猪血多肽铁螯合盐的制备技术及性质研究

论文摘要

缺铁性贫血是体内贮存铁不足,影响血红蛋白合成所引起的一种细胞低色素性贫血,是世界各地贫血中最常见的一种。据WHO报道,全世界约有10%～30%的人群有不同程度的缺铁,男性发病率约10%,女性大于20%。目前,缺铁性贫血的防治主要通过摄入补铁剂来实现。常见的补铁剂有硫酸亚铁、氯化亚铁、葡萄糖酸亚铁、乳酸亚铁、琥珀酸亚铁和富马酸亚铁等,这些补铁剂虽然铁含量高,补铁效果较好,但是由于它们在体内的利用率较低,毒副作用大,并且有特殊的金属铁锈味。多肽螯合铁是蛋白质水解生成的多肽与二价铁离子螯合而生成的生物态铁,在体内不受碳酸盐、单宁酸和纤维素等干扰物质的影响,在体内始终处于可吸收的二价状态,可以直接被肠粘膜细胞吸收,无毒副作用,不产生任何消化道刺激症状,生物利用率高,是一种理想的补铁剂。我国是世界上生猪出栏数最多的国家,年出栏生猪4～5亿头,每头猪约有2kg猪血,因此每年由屠宰生猪而产生的副产物猪血大约有8～10亿kg,这相当于400万吨猪肉或460万吨全蛋所含的蛋白质。猪血虽然营养丰富,但因其色泽差,血腥味重,适口性差,血红蛋白不易消化吸收,因而未被很好利用。目前,我国的猪血除部分作食用和加工血粉外,还有约70%的猪血被废弃掉,不但浪费了宝贵的资源,而且污染了环境。因此,本论文以猪血粉为原料,使用碱性蛋白酶进行水解,再将膜分离纯化得到的猪血多肽与亚铁盐进行螯合反应,然后对制得的猪血多肽铁螯合盐进行理化性质研究、功能性质研究和食品毒理学安全性评价,以期为缺铁性贫血人群提供理想的补铁制剂,并为其推广和应用提供理论依据和有益参考。本论文主要获得了以下研究结果:1、猪血酶法水解制备猪血多肽的研究1.1 2709碱性蛋白酶对猪血粉具有较好的水解效果,其水解最佳工艺参数为:pH值10.5,水解温度45℃,底物浓度2%,酶与底物质量比3.0%,水解时间6h。1.2活性炭对猪血粉酶解液具有理想的脱色效果,其最佳脱色工艺参数为活性炭用量2.5%,pH4.0,脱色温度60℃,吸附时间1.0h,在此最佳脱色工艺条件下猪血粉酶解液的脱色率达92.20%,同时氮损失率为10.42%。1.3离子交换树脂对猪血粉酶解脱色液具有较好的除盐效果。当猪血粉酶解脱色液进样速度为2BV/h时,除盐率达82.11%,同时氮损失率为6.59%。聚丙烯中空纤维超滤膜对除盐后的猪血粉酶解多肽液具有很好的截留分离效果,超滤的最佳操作压力为0.15MPa,多肽液最适温度为25℃,在最佳操作压力和最适温度条件下得到了10kDal以上、5～10kDal、1～5kDal和1kDal以下4个相对分子质量段的猪血多肽,多肽得率分别为4.38%,13.97%,74.76%和6.89%。可见,猪血多肽相对分子质量主要集中于1～5kDal之间。1.4制备得到的猪血多肽呈浅黄色粉末状,无血腥气味,口感较细腻,味道适中,略带苦味。2、猪血多肽铁螯合盐的制备及成分分析2.1从硫酸亚铁和氯化亚铁在不同浓度乙醇中的溶解性可知,氯化亚铁能完全溶于不同浓度的乙醇溶液中,更适合作为螯合反应的铁源。2.2猪血多肽铁螯合盐制备的最佳工艺参数为:pH值5,多肽与氯化亚铁质量比4:1,多肽溶液浓度3.0%。2.3通过硫化钠法定性检测螯合反应产物可知,猪血多肽铁是以多肽螯合物形式存在的,是不同于猪血多肽和氯化亚铁的一种新物质,并且其主要成分是多肽和铁,二者质量百分数分别为70.02%和12.23%。3、猪血多肽铁螯合盐的理化性质研究3.1猪血多肽铁螯合盐能溶于水中,在中性条件下其溶解度最小,随着酸性或碱性的增强,溶解度增加;猪血多肽铁螯合盐难溶于有机溶剂。3.2猪血多肽铁螯合盐的外观、固体和溶液的稳定性均优于硫酸亚铁。3.3经过初步的紫外扫描分析和红外光谱分析可知,猪血多肽铁螯合盐与猪血多肽、氯化亚铁不同,是一种新型螯合物。4、猪血多肽铁螯合盐的抗氧化和抗贫血功能研究4.1猪血多肽铁螯合盐能清除超氧阴离子自由基（O2-·）和过氧化氢（H2O2）,维生素C、猪血多肽铁和猪血多肽这三种物质对超氧阴离子自由基（O2-·）和过氧化氢（H2O2）清除能力的强弱顺序为维生素C＞猪血多肽铁＞猪血多肽,因此猪血多肽铁螯合盐具有较强的清除超氧阴离子自由基（O2-·）和过氧化氢（H2O2）的能力。4.2通过低铁饲料喂养,辅以每周尾静脉放血的方法,4周后可以成功建立大鼠缺铁性贫血模型。用猪血多肽铁螯合盐灌胃缺铁性贫血大鼠4周后可使缺铁性贫血大鼠的血红蛋白、红细胞计数、血清铁水平显著升高（P＜0.05）,故猪血多肽铁螯合盐可以明显改善大鼠缺铁性贫血,并且其抗贫血效果明显优于葡萄糖酸亚铁和氯化亚铁。5、猪血多肽铁螯合盐的安全性评价5.1经口急性毒性(LD50)试验表明,小鼠经口灌喂猪血多肽铁螯合盐后无毒性反应,由寇氏改良法计算公式得到猪血多肽铁螯合盐的LD50=30 998mg/kg,大于15000mg/kg,故猪血多肽铁螯合盐为实际无毒物质。5.2 Ames试验表明,猪血多肽铁螯合盐的5个剂量组在加S-9或不加S-9活化的情况下,4个菌株TA97、TA98、TA100和TA102的回变菌落数与阴性对照组较接近,并且没有超过阴性对照组的2倍,而与阳性对照组相比要低很多,故猪血多肽铁螯合盐不能使鼠伤寒沙门氏菌移码突变株和碱基置换突变株发生回复突变的现象,未呈现致突变性。微核试验和畸形试验表明,阳性对照组（环磷酰胺组）细胞微核率和精子畸形率与阴性对照组相比较,差异具有极显著性（p＜0.01）,而猪血多肽铁螯合盐各剂量组细胞微核率和精子畸形率与阴性对照组相比较,差异均不显著（p＞0.05）,并且无剂量-效应关系。因此,猪血多肽铁螯合盐对小鼠骨髓细胞染色体无断裂效应,对小鼠精子的畸形无影响。5.3大鼠30天喂养试验表明,三个剂量试验组的大鼠生长发育与行为活动正常,动物体重和食物利用率与阴性对照组比较均无显著性差异（P＞0.05）;各剂量组大鼠血液生化指标与阴性对照组比较均无显著性差异（p＞0.05）,且无剂量-效应关系;各剂量组的脏体比与阴性对照组相比较均无显著性差异（p＞0.05）,器官组织病理学检查未见异常。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 文献综述
• 1.1 铁在人体内的代谢
• 1.1.1 铁的分布
• 1.1.2 铁的吸收与转运
• 1.1.3 铁的排泄
• 1.2 铁的生物学功能
• 1.2.1 运输氧的功能
• 1.2.2 储存氧的功能
• 1.2.3 电子传递功能
• 1.3 铁的饮食推荐量及缺乏、中毒症状
• 1.4 铁与疾病
• 1.4.1 铁与缺铁性贫血
• 1.4.2 铁与糖尿病
• 1.4.3 铁与免疫功能障碍
• 1.4.4 铁与智力障碍
• 1.4.5 铁与其它疾病
• 1.5 补铁剂现状
• 1.5.1 第一代补铁剂
• 1.5.2 第二代补铁剂
• 1.5.3 第三代补铁剂
• 1.5.4 第四代补铁剂
• 1.6 猪血概述
• 1.6.1 猪血的功能特性
• 1.6.2 猪血的开发利用概况
• 1.6.3 猪血中血红蛋白简介
• 1.6.4 猪血多肽的制备
• 1.6.5 猪血多肽生理活性及其开发利用
• 1.7 铁螯合盐的研究现状
• 1.7.1 铁螯合盐的国外研究现状
• 1.7.2 铁螯合盐的国内研究现状
• 1.8 论文研究的目的意义和主要内容
• 1.8.1 本研究的目的意义
• 1.8.2 本论文的主要研究内容
• 本章参考文献
• 第2章 猪血酶法水解制备多肽的研究
• 2.1 前言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 原辅材料
• 2.2.2 主要仪器与设备
• 2.2.3 试验方法
• 2.2.4 分析测定指标
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 猪血酶法水解条件的研究
• 2.3.2 猪血粉酶解液脱色工艺的研究
• 2.3.3 猪血多肽的分离纯化
• 2.3.4 猪血多肽样品的感官评价结果
• 2.4 本章小节
• 本章参考文献
• 第3章 猪血多肽铁螯合盐的制备及成分分析
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 原辅材料
• 3.2.2 主要仪器与设备
• 3.2.3 试验方法
• 3.2.4 猪血多肽铁螯合盐的成分分析
• 3.2.5 分析测定方法
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 亚铁盐种类的选择
• 3.3.2 猪血多肽铁螯合盐的制备工艺研究
• 3.3.3 猪血多肽铁螯合盐的成分分析
• 3.4 本章小结
• 本章参考文献
• 第4章 猪血多肽铁螯合盐的理化性质研究
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 原辅材料
• 4.2.2 主要仪器设备
• 4.2.3 分析测定方法
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 猪血多肽铁螯合盐的溶解度试验
• 4.3.2 猪血多肽铁螯合盐的理化稳定性试验
• 4.4 本章小结
• 本章参考文献
• 第5章 猪血多肽铁螯合盐的抗氧化和抗贫血功能研究
• 5.1 前言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 原料与试剂
• 5.2.2 动物饲料
• 5.2.3 实验动物
• 5.2.4 主要仪器设备
• 5.2.5 实验方法
• 5.2.6 分析测定方法
• 5.2.7 数据处理方法
• 5.3 结果与分析
• 5.3.1 猪血多肽铁螯合盐的抗氧化作用研究
• 5.3.2 猪血多肽铁螯合盐的抗贫血作用研究
• 5.4 本章小结
• 本章参考文献
• 第6章 猪血多肽铁螯合盐的安全性评价
• 6.1 前言
• 6.2 材料与方法
• 6.2.1 材料与试剂
• 6.2.2 主要仪器设备
• 6.2.3 实验方法
• 6.2.4 数据处理方法
• 6.3 结果与分析
• 6.3.1 猪血多肽铁螯合盐急性毒性试验
• 6.3.2 遗传毒性试验
• 6.3.3 大鼠30天喂养试验
• 6.4 本章小结
• 本章参考文献
• 第7章 主要研究结果、创新与展望
• 7.1 主要研究结果
• 7.2 本论文具有以下几方面的创新
• 7.3 展望
• 攻读博士学位期间主要业绩
• 致谢