高效納米胺基酸螯合鈣生產新工藝的製作方法

2023-05-11 05:56:11 1

專利名稱：高效納米胺基酸螯合鈣生產新工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高效納米胺基酸螯合鈣生產新工藝。
背景技術：
鈣是保障嬰兒正常發育、維持成年人身體健康和延緩老年人的衰老過程所必需 的；總體看來其體內含量並不高，但是必不可少的；鈣元素在體內要維持一定比例關係，一 旦失去平衡，人體會得各種疾病。我們知道鈣是體內含量最高的金屬元素，約佔體重的2% (1200-1400克)，其中約99%分布於骨骼和牙齒中，其餘1 %以游離或結合的離子狀態存在 細胞外液、血液和軟組織中。鈣不僅是構成人體骨髂和牙齒的主要成分，而且其生理功能是 多方面的。鈣的缺乏可引起多種疾病，特別是對嬰兒、孕婦和老年人的影響尤為突出。嬰兒 的發育不良，羅圈腿、雞胸、佝僂病、身材矮小；老人易得骨質疏鬆等皆因缺鈣引起發的。我 國第三次營養普查資料顯示在我國兒童缺鈣或鈣營養不足者佔50%。通常人體所需金屬 元素主要從食物中攝取，如成年人每天大約需400毫克的鈣進行更新，但一般情況下，人們 從食物中攝取的鈣僅有150-200毫克，那不足部分只能通過服用鈣製劑來補充。因此，人體 尚要從食物中攝取的鈣元素量不足，則只能通過服用相應的鈣製劑來彌補，以保持身體的 健康狀態。市場上傳統鈣製劑種類繁多，粗分不外乎無機鈣鹽如碳酸鈣、磷酸氫鈣等。還有以 貝殼、珠蛘、骨粉為原料製成的活性鈣(以氫氧化鈣為主)和有機酸鈣鹽，如葡萄糖酸鈣、檸 檬酸鈣、乳酸鈣、蘇糖酸鈣等。這些鈣製劑被攝入胃腸道後都要離解成鈣離子，然後通過載 鈣蛋白再被腸道吸收，這種離子型吸收方式的鈣製劑就是目前市場上供應的幾乎所有補鈣 製劑，也是沿用幾十年的傳統補鈣劑，它們具有以下缺點1.傳統補鈣劑一般難溶解，有些鹼性較強的對腸胃有強烈刺激。2.傳統補鈣劑質量較難掌控，含有的重金屬鉛、砷等常常超標。3.離子型鈣劑適合在酸性環境下吸收，但小腸道呈鹼性，鈣劑不易溶解，故吸收困 難。4.離子型鈣劑常被膳食中成分(如草酸等)所幹擾，影響鈣劑的吸收。鑑於傳統鈣製劑存在的各種缺點和不足，因此研發新鈣製劑和建立新生產工藝很 有現實意義。經醫患者多年實踐，普遍認為胺基酸螯合鈣是已知眾多補鈣製劑中的佼佼者，故 受到廣泛的青睞。美國食品管理協會於1987年曾就胺基酸螯合物定義為可溶性金屬鹽 的金屬離子與氨基形成配位鍵的產物，金屬離子與胺基酸的克分子比例為1 2 1 3， 各種胺基酸的平均分子量大約為150，其螯合物分子量不超過800。簡言之，螯合物是金屬 離子與帶有不成對電子配體胺基酸形成的一種雜環結構物質。螯合物的結構由合成條件決 定的。螯合反應必須在合適的條件下進行，這些條件包括金屬離子與配體的克分子比例，反 應時介質(如水溶液)的PH值和反應物的溶解性等。通過有效的合成方法，得到的納米氨 基酸螯合物是一種相對穩定的化合物，其中金屬離子與a-胺基酸羧基中的氧原子和α -氨
3基氮形成一個五元環結構。這個五元環結構是由金屬原子、羧基的氧原子、羰基的碳原子、 α-碳原子和α-氨基中的氮原子構成。實際結構取決於金屬離子與配體的克分子比例和 金屬離子是否與羧基氧氣形成配位鍵。迄今為止，胺基酸螯合鈣的製備方法，主要有化學合成法、電解一半透膜法和離子 交換法等，這些方法的主要問題反應慢、時間長、產率低，反應不完全，而且去除沒有參與 合成的剩餘反應物較困難，因此，規模化生產較困難。

發明內容
本發明的目的在於提供一個高效、快速、規模化的連續性生產納米胺基酸螯合鈣 的新工藝。本發明提供的高效納米胺基酸螯合鈣生產新工藝為以水為反應介質的溼法工藝， 包括以下步驟將鈣化合物和胺基酸懸浮於水中製成懸浮液，將該懸浮液的PH值調至所述 胺基酸的等電點之上，該懸浮液中懸浮顆粒的粒度小於30微米，所述鈣化合物中的鈣元素 與所述胺基酸的克分子比例為1 2 3，所述鈣化合物和胺基酸的重量與水的重量的比值 為25 35 75 85;將所述懸浮液泵入高壓流體納米磨中進行螯合反應得到清澈的溶 液，反應條件如下工作壓力控制在100 120ΜΡΑ，轉速250 350r/min，溫度70 90°C， 超聲波頻率50 70Hz ；乾燥所述溶液得到白色晶體，該白色晶體即為納米胺基酸螯合鈣。所述懸浮液的pH值較佳為7. 2 7. 5。所述胺基酸可以為選自丙氨酸、門冬氨酸、門冬醯胺、穀氨酸、穀氨酸胺、精氨酸、 賴氨酸、組氨酸、甘氨酸、脯氨酸和羥脯氨酸中的一種或多種。也可以為小分子肽類。所述胺基酸較佳為L-門冬氨酸。所述鈣化合物較佳為Ca (OH) 2和/或CaO。較佳地，所述高壓流體納米磨為SY-NANO高壓流體納米磨，所述懸浮液通過高壓 泵以150 250升/小時的進料速度泵人所述SY-NANO高壓流體納米磨中。更佳地，所述 工作壓力控制在105 115MPA，所述轉速為280 320r/min，所述進料速度為180 220
升/小時。較佳地，所述鈣化合物中的鈣元素與所述胺基酸的克分子比例為1 2. 1 2. 4， 所述鈣化合物和胺基酸的重量與水的重量的比值為30 75 85。利用本發明提供的工藝製備的納米胺基酸螯合鈣分子結構較穩定，溶解性能好， 容易吸收，生物利用度高，鈣含量約為10 15%，汞、鉛、砷和鉻等有害金屬元素含量遠遠 低於國家標準，基本上不含氯化物和硫酸鹽等雜質。因此，經脫水處理後，產品可直接用於 食品或醫藥。
具體實施例方式本發明提供的高效納米胺基酸螯合鈣生產新工藝採用溼法工藝製備門冬氨酸螯 合鈣，以水為反應介質、載波體和能量載體。納米胺基酸螯合物的合成是在納米分子能量轉 換容器(高壓流體納米磨)內進行。下面介紹的具體實施方式
中，所使用的高壓流體納米 磨為SY-NANO(設備系列名)高壓流體納米磨，主要原理為將經過粉碎、均質、過濾處理的 一定濃度的胺基酸螯合劑和鈣化合物懸浮液，懸浮液中固體粒度應小於30微米；然後用高壓泵注入納米分子能量容器內，利用該設備氣穴坍塌原理，產生很強的衝擊壓，瞬時高溫和 超高頻率的超聲波，共同作用於金屬化合物和配體胺基酸，使液體中的固體微粒或液態微 滴破碎或分散成納米量級，致使胺基酸共價鍵均裂形成配基與金屬離子(中心離子)生發 螯合反應，生成納米胺基酸螯合物。進一步講，較佳的一種實施方式依次包括以下步驟原 料選購(食品級鈣化合物，胺基酸，純水)；按比例配料；投入攪拌機(攪拌30-40min)；懸 浮液過濾(濾網400目)；調pH(7. 4)；濾液泵入SY-200L高壓均質機；均質液泵入SY-NANO 高壓流體納米磨中(轉速300r/min)；納米螯合鈣液噴霧乾燥(進風210°C，出風90°C )；質 檢；計量包裝；深加工或入庫儲存。下面通過實施例對本發明進行進一步說明。以下實施例中未列明的條件或步驟均 與以上描述相一致。實施例1將經過精選的Ca(OH)2和L-門冬氨酸，按克分子比1 2. 2配料，反應物與純淨 水的以重量比例為30 80進行混合，充分攪拌，懸浮液的酸度調到PH7. 4，經膠體磨，均質 機處理，使反應物充分溶解和分散，再經過濾器濾去除懸浮液中較大的顆粒，保證懸浮液中 固形物粒度小於30微米，然後，將反應物懸浮液泵入SY-NANO高壓流體納米磨中，其工作壓 力控制在110MPA左右，轉速300r/min，溫度70 90°C，超聲波頻率50 70Hz進料速度為 每小時200升，全部螯合反應過程在納米物化室內完成，最後，獲得清澈的L-門冬氨酸螫合 鈣溶液，反應液經噴霧乾燥，得到白色晶體粉末狀產品。實施例2除了 Ca(OH)2和L-門冬氨酸按克分子比1 2. 5配料外，其它條件和操作程序均 與實施1相同。實施例3除了將Ca(OH)2替換為CaO，將CaO和L-門冬氨酸按克分子比1 2. 2配料外，其 它條件和操作程序均與實施1相同。實施例4除了將L-門冬氨酸替換為丙氨酸外，其它條件和操作程序均與實施1相同。實施例5除了將L-門冬氨酸替換為門冬醯胺外，其它條件和操作程序均與實施1相同。實施例6除了將L-門冬氨酸替換為穀氨酸外，其它條件和操作程序均與實施1相同。實施例7除了將L-門冬氨酸替換為精氨酸外，其它條件和操作程序均與實施1相同。實施例8除了將L-門冬氨酸替換為甘氨酸外，其它條件和操作程序均與實施1相同。實施例1 8得到的產物均為白色粉末，無臭，略有鹹鮮味，易溶於水，無肉眼可見 雜質，沒有硫酸鹽、氯化物等雜質。經紅外光譜和電噴質譜分析，均為含鈣螯合物。化學結 構分析結果以實施例1和2得到的L-天冬胺基酸螯合鈣為例說明如下所述L-天冬氨基 酸螯合鈣分子式為Ca [HC00CH(NH2) CH2COO] 2，分子量為304. 2，結構如下
權利要求
高效納米胺基酸螯合鈣生產新工藝，為以水為反應介質的溼法工藝，其特徵在於，包括以下步驟將鈣化合物和胺基酸懸浮於水中製成懸浮液，將該懸浮液的pH值調至所述胺基酸的等電點之上，該懸浮液中懸浮顆粒的粒度小於30微米，所述鈣化合物中的鈣元素與所述胺基酸的克分子比例為1∶2～3，所述鈣化合物和胺基酸的重量與水的重量的比值為25～35∶75～85；將所述懸浮液泵入高壓流體納米磨中進行螯合反應得到清澈的溶液，反應條件如下工作壓力控制在100～120MPA，轉速250～350r/min，溫度70～90℃，超聲波頻率50～70Hz；乾燥所述溶液得到白色晶體，該白色晶體即為納米胺基酸螯合鈣。
2.根據權利要求1所述的高效納米胺基酸螯合鈣生產新工藝，其特徵在於，所述懸浮 液的PH值為7. 2 7. 5。
3.根據權利要求1所述的高效納米胺基酸螯合鈣生產新工藝，其特徵在於，所述氨基 酸為選自丙氨酸、門冬氨酸、門冬醯胺、穀氨酸、穀氨酸胺、精氨酸、賴氨酸、組氨酸、甘氨酸、 脯氨酸和羥脯氨酸中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述的高效納米胺基酸螯合鈣生產新工藝，其特徵在於，所述氨基 酸為L-門冬氨酸。
5.根據權利要求1所述的高效納米胺基酸螯合鈣生產新工藝，其特徵在於，所述鈣化 合物為 Ca(OH)2* / 或CaO。
6.根據權利要求1 5任一項所述的高效納米胺基酸螯合鈣生產新工藝，其特徵在於， 所述高壓流體納米磨為SY-NANO高壓流體納米磨，所述懸浮液通過高壓泵以150 250升 /小時的進料速度泵人所述SY-NANO高壓流體納米磨中。
7.根據權利要求6所述的高效納米胺基酸螯合鈣生產新工藝，其特徵在於，所述工作 壓力控制在105 115MPA，所述轉速為280 320r/min，所述進料速度為180 220升/ 小時。
8.根據權利要求6所述的高效納米胺基酸螯合鈣生產新工藝，其特徵在於，所述鈣化 合物中的鈣元素與所述胺基酸的克分子比例為1 2.1 2. 4，所述鈣化合物和胺基酸的重 量與水的重量的比值為30 75 85。
全文摘要
本發明是基於螯合劑(胺基酸)和鈣離子能量轉換生產納米胺基酸螯合鈣的新工藝。反應物中的鈣化合物與螯合劑胺基酸按照適當的克分子比例，製成水懸浮液，經預處理後，注入SY-NANO高壓流體納米磨中，利用氣穴坍塌作用原理，強衝擊壓、瞬時高溫和超高頻超聲波共同作用於懸浮液，致使胺基酸共價鍵斷裂形成配位基，和鈣離子發生螯合反應，生成胺基酸螯合鈣。本發明的關鍵是把納米技術用於胺基酸螯合鈣生產，同時改進了螯合反應中相關參數；新工藝具有周期短，效率高，可連續生產的優點；一條生產線年產可達200噸。本發明對開發新一代的補鈣製劑，改進補鈣品的質量和提高人們健康水平有重要經濟價值和社會意義。
文檔編號C07C229/76GK101973899SQ20101027942
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月13日 優先權日2010年9月13日
發明者張立德, 陳清軒 申請人:三亞百泰微納生物工程有限公司