專利名稱：一種水溶性甘氨酸螯合鐵的噴霧干燥方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水溶性甘氨酸螯合鐵的噴霧干燥方法，屬于氨基酸螯合物制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
甘氨酸螯合鐵是一種非常容易被包括人類(lèi)在內(nèi)的哺乳動(dòng)物機(jī)體吸收的鐵營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑，其具有無(wú)毒無(wú)刺激、吸收快、補(bǔ)鐵補(bǔ)血作用顯著等眾多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于飼料添加劑。近年來(lái)，英國(guó)和美國(guó)一些研究者對(duì)氨基酸螯合鐵作為鐵營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑應(yīng)用于食品中的研究逐漸增多。
在我國(guó)，上世紀(jì)80年代中期開(kāi)始研究微量元素氨基酸螯合物，并在氨基酸螯合亞鐵方面已取得很大進(jìn)展。楊文炳和姚芬英在90年代初報(bào)道了用酸解豆餅得到的復(fù)合氨基酸液與硫酸亞鐵螯合反應(yīng)制備復(fù)合氨基酸螯合亞鐵。秦衛(wèi)東等人(2003)在此基礎(chǔ)上，研究了用脫脂豆粕酶解成復(fù)合氨基酸液，與亞鐵鹽螯合制備復(fù)合氨基酸螯合亞鐵的工藝。徐海青和明霞(2001)介紹了以雞羽毛為原料，用鹽酸水解，然后與鐵鹽絡(luò)合制備復(fù)合氨基酸鐵絡(luò)合物的方法。
本發(fā)明人申請(qǐng)的發(fā)明專利CN1280260C“一種食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑甘氨酸亞鐵螯合物的制備方法”可以制備甘氨酸亞鐵螯合物含量超過(guò)80％，甘氨酸亞鐵螯合物復(fù)水率大于95％的甘氨酸螯合鐵。產(chǎn)品甘氨酸螯合鐵是一種水溶性物質(zhì)，其氧化穩(wěn)定性和水溶液穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于硫酸亞鐵，但還存在易吸濕，長(zhǎng)期保存時(shí)部分氧化的缺陷。因此，該方法合成的甘氨酸螯合鐵需要經(jīng)過(guò)干燥處理得到易保存的產(chǎn)品，同時(shí)能保證干燥制品的水溶性，以利于乳制品、醬油、油脂等液態(tài)食品的營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化，方便加工和應(yīng)用。采用真空干燥法干燥甘氨酸螯合鐵，可以達(dá)到上述技術(shù)要求，但其工藝為間歇操作，干燥周期長(zhǎng)、產(chǎn)量低、產(chǎn)品顆粒大需粉碎，不便于連續(xù)化生產(chǎn)，并且干燥后的產(chǎn)品仍有較強(qiáng)的吸濕性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑水溶性甘氨酸螯合鐵的噴霧干燥方法，用本方法可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)，成本低廉，所得產(chǎn)品具有抗氧化性、抗吸濕性和優(yōu)良的水溶性。明顯優(yōu)于真空干燥法得到的產(chǎn)品。
本發(fā)明的技術(shù)方案以甘氨酸和氯化亞鐵為原料，合成甘氨酸螯合鐵，在氯化亞鐵水溶液中加入麥芽糊精、抗結(jié)塊劑和復(fù)合抗氧化劑，在一定的壓力下均質(zhì)，最后在噴霧干燥塔中噴霧干燥。
(1)麥芽糊精與甘氨酸螯合鐵的質(zhì)量比為1.25∶1-1∶1.25；
(2)抗氧化劑選用抗壞血酸，其用量為甘氨酸螯合鐵質(zhì)量的1.15％-1.35％；(3)抗結(jié)塊劑選用微晶纖維素，其用量為甘氨酸螯合鐵質(zhì)量的1％；(4)選定以甘氨酸螯合鐵和麥芽糊精合計(jì)質(zhì)量計(jì)的固形物含量為20％-30％；(5)均質(zhì)壓力為20-30MPa，均質(zhì)兩次；(6)噴霧干燥進(jìn)風(fēng)溫度為170-190℃，出風(fēng)溫度為80-90℃。
水溶性甘氨酸螯合鐵噴霧干燥方法的研究包括填料劑的選擇及用量的確定、抗氧化劑用量的選擇、抗結(jié)塊劑用量的選擇、固形物含量的選擇、進(jìn)風(fēng)溫度的選擇、均質(zhì)壓力的確定。
噴霧干燥的填料劑在環(huán)糊精和低DE值(DE值8-15)的麥芽糊精之間選擇。從外觀來(lái)看，環(huán)糊精作為填料劑的甘氨酸螯合鐵干燥產(chǎn)品顏色呈土黃色，流動(dòng)性好，麥芽糊精作為填料劑的甘氨酸螯合鐵干燥產(chǎn)品顏色也是土黃色，流動(dòng)性稍差。但是通過(guò)水溶性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，前者的水溶性相當(dāng)差，在水中極易水解，而麥芽糊精作為填料劑的產(chǎn)品水溶液透明清澈，溶液性質(zhì)很穩(wěn)定。因此填料劑選擇DE值8-15的麥芽糊精，并考慮添加一些抗結(jié)塊劑以改善產(chǎn)品的流動(dòng)性。
噴霧干燥填料劑麥芽糊精用量的確定，分別選用麥芽糊精與甘氨酸螯合鐵(以烘箱干燥法確定的干基質(zhì)量計(jì))質(zhì)量比分別為1∶2、1∶1.5、1∶1、1.5∶1，2∶1。結(jié)果發(fā)現(xiàn)麥芽糊精∶甘氨酸螯合鐵小于1∶1時(shí)產(chǎn)品顏色較深，為應(yīng)用帶來(lái)不便；麥芽糊精∶甘氨酸螯合鐵為1∶1時(shí)顏色較淺，水溶性好，是理想的產(chǎn)品；麥芽糊精∶甘氨酸螯合鐵大于1.5∶1時(shí)，雖顏色淺，但易水解，不能作為添加劑使用。同時(shí)考慮到產(chǎn)品的實(shí)際利用價(jià)值，選擇鐵含量較高的產(chǎn)品，所以優(yōu)選的麥芽糊精∶甘氨酸螯合鐵的質(zhì)量比為1∶1。
抗氧化劑選用抗壞血酸，其用量的選擇，在抗氧化劑用量(占甘氨酸螯合鐵質(zhì)量的比例)從0.5％到2％變化的過(guò)程中，當(dāng)抗氧化劑用量小于1.25％時(shí)，亞鐵/總鐵的值較低，而在1.25％之后，亞鐵/總鐵并沒(méi)有很大的差別，優(yōu)選的抗氧化劑用量為甘氨酸螯合鐵質(zhì)量的1.25％。
抗結(jié)塊劑選用微晶纖維素，其用量為甘氨酸螯合鐵質(zhì)量的1％較為合適。
固形物含量的確定，固形物含量越低時(shí)，產(chǎn)品中亞鐵的保留率越低，當(dāng)固形物含量較高時(shí)，亞鐵被氧化的程度較低，但會(huì)有粘壁現(xiàn)象發(fā)生。綜合考慮各方面因素優(yōu)選以甘氨酸螯合鐵和填料劑合計(jì)質(zhì)量計(jì)的固形物含量20％為合適。
進(jìn)風(fēng)溫度的選擇，進(jìn)風(fēng)溫度過(guò)低時(shí)由于料液受熱不充分導(dǎo)致粘壁現(xiàn)象嚴(yán)重，產(chǎn)品得率低；溫度過(guò)高時(shí)會(huì)影響亞鐵穩(wěn)定性，降低亞鐵含量，最優(yōu)化的進(jìn)風(fēng)溫度為180℃。
本發(fā)明優(yōu)化后的水溶性甘氨酸螯合鐵噴霧干燥方法為麥芽糊精與甘氨酸螯合鐵的質(zhì)量比為1∶1，抗氧化劑用量為甘氨酸螯合鐵質(zhì)量的1.25％，抗結(jié)塊劑為甘氨酸螯合鐵質(zhì)量的1％，固形物含量為20％，均質(zhì)壓力為30MPa，均質(zhì)兩次，進(jìn)風(fēng)溫度為180℃，出風(fēng)溫度為80℃-90℃。
不同干燥工藝條件制備的甘氨酸螯合鐵氧化穩(wěn)定性對(duì)比將噴霧干燥工藝制得的復(fù)合甘氨酸螯合鐵與真空干燥條件下制得的甘氨酸螯合鐵純品進(jìn)行貯藏實(shí)驗(yàn)，觀察它們的穩(wěn)定性，結(jié)果如圖1所示。從圖1中可以看出，復(fù)合甘氨酸螯合鐵由于添加一定量的麥芽糊精作為填料劑，這部分填料劑起到了一定的隔氧作用，同時(shí)也因?yàn)樵趪婌F干燥前又補(bǔ)加了一定量的抗氧化劑，所以使得復(fù)合甘氨酸螯合鐵的氧化穩(wěn)定性較甘氨酸螯合鐵純品的好。
不同干燥工藝制備的產(chǎn)品吸濕返潮性對(duì)比將噴霧干燥工藝制得的復(fù)合甘氨酸螯合鐵與真空干燥條件下制得的甘氨酸螯合鐵純品暴露在空氣中，觀察它們的吸濕情況。結(jié)果如圖2所示。從圖2可以看出，與真空干燥制得的甘氨酸螯合鐵純品對(duì)比，通過(guò)噴霧干燥工藝制得的復(fù)合甘氨酸螯合鐵產(chǎn)品其吸濕現(xiàn)象有了明顯的改善。在敞口放置1個(gè)小時(shí)，復(fù)合產(chǎn)品的吸濕增重率比純品的吸濕增重率小63.46％，在第10個(gè)小時(shí)復(fù)合產(chǎn)品的吸濕增重率比純品的小47.64％，兩者的防吸濕性曲線形狀相似，開(kāi)始時(shí)呈線性上升趨勢(shì)，到第10小時(shí)后，增重明顯減小，曲線趨向平穩(wěn)，可能這時(shí)候吸濕增重接近飽和。在放置48小時(shí)后，最終復(fù)合產(chǎn)品的吸濕增重率比純品小41.81％。這說(shuō)明噴霧干燥中添加的麥芽糊精和極少量的抗結(jié)塊劑起到了很好的抗吸濕作用，使得甘氨酸螯合鐵能更好地應(yīng)用到食品強(qiáng)化載體(如面粉)中，并延長(zhǎng)其貨架壽命。
不同干燥工藝制備的產(chǎn)品水溶性對(duì)比甘氨酸螯合鐵水溶性的好壞直接影響到其在面粉中的應(yīng)用，故在此將噴霧干燥得到的復(fù)合甘氨酸螯合鐵與真空干燥得到的甘氨酸螯合鐵純品的溶解性作一下比較，結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出，在100mL水中，兩種不同干燥工藝制備的產(chǎn)品水溶性相差不多，真空干燥方法制備的甘氨酸螯合鐵純品溶解度大約為9.73g/100mL，噴霧干燥方法制備的復(fù)合甘氨酸螯合鐵溶解度大約為9.05g/100mL。由此可見(jiàn)，復(fù)合甘氨酸螯合鐵的溶解性很好，很適合于添加到食品中，作為鐵強(qiáng)化劑被很好的利用。
本發(fā)明的有益效果采用本發(fā)明的甘氨酸螯合鐵噴霧干燥方法可以獲得色澤、水溶性、抗氧化性及抗吸濕性均優(yōu)良的產(chǎn)品。產(chǎn)品噴霧干燥后氨基酸含量為31.30％，總鐵含量為7.17％，亞鐵含量為5.89％，幾乎沒(méi)有游離鐵。產(chǎn)品的抗氧化性、抗吸濕性及水溶性綜合考慮優(yōu)于真空干燥后的甘氨酸螯合鐵產(chǎn)品。噴霧干燥后的產(chǎn)品中水分含量為3.1％，其它成分(糊精、復(fù)合抗氧化劑等)含量為58.43％。本發(fā)明方法具有能以工業(yè)規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)，操作工藝簡(jiǎn)單，加工成本較低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，便于長(zhǎng)期保存，方便應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。得到的復(fù)合甘氨酸螯合鐵產(chǎn)品具有化學(xué)性能穩(wěn)定、生物效價(jià)高、無(wú)毒無(wú)刺激性、適口性好、增強(qiáng)人體免疫功能等特性，氨基酸螯合物對(duì)維生素、抗生素等活性成分影響很小，還可減少與其它微量元素的拮抗，可用作飼料添加劑、營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑、醫(yī)藥制劑，用于鐵鋅等微量元素缺乏癥的防治。


圖1噴霧干燥復(fù)合甘氨酸螯合鐵和甘氨酸螯合鐵純品的氧化穩(wěn)定性比較。
圖2兩種產(chǎn)品隨放置時(shí)間的吸濕性(吸濕增重)變化。
圖3兩種不同干燥工藝的螯合鐵在100mL水中的溶解性。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1稱取50g水溶性甘氨酸螯合鐵，溶于500mL去離子水中，加入50g麥芽糊精，0.65g抗氧化劑，0.5g抗結(jié)塊劑，固形物含量為20％，均質(zhì)壓力20MPa，均質(zhì)兩次，進(jìn)風(fēng)溫度180℃，出風(fēng)溫度為80℃-90℃，于噴霧干燥塔中噴霧干燥。
取5g產(chǎn)品溶于100ml超純水中，體系透明無(wú)沉淀，亞鐵含量占總鐵含量的81.77％，產(chǎn)品較干燥，溶解性良好。
實(shí)施例2稱取50g水溶性甘氨酸螯合鐵，溶于1000mL去離子水中，加入50g麥芽糊精，0.625g抗氧化劑，0.5g抗結(jié)塊劑，固形物含量為10％，均質(zhì)壓力20MPa，均質(zhì)兩次，進(jìn)風(fēng)溫度180℃，出風(fēng)溫度為80℃-90℃，于噴霧干燥塔中噴霧干燥。
取5g產(chǎn)品溶于100ml超純水中，體系透明無(wú)沉淀，亞鐵含量占總鐵含量的79.10％，產(chǎn)品干燥，溶解性良好。
實(shí)施例3稱取50g水溶性甘氨酸螯合鐵，溶于500mL去離子水中，加入50g麥芽糊精，0.625g抗氧化劑，0.5g抗結(jié)塊劑，固形物含量為20％，均質(zhì)壓力20MPa，均質(zhì)兩次，進(jìn)風(fēng)溫度160℃，出風(fēng)溫度為80℃-90℃，于噴霧干燥塔中噴霧干燥。
取5g產(chǎn)品溶于100ml超純水中，體系透明無(wú)沉淀，亞鐵含量占總鐵含量的84.12％，產(chǎn)品流動(dòng)差，粘壁現(xiàn)象很?chē)?yán)重，可能是進(jìn)風(fēng)溫度較低而造成的。
實(shí)施例4稱取50g水溶性甘氨酸螯合鐵，溶于500mL去離子水中，加入50g麥芽糊精，0.625g抗氧化劑，0.5g抗結(jié)塊劑，固形物含量為20％，均質(zhì)壓力30MPa，均質(zhì)兩次，進(jìn)風(fēng)溫度180℃，出風(fēng)溫度為80℃-90℃，于噴霧干燥塔中噴霧干燥。
取5g產(chǎn)品溶于100ml超純水中，體系透明無(wú)沉淀，亞鐵含量占總鐵含量的82.03％，產(chǎn)品溶解性很好，溶液清澈。
權(quán)利要求
1.一種水溶性甘氨酸螯合鐵的噴霧干燥方法，其特征是向已溶于水的甘氨酸螯合鐵中加入麥芽糊精、抗結(jié)塊劑和復(fù)合抗氧化劑，在一定的壓力下均質(zhì)，最后在噴霧干燥塔中噴霧干燥，工藝條件為(1)麥芽糊精與甘氨酸螯合鐵的質(zhì)量比為1.25∶1-1∶1.25；(2)抗氧化劑選用抗壞血酸，其用量為甘氨酸螯合鐵質(zhì)量的1.15％-1.35％；(3)抗結(jié)塊劑選用微晶纖維素，其用量為甘氨酸螯合鐵質(zhì)量的1％；(4)選定以甘氨酸螯合鐵和麥芽糊精合計(jì)質(zhì)量計(jì)的固形物含量為20％-30％；(5)均質(zhì)壓力為20-30MPa，均質(zhì)兩次；(6)噴霧干燥進(jìn)風(fēng)溫度為170-190℃，出風(fēng)溫度為80-90℃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶性甘氨酸螯合鐵的噴霧干燥方法，其特征是工藝條件為(1)麥芽糊精與甘氨酸螯合鐵的質(zhì)量比為1∶1；(2)抗氧化劑選用抗壞血酸，其用量為甘氨酸螯合鐵質(zhì)量的1.25％；(3)抗結(jié)塊劑選用微晶纖維素，其用量為甘氨酸螯合鐵質(zhì)量的1％；(4)選定以甘氨酸螯合鐵和麥芽糊精合計(jì)質(zhì)量計(jì)的固形物含量為20％；(5)均質(zhì)壓力為20-30MPa，均質(zhì)兩次；(6)噴霧干燥進(jìn)風(fēng)溫度為180℃，出風(fēng)溫度為80℃-90℃。
全文摘要
一種水溶性甘氨酸螯合鐵的噴霧干燥方法，屬于氨基酸螯合物制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明向已達(dá)到水溶性良好要求的甘氨酸螯合鐵中加適量水溶解，再加入麥芽糊精、抗結(jié)塊劑和復(fù)合抗氧化劑，在一定的壓力下均質(zhì)，最后在噴霧干燥塔中噴霧干燥，從而獲得抗氧化性及抗吸濕性均優(yōu)良的產(chǎn)品。噴霧干燥后產(chǎn)品的氨基酸含量達(dá)到31.30％，總鐵含量達(dá)到7.17％，亞鐵含量達(dá)到5.89％，幾乎沒(méi)有游離鐵，產(chǎn)品的抗氧化性、抗吸濕性及水溶性都優(yōu)于真空干燥后的甘氨酸螯合鐵產(chǎn)品。本發(fā)明方法具有能以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)，操作工藝簡(jiǎn)單，成本較低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、方便保存等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C07F15/02GK1957756SQ20061009754
公開(kāi)日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2006年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月4日
發(fā)明者張曉鳴, 賈承勝, 黃玲, 倪婉星 申請(qǐng)人:江南大學(xué)