1、二 级 学 院 化学与生物工程学院专 业 化学（师范教育）年 级 2009 级学 号 0910711007学 生 姓 名 刘忠权指 导 教 师 梁柏林职 称 副教授完 成 时 间 2013 年 05 月 30 日谷氨酸螯合铜的工艺研究本科生毕业论文独 创 性 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计）是本人在指导老师指导下取得的研究成果。除了文中特别加以注释和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果。与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均已在论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。签名： 年 月 日授权声明本人完全理解贺州学院有关保留、使用本科生毕业论文（设计）
2、的规定，即：学院有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业论文（设计）的复印件和磁盘，允许毕业论文（设计）被查阅和借阅。本人授权贺州学院可以将毕业论文（设计）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文（设计）。本人论文（设计）中有原创性数据需要保密的部分为（如没有，请填写“无”）：签 名： 年 月 日指导教师签名： 年 月 日I谷氨酸螯合铜的工艺研究摘 要以谷氨酸和硫酸铜为原料合成谷氨酸铜，探讨酸度、物料摩尔比、反应温度和反应时间对谷氨酸铜螯合率的影响。通过单因素实验选取最佳控制点，结合正交试验进行优化。正交试验结果表明：试验的最佳工艺条件：PH=6.
3、00，反应时间为 55min，物料摩尔比为 2.0:1，反应温度为 85。在该条件下，谷氨酸铜螯合率为 73.06%。关键词：谷氨酸螯合铜;螯合率；谷氨酸IIGlutamate Chelated Copper ProcessABSTRACTSynthesize the glutamic with copper powder and glutamic as the raw material to investigate the influences of the acidity,molar ratio, reaction temperature, reaction time on the chl
4、elation rate of the copper-glutamates synthesis,through the single factor experiment to get the control point and combined with orthogonal test to proceed the condition optimization. The orthogonal experiment results show that the optimum process conditions are: pH6.00, the reaction time is 55min, t
5、he molar ratio is 2.0:1, the reaction temperature is 85. The chlelation rate of the copper-glutamate is 73.06% under these conditions.Key words:Copper-glutamate chelate；Chelation rate ；GlutamateIII目 录摘 要 .IABSTRACT .II1 前言 .11.1 微量元素铜的重要性 .11.2 微量元素螯合物饲料添加剂的发展现状及发展趋势 .11.3 本课题研究的依据和意义 .22 实验部分 .22.1
6、 药品及主要仪器 .22.2 实验方法 .32.2.1 实验原理 .32.2.2 工艺流程路线 .32.2.3 铜离子测定和产品螯合率 .42.2.4 螯合率的计算 .43 结果与分析 .43.1 单因素实验 .43.1.1 pH 对螯合物产率的影响 .53.1.2 反应温度对螯合物产率的影响 .53.1.3 反应时间对螯合物产率的影响 .63.1.4 谷氨酸与五水硫酸铜物料比对螯合物产率的影响 .73.2 正交实验 .73.2.1 正交实验设计方案 .73.2.2 正交实验结果及分析 .73.3 优化条件下的平行实验 .84 结论 .8参考文献 .9致 谢 .10贺州学院本科生毕业论文（设计
7、）11 前言1.1 微量元素铜的重要性微量元素铜对动植物营养的必要性早在 1925 年就由 McHargue 报道，随后 Hart 等(1928) 揭示了铜对动物具有防止贫血的功能。从此铜作为动物体内的必需微量元素逐渐为人们所接受，铜在动物体内的代谢过程也得到了深入广泛的研究 1。铜是动物体必需的微量元素之一，是动物体内许多酶(如酪氨酸酶、胺氧化酶、抗坏血酸氧化酶、亚铁氧化酶、超氧化物歧化酶和细胞色素氧化酶) 组成成分，参与机体代谢。当机体缺铜时，多种酶的活性降低。导致贫血、心脏肥大、骨变形、主动脉瘤、肌肉间出血、毛发褪色、脊髓的脱鞘髓 1-2。动物体摄入的铜参与神经肽的修饰、细胞产能、自由基
8、解毒、离子平衡、血液凝集、黑色素形成、结缔组织交联、儿茶酚胺代谢和毛发生成等代谢过程；除此之外，铜还是骨化作用、红白细胞生成、免疫机能胆固醇代谢所必需的营养物质 3-6。铜在动物机体里的重要性由此可见，在养殖业中给动物合理的补充铜也尤其重要。1.2 微量元素螯合物饲料添加剂的发展现状及发展趋势70 年代后期，氨基酸微量元素螯合物最先以植物蛋白和铁元素为原来合成 7。微量元素氨基酸螯合盐具有更高的营养价值和药用性能等优越的特点，在饲料中能充分体现其优越性，在养殖业中倍受人们的重视。目前我国仍普遍使用微量元素的无机盐、氧化物作为添加剂，随着近年来饲料工业的快速发展，氨基酸微量元素螯合物生产规模化进
9、程的加快和技术水平的不断提高，氨基酸微量元素螯合物占领饲料市场的趋势将会是必然，饲料添加剂的品种和数量的出口量在逐年增加，越来越多的产品具有较强的国际竞争力 8。氨基酸金属鳌合盐誉为第三代矿物质微量元素饲料添加剂。氨基酸金属鳌合盐克服了无机盐和有机盐的缺点, 应用于牛、羊、猪、禽、鱼、虾、貂等效果十分明显, 能显著地增加重量（产蛋率）, 改善动物的肉质、皮毛, 提高饲料效率。用于养虾, 在水中不易溶失, 可以最大限度地发挥虾饲料的效率, 且不污染水质。该产品在动物体内吸收速度快 , 无毒, 无副作用, 无沉积, 不损害消化系统, 不影响其它微量元素及维生素等营养成分的吸收 , 且能增进畜禽的抗
10、病能力。氨基酸金属鳌合盐化学稳定性及生化稳定性均好，制法简单, 成本低, 原料易得。氨基酸金属螯合盐的出现 , 给微量元素添加刘忠权 谷氨酸螯合铜的工艺研究2剂源开辟了一条新路径 9。我国是世界上养殖业最发达的国家，养殖业降本增收直接影响农民的收入和养殖积极性。饲料科研部门从降低生产成本、增加产品的附加值考虑，不断研究、改进氨基酸微量螯合物的生产工艺、降低原材料的浪费、开发廉价的蛋白资源、降低污染，为开发价格优惠、性能优越、产品附加值高的氨基酸微量元素螯合物打下基础 10。1.3 本课题研究的依据和意义目前在畜禽饲料中最常用的高剂量的无机硫酸铜源，不仅易吸潮结块，不便加工贮存，易破坏维生素，而
11、且吸收率低，排出体外污染环境，降低食品的可食性，这提示了动物营养研究者有必要研制高效吸收利用的新型有机铜源 ， 探求与高铜具有促生长效应类似的无污染的替代添加物，以便更大程度地发挥其促生长效应和避免可能的环境污染 11。 我国从 20 世纪 80 年代对氨基酸微量元素螯合物进行研究和应用，至今取得较大发展。谷氨酸是机体必需氨基酸之一，所以研究比较多。而工艺研究报道很少，而本课题以原料以水浴螯合成谷氨酸螯合铜工艺未曾见有报导,水浴螯合操作方便、反应速度快、后处理简单、环保的特性，本课题研究操作可行性高。谷氨酸螯合铜，既能提供微量元素铜，又能提供动物机体所需的谷氨酸，达到双重的功效。其具有良好的稳
12、定性，动物易吸收，有良好的饲养效果。2 实验部分2.1 药品及主要仪器2.1.1 本实验用水均为一次蒸馏水，实验药品如表 1 所示：表 1 实验药品药品名称 规格 生产厂家谷氨酸 99.9% 天津市津科精细化工研究所无水乙醇 分析纯 广东光华科技股份有限公司硫酸铜 分析纯 天津市致远化学试剂有限公司氢氧化钠 分析纯 天津市北方天医化学试剂厂氨水 分析纯 西陇化工股份有限公司氯化铵 分析纯 天津市北辰化学试剂有限公司PAN 指示剂 分析纯 天津市致远化学试剂有限公司乙二胺四乙酸钠 分析纯 天津市北方天医化学试剂厂盐酸 分析纯 西陇化工股份有限公司2.1.2 实验仪器如表 2 所示贺州学院本科生毕
13、业论文（设计）3表 2 实验仪器仪器名称 型号 生产厂家电子天平 AR224CN 舜宇恒平科学仪器（上海）有限公司电子天平 JJ500 常熟市双杰测试仪器厂滴定管 50ml 厂泰兴市华科实验仪器厂数字酸度计 PHS-2C 上海虹益仪器设备可见分光光度计 722 型 上海光谱仪器有限公司制造电热恒温水浴锅 SSY 北京泰克仪器有限公司循环水式多用真空泵 SHB- 郑州长城科工贸有限公司傅立变换红外分析仪叶 360E.S.P 美国尼高力仪器公司(Nicolet)电热鼓风干燥箱 DGF30/14-AHG101-2A南京实验仪器厂2.2 实验方法2.2.1 实验原理实验以谷氨酸和五水硫酸铜为原料，先加
14、入一定量的蒸馏水水浴加热使谷氨酸完全溶解，再加入五水硫酸铜晶体充分搅拌溶解，调节酸度，水浴螯合。冷却后进行浓缩，然后用无水乙醇洗涤，再经减压抽滤，恒温干燥既得产品。其反应式如下：HO OOOCu2NH2 OO HOONH OOHHN2 CuO2.2.2 工艺流程路线本实验工艺流程如图 1 所示：（1）刘忠权 谷氨酸螯合铜的工艺研究4加 热 溶 解谷氨酸五水硫酸铜调节酸度水浴螯合冷却浓缩洗涤减压抽滤烘干无水乙醇回收乙醇成品图 1 谷氨酸螯合铜的工艺流程图2.2.3 铜离子测定和产品螯合率用 EDTA 滴定法测定锰离子，将适量的样品溶化、纯化后，加入氨水-氯化铵缓冲溶液，调节溶液的 PH 值为 10 左右，然后加入适量 PAN 指示剂，溶液变为紫红色。用 EDTA 标准滴定至亮黄色即为终点。2.2.4 螯合率的计算 10元(%) 量金 属= 1001VC式中: C 标准 EDTA 溶液的浓度, mol/L；V1滴定螯合态金属元素所消耗的 EDTA 溶液的体积 , mL；V0滴定金属元素总量所消耗的 EDTA 溶液的体积， mL。10VC(%)元30mM量式中: C 标准 EDTA 溶液的浓度，mol/L； V0滴定金属元素总量所消耗的 EDTA 溶液的体积， mL；M金属元素的分子量，g/mol；m称取的样品量, g。（2）（3）
