fe2++3CH2(NH2)COOHFe(CH2(NH2)COOH)3該生成反應(yīng)是可逆的，在一定的條件下，達(dá)到平衡。在溶液中生成配合物的反應(yīng)是分級(jí)進(jìn)行，絡(luò)合反應(yīng)有相應(yīng)的逐級(jí)穩(wěn)定常數(shù)K1、K2、K3其乘積＝β3，β3表示配位數(shù)為3的累積

8、穩(wěn)定常數(shù)，分級(jí)絡(luò)合反應(yīng)和相應(yīng)的逐級(jí)穩(wěn)定常數(shù)表述如下：K1[Fe(CH2NH2COOH)]2+[Fe2+][CH2NH2COOH](2)CH2NH2COOH+[Fe(CH2NH2COOH)]2+Fe[（CH2NH2COOH）2]相應(yīng)的平衡常數(shù)為:K2[Fe(CH2NH2COOH)2]2+[CH2NH2COOH][Fe(CH2NH2COOH)]2+(3)CH2NH2COOH+[Fe(CH2NH2COOH)2]Fe[(CH2NH2COOH)3]相應(yīng)的平衡常數(shù)為:K3[Fe(