Научная статья на тему 'Разработка рационального способа получения комплексных солей марганца, железа с глицином и метионином'

Разработка рационального способа получения комплексных солей марганца, железа с глицином и метионином Текст научной статьи по специальности «Сельское и лесное хозяйство»

1242
221
Поделиться
Ключевые слова
ГЛИЦИН / МЕТИОНИН / СОЛИ МАРГАНЦА / ЖЕЛЕЗА

Аннотация научной статьи по сельскому и лесному хозяйству, автор научной работы — Кадырова Р. Г., Кабиров Г. Ф., Муллахметов Р. Р.

Разработан рациональный способ получения комплексных солей марганца (II), железа (II) с глицином и метионином высокой степени чистоты.

DEVELOPMENT OF RATIONAL METHOD OF IRON WITH GLYCINE AND METHIONINE, MANGANESE COMPLEX SALTS OBTAINING

A rational method of obtaining complex salts of manganese (II), iron (II) with glycine and methionine a high degree of purity is developed.

Текст научной работы на тему «Разработка рационального способа получения комплексных солей марганца, железа с глицином и метионином»

ARGININE AND LYSIN IN THE RATIONS OF REPLACEMENTS OF EGG LINE PRODUCTIVITY: LEVELS AND BALANCE

Ibatullin I. I., Krivenok N.Ya., Ilchuk I.I.

Sumary

The optimal content of arginine and lysine, as well as their ratio in mixed fodders for replacements of egg direction productivity.

УДК 547. 461.4

РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНОГО СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ СОЛЕЙ МАРГАНЦА, ЖЕЛЕЗА С ГЛИЦИНОМ И МЕТИОНИНОМ

*Кадырова Р.Г. - д.х.н., профессор; Кабиров Г.Ф. - д.в.н., профессор, зав. кафедрой;

Муллахметов Р.Р. - к.в.н., доцент *Казанский государственный энергетический университет Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана

тел.: (843) 273-97-74

Ключевые слова: глицин, метионин, соли марганца, железа.

Keywords: glycine, methionine, manganese salts, iron.

Глицин, метионин, их комплексные соли микроэлементов характеризуются высокой биологической доступностью и имеют важное значение в питании животных, а также применяются в медицинской практике (микроэлементология).

Глицинат марганца в хелатной форме широко известный препарат. Его успешно используют в составе витамино-минерального комплекса и косметических средств. Глицинат марганца помогает укреплять стенки артерий, предотвращает развитие атеросклероза, отвечает за выработку супероксиддисмутазы - фермента, который защищает клетки нашего организма от неблагоприятного воздействия свободных радикалов. Глицинат марганца необходим также для нормального функционирования мозга, для выработки энергии, бесперебойной работы поджелудочной железы, синтеза нуклеотидов и холестерина, способствует снижению сахара в крови. Широко известны его антиоксидантные свойства, что лучше всего он усваивается с препаратами меди и цинка [Справочник. Глоссарий косметики].

Экспериментально доказано [1], что глицинат марганца по ЛД50 для мышей (при введении peros), согласно классификации соединений по степени опасности, принадлежит к IV группе токсичности и составляет более 5500 мг/кг массы тела. По сравнению с сульфатом марганца является

менее токсичным веществом (ЛД100 Мд804 - 305 мг/кг).

Кормление цыплят-бройлеров комбикормами, содержащими глицинат марганца, способствует повышению активности ферментов слизистой оболочки тонкого кишечника и печени при стабильных

значениях гематологических показателей и способствует увеличению

среднесуточных привесов массы тела птицы. Марганец из его комплекса с глицином не накапливается в тканях цыплят-бройлеров и при его

избыточном количестве способен выводиться из организма птицы [1].

Микроэлементы играют важную роль в формировании скелета растущих сельскохозяйственных птиц. В роли активатора или в качестве составляющих различных ферментов они влияют на широкий спектр процессов - наращивание, преобразование и распад, в том числе

коллагеновых волокон, которые являются составляющей частью костей и хрящей. Биологическая доступность неорганических соединений микроэлементов ограничена. Органически связанные микроэлементы, в том числе глицинные хелаты (железа, меди, марганца, цинка) -«ЭкоТрэйс», характеризуются высокой биологической доступностью и низким противодействием, усваиваются гораздо легче, чем соответствующие сульфаты [2].

Глицинат железа (ЭкоТрэйс Бе20%) - органическое соединение железа, служит источником железа для всех видов сельскохозяйственных животных и птиц. Он максимально используется организмом благодаря своей высокой биодоступности. В отличие от неорганических источников железа препарат не образует в ЖКТ нерастворимых соединений. ЭкоТрэйс Бе 20% усваивается в той же степени, что и аминокислоты. Благодаря особенности строения молекулы глицинатов ЭкоТрэйс не агрессивны по отношению к витаминам и другим компонентам комбикорма. ЭкоТрэйс Бе 20% применяют для обогащения и балансирования рационов для животных и птиц по железу. Оптимальные дозы железа в рационах предотвращают развитие анемии. ЭкоТрэйс Бе 20% вводят ежедневно в целях профилактики и лечения микроэлементоза железа в комбикорма и премиксы. Побочных явлений и осложнений при применении ЭкоТрэйс Бе 20% в рекомендуемых количествах не выявлено. Продукцию от животных после применения ЭкоТрэйс Бе 20% можно использовать в пищевых целях без ограничений [«Биохем Цузатцштоффе Хандельс-унд Продукционсгезелльшафт. Мбх», Германия. ООО «Группа компаний Биохем», Россия].

Глицинаты железа, меди, марганца, цинка, кормовая добавка В-ТЯАХ1М 2С, новое поколение органических микроэлементов с высоким содержанием металла применяются для балансирования рационов животных и птиц по содержанию микроэлементов.

В-ТЯАХГМ 2С Мп220 - содержит 22% органического марганца. Марганец оказывает непосредственное влияние на рост, размножение,

кроветворение, функцию эндокринных органов, принимает активное участие в окислительно-восстановительных процессах, тканевом дыхании, костеобразовании, противодействует жировой дегенерации печени.

В-ТЯАХГМ 2С Бе220 содержит 22% органического железа. Железо

(II) участвует в окислительно-восстановительных процессах, является важным компонентом для образования гемоглобина. При недостатке железа происходит исхудание, задержка роста, снижение репродуктивных функций.

В-ТЯАХГМ 2С - глицинаты железа, меди, марганца, цинка -относятся к настоящим микроэлементам, характеризуются отличными физическими и биологическими свойствами благодаря уникальной прочности комбинации аминокислоты - глицина и металла. Более высокая концентрация металла достигается за счет того, что металл связывается с одной молекулой аминокислоты в отличие от хелатов, где атом металла связывается с несколькими аминокислотами [ООО «ВИТА» - здоровье животных - наше решение, Уйа-К Би/2012 102356/ёНста1у Ь1т1].

Хелатные соединения марганца, железа с глицином, метионином обладают большей биодоступностью, чем соответствующие сульфаты [3].

При введении в рацион подопытных коров дефицитных микроэлементов марганца, железа, меди в форме их соединений с метионином выявлено увеличение содержания данных микроэлементов в молоке. В группе животных, которым скармливали метионинаты, повышалась молочная продуктивность и ветеринарно-санитарные показатели качества молока. Подкормка сухостойных коров дефицитными микроэлементами с метионином положительно влияла на живую массу новорожденных телят. Установлено, что балансирование рационов, лактирующих коров хелатными комплексами марганца, железа, меди с метионином более экономически эффективнее, чем применение неорганических солей [4].

Предложены препараты феррокомп-2, феррокомп-3, в составе которых содержатся хелатные комплексы микроэлементов с метионином, для повышения продуктивности животных, профилактики алиментарной анемии [5,6] .Разработан способ получения комплексного препарата «Гемовит-меян», включающий компоненты: янтарную кислоту, сульфаты железа, марганца, цинка, меди, кобальта, метионин, нуклеинат натрия.

Метионин включен в состав препарата для усиления гепатопротекторной активности, а нуклеинат натрия как иммуностимулятор [7].

В литературе имеются краткие сообщения о получении глицината марганца с выходом 75% при температуре раствора реагирующей смеси 100 °С[1] и глицината железа в процессе гидролиза с использованием сульфата железа и глицина [Эко Трэйс Бе 20%]. Однако, методики синтеза и выделение чистых препаратов в указанных источниках не приведены.

Более подробно описаны методики получения метионинатов марганца и железа [6]. Метионинат марганца получают взаимодействием щелочного раствора метионина с хлоридом марганца, а метионинат железа - действием на реакционную смесь метионина и сульфата железа щелочным растворм.

С целью расширения области применения глицинатов и метионинатов марганца и железа в медицине, животноводстве, сельском хозяйстве нами проведены исследования по разработке рационального способа получения химически чистых препаратов.

Материалы и методы. Для синтеза комплексных солей марганца, железа с глицином и метионином были использованы следующие реактивы: глицин (аминоуксусная кислота), содержание основного

вещества 98,5-100% производства ЗАО «ЛенРеактив», БЬ -метионин, квалификация «ч», массовая доля основного вещества 99,2%, производства

ЗАО « Вектон»; сульфаты: МпБ04 • 5Н2О, Бе8О4 7Н2О, гидроксид натрия марки «хч».

1. Синтез глицината марганца (II). Раствор 7,9 г (0,033 моль) сульфата марганца (II) Мд804 • 5ЩО в 20-25 мл воды (рН = 3) нагревают до 45-50 °С в течение 20 минут. К гомогенному раствору (рН = 2) присыпают порциями 5 г (0,066 моль) глицина и выдерживают 30-35 минут при 45-50 °С (рН реакционного раствора равняется 6-6,5). Затем реакционную смесь охлаждают до 10 °С, выпавший кристаллический продукт фильтруют, промывают спиртом и сушат при комнатной температуре. Получают 6,0 г (75,6%) глицината марганца (II) дигидрата,

Мд[С2Н402К]2 • 2Н2О. Содержание азота (%): найдено - 11,60; вычислено -11,72.

Глицинат марганца(П) - высокоплавкий кристаллический продукт белого цвета с розоватым оттенком, хорошо растворим в воде, нерастворим в спирте.

2. Синтез метионината марганца (II). К суспензии 5 г (0, 34 моль) метионина в 40 мл воды прибавляют 1,36 г (0,034 моль) гидроксида натрия, перемешивают 10 минут до полного растворения метионина и нагревают до 55-60 °С. К гомогенному раствору (рН 9-10) присыпают

порциями 4,1 г (0,017 моль) сульфата марганца (II), МпБ04 • 5ЩО при интенсивном перемешивании 30-35 минут. Реакционную смесь охлаждают до 10 °С, выпавший кристаллический продукт отделяют фильтрованием,

промывают водой от сульфатов (качественный контроль с ВаС12), затем спиртом и сушат при комнатной температуре. Получают 5 г (77%)

метионината марганца (II), Мд[С5Ню02К8]2 • 2ЩО. Содержание азота (%): найдено - 7,11; вычислено -7,23.

Метионинат марганца (II) высокоплавкий кристаллический продукт

бледно-розового цвета, нерастворим в воде и спирте.

3. Синтез глицината железа (II). Раствор 9,2 г (0,033 моль)

сульфата железа (II) в 20-25 мл воды (рН = 3) нагревают до 40 °С в течение 20 минут (рН = 2). К этому раствору присыпают порциями 5 г (0,066 моль) глицина и выдерживают 30-35 минут при 45-50 °С. затем реакционную смесь охлаждают до 10 °С, выпавший кристаллический продукт

фильтруют, промывают спиртом и сушат при комнатной температуре.

Получают 6,8 г (85%) глицината железа (II) дигидрата, Ре[С2ЩО2К]2 •

2Н2О. Содержание азота (%): найдено - 11,51; вычислено - 11,66.

Глицинат железа (II) - высокоплавкий кристаллический продукт желтого цвета, частично растворим в воде, нерастворим в спирте.

4. Синтез метионината железа (II). К суспензии 5 г (0,034 моль) метионина в 40 мл воды прибавляют 1,36 г (0,034 моль) гидроксида натрия, перемешивают 10 минут до полного растворения метионина и нагревают до 55-60 °С. К гомогенному раствору присыпают порциями 4,6

г (0,017 моль) сульфата железа (II), Бе8О4 • 7Н2О при перемешивании 3035 минут. Реакционную смесь охлаждают до 10-15 °С, выпавший кристаллический продукт фильтруют, промывают водой от сульфатов

(качественный контроль ВаС12),затем спиртом и сушат при комнатной температуре. Получают 5,2 г (80%) метионината железа (П)дигидрата,

Ее[С5НюО2Ш]2 • 2Н2О. Содержание азота (%): найдено - 7,10; вычислено -7,21.

Метионинат железа (II) высокоплавкий кристаллический продукт светло-коричневого цвета, нерастворим в воде и спирте.

Результаты исследований. Глицинаты марганца (II) и железа (II) получают действием на реакционный водный раствор процесса гидролиза соответствующих сульфатов глицином в кислой среде (рН 2-3).

Реакция протекает по схеме (I):

_ 1о

I. 2Н2К—СН2СООН + МеБО4 + 2НОН ----^ Ме(ОН)2 + н2804

рН < 7

-----[Н2К—СН2—СОО —]2Ме

(_ Н2О)

2+ 2+ где Ме: Мп2 (1); Бе2 (3)

Метионинаты марганца (II), железа (II) синтезируют действием сульфата соответствующего металла на гомогенную реакционную смесь метионина и гидроксида натрия в щелочной среде (рН 9-10).

Реакция протекает по схеме:

+ МеSO4

II. 2СН^ - CH2 - CH2 - CH-COONa --------

| (- Na2SO4)

NH2 рН > 7

----[CH3S - CH2 - CH2 - CH - COO -]2Мe

2+ 2+

где Ме: Мп (2); Fe (4).

Из приведенных схем и экспериментальных данных следует, что определяющее влияние на течение процесса и выхода целевых продуктов оказывает рН среды, гомогенность реакционного раствора.

Глицинаты марганца (II) и железа (II) с высокими выходами (75,6, 85%) получают следующим образом: первоначально проводят гидролиз сульфатов в водной среде (рН 2-3),а затем присыпают субстрат -кристаллический глицин (схема I). В процессе гидролиза образуется гидроксид марганца (II) - Мn(OH)2 и гидроксид железа (II) - Fe(OH)2, которые хорошо растворимы в кислотах (кислой среде) и не подвергаются окислению. Глицин также хорошо растворим в воде и реакция протекает в гомогенной фазе. При этом используется минимальное количество воды (растворителя) для реакции, чтобы создать условия выпадения кристаллов целевых продуктов из реакционной смеси.

В щелочной среде (по схеме II) образование глицинатов марганца (II) и железа (II) затруднено, так как гидроксиды марганца (II) и железа (II) не растворяются в щелочных растворах и быстро подвергаются окислению:

Мп^)2 до МпО^)2, а Fe(OH)2 до Fe(OH)3.

Метионинаты марганца (II), железа (II) получают с выходами (77, 80%) в щелочной среде (рН 9-10) через соль натрия с последующим действием сульфатов металлов в гомогенной фазе (схема II).

При этом метионин, относящийся к классу сульфидов (тиоэфиров), выполняет роль антиоксиданта и затормаживает окисление гидроксидов Mn (II), железа (II).

Синтез метионинатов марганца и железа по схеме (I) протекает в гетерогенной фазе из-за малой растворимости метионина в воде, и целевые продукты получаются с низкими выходами (40, 50%).

Для подтверждения структуры полученных комплексных солей кроме элементного анализа проведены качественные реакции. Соли (1-4) дают качественную реакцию на аминогруппу: с хлоридом железа (III) образуются хелаты красного цвета, с сульфатом меди с добавлением ацетата натрия - ярко синего цвета.

При действии на глицинат и метионинат марганца (II) гидроксидом

натрия в водной среде выпадает обильный осадок Мn(OH)2 бледно-

розового цвета. Глицинат и метионинат железа (II) с гексациано-ферратом

(III) калия, Кз[Бе(СК)б] образуют темно-синие осадки турнбулевой - сини. Метионинаты марганца (П),железа (II) дают качественную реакцию на сульфидную серу с иодом в среде хлороформа [8].

Заключение. Разработан рациональный способ получения комплексных солей марганца (II), железа (II) с глицином и метионином высокой степени чистоты.

Выявлены факторы, влияющие на течение процесса. Показано, что в оптимальных условиях - рН среды, гомогенность реакционной смеси, целевые продукты получают с высокими выходами, необходимыми для их изучения и применения.

ЛИТЕРАТУРА: 1. Крижановская О.П. Гигиеническая оценка и обоснование использования глицината марганца при выращивании цыплят-бройлеров: Автореф...диссерт. канд. вет. наук.- Национальный аграрный университет. Киев: 2007. 2. Хильдебранд Б. Глицинаты

микроэлементов: Малый вклад для большой пользы. // Ж. «Птица и птицепродукты». 2012, №3, с. 28-29. Компания БіооИеш ОшЬИ, Германия.

з. Манукян А. В. Применение органических форм марганца и цинка в комбикормах для цыплят-бройлеров: Автореф. диссерт. канд. сельс. хоз. наук. -Сергиев Посад: 2008. 4. Биленчук Р.В. Физиолого-биохимическая характеристика организма коров и их телят и ветеринарно-санитарная оценка молока при микроэлементной коррекции рациона: Автореф...диссерт. канд. вет. наук. - Львов. Львовская гос. академия ветерин. медицины им. С.З. Гжицкого: 1999. 5. Кабиров Г.Ф. Разработка средств профилактики и лечения гипомикроэлементозов овец и свиней: Диссерт. докт. вет. наук. - Казань: 2000. 6. Логинов Г.П. Влияние хелатов металлов с аминокислотами и гидролизатами белков на продуктивные функции и обменные процессы организма животных: Автореф. диссерт. докт. биолог. наук.- Казань: 2005. 7. Пат.РФ. 240476. 27.11.2010. Способ получения комплексного препарата для профилактики и лечения нарушений обмена веществ, микроэлементозов, повышения резистентности организма животных. / А.В. Лебедев, О.А.Швец, А.А. Евглевский и др. 8. Цитович И.К. Курс аналитической химии. - М.: Высш. шк.,1985. 400 с.

РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНОГО СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ СОЛЕЙ МАРГАНЦА, ЖЕЛЕЗА С ГЛИЦИНОМ И МЕТИОНИНОМ

Кадырова Р.Г., Кабиров Г.Ф. Муллахметов Р.Р.

Резюме

Разработан рациональный способ получения комплексных солей марганца (II), железа (II) с глицином и метионином высокой степени чистоты.

DEVELOPMENT OF RATIONAL METHOD OF IRON WITH GLYCINE AND METHIONINE, MANGANESE COMPLEX SALTS OBTAINING

Kadyrova R.G., Kabirov G.F., Мullakhmetov R.R.

Summary

A rational method of obtaining complex salts of manganese (II), iron (II) with glycine and methionine a high degree of purity is developed.

УДК 547. 461.4

СИНТЕЗ МАГНИЕВЫХ И КАЛЬЦИЕВЫХ СОЛЕЙ а-АМИНОКИСЛОТ

*Кадырова Р.Г. - д.х.н.,профессор; Кабиров Г.Ф. - д.в.н., профессор, зав. кафедрой;

Муллахметов Р.Р. - к.в.н., доцент *Казанский государственный энергетический университет Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана

тел.: (843) 273-97-74

Ключевые слова: а-аминокислоты, глицин, метионин,

глутаминовая кислота, магниевые, кальциевые соли.

Keywords: amino acids, glycine, methionine, glutamic acid, magnesium, calcium salt.

а-Аминокислоты, их магниевые и кальциевые соли являются веществами с широким спектром биологического действия. Они нашли самостоятельное применение в качестве лекарственных средств.

Глицинат магния - «Маг.глицинат» - новый, активный хелат аминокислоты, которая повышает абсорбцию и толерантность кишечника к магнию. Поддерживает нормальный уровень АТФ (энергии) и играет важную роль в биосинтезе, росте и термогенезе, также как и в минерализации костей и перистальтике кишечника. Способствует расслаблению мышц и нервной трансмиссии. Магний в «Маг.глицинате» абсорбируется в организме подобно абсорбции аминокислот. Процесс не зависит от желудочной кислоты. «Маг.глицинат» - биологически активная добавка к пище выпускается по закрытой патентной технологии компанией «Metagenies, lnc (США).

Магний - самый важный минерал для сердца. Входит в состав большого количества ферментов (« 300). Обладает кардиопротекторным и сосудорасширяющим действием, а также способностью оказывать влияние на состояние нервной системы в случае развития нервного напряжения [Неврология, medinfa, ru. Лопаев В.А., Миронова О.П., Чудаков С.Ю.].