畜牧人

標(biāo)題: 納米級(jí)液體復(fù)合維生素 [打印本頁(yè)]
作者: wssxxw    時(shí)間: 2009-9-15 08:44
標(biāo)題: 納米級(jí)液體復(fù)合維生素
[table=98%][tr][td=2,1]納米材料作為物質(zhì)存在的一種新?tīng)顟B(tài)，正逐漸被人們所認(rèn)識(shí)。納米技術(shù)和納米材料的科學(xué)價(jià)值和應(yīng)用前景，已逐漸被人們所接受。納米材料的制備及其相關(guān)性能的理論與應(yīng)用研究作為一個(gè)新的學(xué)科領(lǐng)域，正在形成與發(fā)展之中，目前已廣泛應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療和紡織等行業(yè)。運(yùn)用納米技術(shù)可以改善或改變維生素的水溶性、分散性和吸收率；改善維生素在畜禽體內(nèi)的生理、生化過(guò)程，提高維生素的生物利用率；改善維生素和飼料加工之間的相容性，并且在納米尺度上觀察認(rèn)識(shí)維生素在提高人類和畜禽的保健功能和營(yíng)養(yǎng)功能上的新現(xiàn)象和新規(guī)律。在復(fù)合維生素中加進(jìn)免疫球蛋白和低聚糖，從而強(qiáng)化維生素的免疫和保健功能，使它們和高溶解、高吸收、高營(yíng)養(yǎng)的維生素在納米技術(shù)這一平臺(tái)上得到完美的融合，是納米級(jí)維生素的技術(shù)核心。
1  納米級(jí)維生素
    所謂納米級(jí)維生素是指通過(guò)一定的微細(xì)加工方法，把維生素微粒粉碎到lOOnm以內(nèi)，直接操縱維生素的原子、分子或原子團(tuán)和分子團(tuán)。利用復(fù)配技術(shù)使其重新排列，形成具有納米尺度的新劑型維生素：研究它的物理特性，并研究其和微米粒度(10~251μm)的維生素在比表面積、表面活性、溶解性、吸收率、營(yíng)養(yǎng)性和在機(jī)體內(nèi)的生理生化過(guò)程中的差異，最終研制成具有獨(dú)特的溶解度，吸收率，生理、生化特點(diǎn)，對(duì)機(jī)體起到高營(yíng)養(yǎng)免疫作用的新劑型維生素。
納米級(jí)維生素是由零維的維生素納米微粒、二維和三維的維生素納米結(jié)構(gòu)所組成的納米級(jí)非連續(xù)相液體，由于尺寸小，比表面積大等原因，使它具有不同于微米粒度維生素的特性，即它的光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)、化學(xué)方面，生理、生化過(guò)程和營(yíng)養(yǎng)性與微米粒度的維生素相比，都有著顯著的不同。
2納米級(jí)液體維生素制備技術(shù)
2．1  制備方法
納米級(jí)維生素的制備方法采用乳液法，利用水、油兩種互不相溶的溶劑在表面活性劑的作用下形成一個(gè)均勻的乳液，通過(guò)表面修飾，避免脂溶性維生素油滴之間的重新團(tuán)聚。這一方法的關(guān)鍵是使每個(gè)脂溶性維生素油滴被一連續(xù)水相包圍，即形成水包油(0/W型乳液，這種非均相的液相合成法具有粒度分布窄．并且容易控制等特點(diǎn)。
2．2基本原理
    納米級(jí)維生素的微乳液是由表面活性劑、助表面活性劑、穩(wěn)定劑、脂溶性維生素、水溶性維生素、氨基酸、低聚糖等和去離子水組成透明的各向同性的熱力學(xué)穩(wěn)定體系。在經(jīng)過(guò)液體粉碎后的微乳液中．微小的脂溶性維生素“油滴”樁被表面活性劑、助表面活性劑和穩(wěn)定劑所組成的單界面所包圍，形成微乳顆粒．其粒徑在20-25nm之間。微小的脂溶性維生素“油滴”尺度小且彼此分離，因而構(gòu)不成油相，通常稱之為“準(zhǔn)相(pseduophase）”這種特殊的微環(huán)境，我們稱之為“微反應(yīng)器(mieroreactor）”。大量實(shí)驗(yàn)已證明它是形成多種維生素“功能協(xié)同結(jié)構(gòu)體”的理想介質(zhì)。
納米級(jí)維生素微乳顆粒在不停地做布朗運(yùn)動(dòng)。不同維生素顆粒在互相碰撞時(shí)．組成界面的表面活性劑、助表面活性劑和穩(wěn)定劑的碳?xì)滏溈梢韵嗷B入．與此同時(shí)，一種脂溶性維生素“油滴”中的離子可以穿過(guò)界面進(jìn)人另一種脂溶性維生素的“油滴”中，“油滴”中的這種滲透可以在“油滴”之間進(jìn)行，也可以在水溶性維生素顆粒和“油滴”之間進(jìn)行；此外。水溶性維生素之間通過(guò)碳?xì)滏I也有離子交叉。微乳液的這種物質(zhì)交換的性質(zhì)，使維生素中功能相同的不同離子問(wèn)形成“功能協(xié)同結(jié)構(gòu)體”成為可能，這也是納米級(jí)維生素比微米級(jí)維生素具有更高的營(yíng)養(yǎng)性和更好的保健功能的原因所在。
2．3微粒的尺寸評(píng)估
    納米級(jí)維生素的納米結(jié)構(gòu)是由維生素納米微粒所組成的準(zhǔn)一維、準(zhǔn)二維和準(zhǔn)三維納米結(jié)構(gòu)團(tuán)簇，顆粒尺寸(粒徑)即指其直徑。我們用激光散射技術(shù)，采用日本大冢電子公司所生產(chǎn)的激光光散射儀(0LS700型)，實(shí)驗(yàn)溫度為(25土45)℃，激光波長(zhǎng)為632．8nm，檢測(cè)其粒度大小結(jié)果為19．7~24．8nm，在此范圍，粒度分布為100％。
3納米級(jí)維生素功能特點(diǎn)
3．1復(fù)合維生素配方的獨(dú)特性和先進(jìn)性
運(yùn)用納米技術(shù)能把維生素對(duì)畜禽的免疫保健功能和維生素的高溶解度、高吸收率和高利用率結(jié)合起來(lái)。復(fù)合維生素配方的組成至關(guān)重要，不僅要考慮到各維生素組分之間的協(xié)同、維生素和其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)間的協(xié)同，還要考慮到納米級(jí)維生素在機(jī)體內(nèi)代謝的特殊性、納米結(jié)構(gòu)自組裝體系和分子自組裝體系形成所衍生的“功能協(xié)同結(jié)構(gòu)體”對(duì)整體復(fù)合維生素的營(yíng)養(yǎng)和保健功能的影響，這些特點(diǎn)也恰恰是復(fù)合維生素配方的獨(dú)特之處和先進(jìn)所在。
3．2  自動(dòng)衍生“功能協(xié)同結(jié)構(gòu)體”特性
    納米級(jí)維生素是由10種水溶性維生素納米顆粒、4種脂溶性維生素納米顆粒、4種氨基酸納米顆粒、7種微量元素納米顆粒、雙歧因子納米顆粒和免疫因子納米顆粒、電解離子等所組成的一個(gè)非連續(xù)相液體．這些納米微粒我們稱之為“反應(yīng)池”。這些納米微粒在液體中不停的做布朗運(yùn)動(dòng)，不同的納米微粒在碰撞時(shí)．由于組成界面的表面活性劑、助表面活性劑和穩(wěn)定劑的碳?xì)滏I相互滲入，一個(gè)“反應(yīng)池”中的離子可以進(jìn)入到另一“反應(yīng)池”，使得這些納米微粒發(fā)生了多種物理反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)，這種特殊的微環(huán)境，我們稱之為“微反應(yīng)器”。“微反應(yīng)器”是各種保健物質(zhì)和免疫物質(zhì)發(fā)生催化反應(yīng)、配位反應(yīng)和絡(luò)合反應(yīng)的理想介質(zhì)。通過(guò)研究證實(shí)，剛生產(chǎn)出來(lái)的納米級(jí)復(fù)合維生素，其氣味和口感一般，放置兩個(gè)星期以后，就會(huì)變得和正常生產(chǎn)的維生素味道一樣，芳香可口，對(duì)機(jī)體的抗應(yīng)激效果和補(bǔ)給效果也大大提高，所以，納米級(jí)復(fù)合維生素有一個(gè)動(dòng)態(tài)的“功能協(xié)同結(jié)構(gòu)體”的衍生過(guò)程。
    納米級(jí)復(fù)合維生素的“功能協(xié)同結(jié)構(gòu)體”的衍生過(guò)程，實(shí)際上是維生素納米結(jié)構(gòu)的自組裝體系或是分子自組裝體系的形成過(guò)程。
    納米結(jié)構(gòu)的自組裝體系是指通過(guò)弱的和較小方向的非共價(jià)鍵，如氫鍵和范德耳瓦斯鍵的協(xié)同作用，把原子、離子和分子連接在一起，構(gòu)筑成一個(gè)納米結(jié)構(gòu)或納米結(jié)構(gòu)的花樣(pattem)。自組裝過(guò)程的關(guān)鍵不是大量原子、離子和分子間弱作用力的簡(jiǎn)單疊加，而是一種整體系統(tǒng)的協(xié)同作用。納米結(jié)構(gòu)的自組裝體系的形成有兩個(gè)重要的條件：一是有足夠數(shù)量的非共價(jià)鍵或氫鍵存在，這是因?yàn)闅滏I和范德耳瓦斯鍵等非共價(jià)鍵很弱，只有足夠量的弱鍵存在，才能通過(guò)協(xié)同作用．構(gòu)筑成穩(wěn)定的納米結(jié)構(gòu)體系；二是自組裝體系的能量較低，否則很難形成穩(wěn)定的自組裝體系。
    分子自組裝體系是分子與分子在平衡條件下，依靠分子間非共價(jià)鍵力，自發(fā)的結(jié)合成穩(wěn)定的分子聚合體faggregates)的過(guò)程。營(yíng)造分子自組裝體系要?jiǎng)澐譃?個(gè)層次：第一，有序的共價(jià)鍵，首先結(jié)合成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的、完整的中間分子體；第二，由中間分子體通過(guò)弱的氫鍵、范德耳瓦斯鍵及其它非共價(jià)鍵的協(xié)同作用，形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的大分子聚集體；第三，由一個(gè)或幾個(gè)分子聚集體作結(jié)構(gòu)單元，多次重復(fù)自組裝，排列成納米結(jié)構(gòu)體系。也就是說(shuō)，納米級(jí)復(fù)合維生素是由許多維生素和維生素、維生素和其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)所組成的納米結(jié)構(gòu)體及大的分子聚集體所組成。例如：維生素E和維生素C形成的“功能協(xié)同結(jié)構(gòu)體”，其抗氧化功能會(huì)大大加強(qiáng)，這可能是縮短了維生素與自由基反應(yīng)后，通過(guò)維生素C得到再生的路徑所致，因?yàn)檫@些過(guò)程可直接在“功能協(xié)同結(jié)構(gòu)體”上進(jìn)行。
納米級(jí)維生素正因?yàn)橛写颂匦?，所以它的保健和免疫功能的形成，并不是?shù)種維生素的保健和免疫功能的簡(jiǎn)單疊加和復(fù)合，而是所有具有保健和免疫功能的物質(zhì)間，通過(guò)納米結(jié)構(gòu)和分子問(wèn)的自組裝，形成一種新型鮮活的、協(xié)同作用更強(qiáng)的、有獨(dú)特營(yíng)養(yǎng)保健免疫功能的“功能協(xié)同結(jié)構(gòu)體”存在的維生素復(fù)合劑。這樣結(jié)構(gòu)狀態(tài)的復(fù)合維生素，自然界可能存在，也可能是自然界尚不存在的新的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。這種“功能協(xié)同結(jié)構(gòu)體”的衍生過(guò)程在復(fù)合維生素產(chǎn)品中表現(xiàn)較為突出．而在單項(xiàng)維生素產(chǎn)品中則表現(xiàn)不明顯。
3．3表面效應(yīng)
球形顆粒的表面積與半徑的平方成正比，其體積與半徑的立方成正比．故其比表面積(表面積／體積)與半徑成反比。表面效應(yīng)是指納米微粒表面原子數(shù)與總原子數(shù)之比，隨粒徑變小而急劇增大后，所引起的性質(zhì)變化。納米級(jí)維生素的粒徑為20-25nm，比表面積為70m2／m1，這樣的比表面積使處于表面的原子數(shù)越來(lái)越多，同時(shí)，表面能迅速增加。由于表面原子數(shù)目增加．比表面積大，致使原子配位不足，表面原子的配位不飽和性，導(dǎo)致產(chǎn)生大量的懸空鍵和不飽和鍵，加之表面能高，因而導(dǎo)致這些表面具有高的活性，極不穩(wěn)定．很容易與其它原子結(jié)合。這種表面原子的活性，不但引起納米粒子原子運(yùn)輸和構(gòu)型的變化，同時(shí)，也會(huì)引起表面電子構(gòu)象和電子能譜的變化。
3．4高吸收利用性
    納米級(jí)維生素中脂溶性維生素是親水性的，又處在膠體分散狀態(tài)，因而是一種熱力學(xué)穩(wěn)定體系，更重要的是20-25nm的脂溶性維生素，改善了脂溶性維生素在畜禽體內(nèi)的藥物動(dòng)力學(xué)特性。主要表現(xiàn)在3個(gè)方面：第一。納米級(jí)脂溶性維生素可使脂溶性維生素的吸收效率明顯增加，納米級(jí)脂溶性維生素液在胃腸中可使脂溶性維生素釋放迅速，而且與胃腸道上皮層有良好的接觸，通過(guò)胃腸道上皮細(xì)胞間質(zhì)，穿過(guò)腸道并進(jìn)入血液循環(huán)，結(jié)果使脂溶性維生素容易吸收，生物利用率明顯提高。普通的脂溶性維生素的平均生物利用率為30％左右。而納米級(jí)脂溶性維生素的平均生物利用率可達(dá)98％。第二，納米級(jí)脂溶性維生素吸收更迅速，平均達(dá)峰時(shí)間提前。第三，納米級(jí)脂溶性維生素，可使其體內(nèi)藥物動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性提高，補(bǔ)充脂溶性維生素者之間個(gè)體差異變小。納米級(jí)脂溶性維生素的吸收受胃腸道生理狀態(tài)的影響f如膽汁分泌、采食和飼料內(nèi)脂肪含量的影響1比較小，可以不通過(guò)膽汁溶解，便可到達(dá)腸細(xì)胞的表面，通過(guò)非載體介導(dǎo)的被動(dòng)擴(kuò)散，進(jìn)入腸黏膜細(xì)胞。若這一推論成立，納米級(jí)脂溶性維生素的吸收將達(dá)到100％，而患有肝臟疾病和脂肪吸收障礙的禽畜，脂溶性維生素的吸收都不會(huì)受到影響．這在醫(yī)藥行業(yè)具有十分重要的意義，也為納米技術(shù)在營(yíng)養(yǎng)保健和醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用提供了依據(jù)。
水溶性維生素和蛋氨酸、蘇氨酸、賴氨酸等的吸收，是通過(guò)易化擴(kuò)散、被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)以及鈉泵的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)而進(jìn)入小腸黏膜的，而鈉泵的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，也只有當(dāng)氨基酸和水溶性維生素的濃度高時(shí)才起作用，所以說(shuō)氨基酸和水溶性維生素的粒度大小、溶解程度和胃腸道的有效接觸面是氨基酸和水溶性維生素吸收的關(guān)鍵。納米級(jí)氨基酸和水溶性維生素的微粒，以其獨(dú)特的表面效應(yīng)、界面效應(yīng)和小尺寸效應(yīng)，無(wú)疑可加大氨基酸和水溶性維生素與胃腸道細(xì)胞的有效接觸面，從而提高其吸收率和生物利用率，這對(duì)畜禽限制性氨基酸和水溶性維生素的及時(shí)補(bǔ)充，具有十分重要的生理意義。
3．5安全性
納米級(jí)維生素的生產(chǎn)，所用原輔材料是對(duì)人體和動(dòng)物有益的有機(jī)物，包被材料為生物原料，在加工生產(chǎn)過(guò)程中，采用低溫高壓工藝，加工過(guò)程中，將有害菌的細(xì)胞壁完全破碎。使其失活，再通過(guò)微濾工藝，將其濾去。所以說(shuō)納米級(jí)維生素是真正安全無(wú)菌的。若在包裝過(guò)程中不發(fā)生二次污染，將會(huì)延長(zhǎng)其貨架壽命。
3．6穩(wěn)定性
    納米級(jí)維生素由于采用了先進(jìn)的界面工藝。充分利用了維生素間不同的表面張力，瞬間納米級(jí)超微粉碎，并在分子水平上瞬間進(jìn)行生物膜深層次包埋．使不同酸堿度、不同熱敏度、不同光敏度和不同氧化還原程度的維生素及其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)共處于同一非連續(xù)相的液體中，彼此穩(wěn)定而互不干擾，很好地解決了由于環(huán)境因子不穩(wěn)定而使維生素效價(jià)降低的問(wèn)題，貨架壽命可達(dá)二年以上。
3．7高效價(jià)性
    乳化復(fù)合維生素中的脂溶性維生素．是以表面活性劑、葡萄糖和糊精乳化后，均質(zhì)、燃干、碎粒而得。研究認(rèn)為：粉狀復(fù)合維生素中的脂溶性維生素的吸收率為20％~25％，生物利用率為30％；乳化復(fù)合維生素中的脂溶性維生素的吸收率為40％~45％，生物利用率為55％；納米級(jí)復(fù)合維生素中的脂溶性維生素的吸收率為100％，生物利用率為90％以上。由此可得：粉狀復(fù)合維生素的生物學(xué)效價(jià)為6％~7．5％；乳化復(fù)合維生素的生物學(xué)效價(jià)為22％~25％；納米級(jí)復(fù)合維生素的生物學(xué)效價(jià)為90％以上。粉狀復(fù)合維生素的目前市場(chǎng)價(jià)為70元／kg；按同等維生素含量折算，乳化復(fù)合維生素的市場(chǎng)價(jià)為200元／kg；納米級(jí)復(fù)合維生素的預(yù)計(jì)市場(chǎng)價(jià)為400元／kg。最終得出3種維生素劑型的效價(jià)比，粉狀復(fù)合維生素的效價(jià)比為107：l 000：乳化復(fù)合維生素的效價(jià)比為125：1 000；納米級(jí)復(fù)合維生素的效價(jià)比為225：1 000。
綜上所述，納米級(jí)維生素巧妙地應(yīng)用了納米技術(shù)，明顯地增加了維生素的有效性和穩(wěn)定性。藥物經(jīng)濟(jì)學(xué)研究表明．納米級(jí)維生素可減少用量20％左右．綜合成本可減少30％左右，可帶來(lái)極大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
3．8適用性廣
納米級(jí)維生素的劑型有兩種：一種為液體，一種為粉體。液體納米級(jí)維生素可向飲水中添加；可和液體蛋氨酸一起噴灑，也可單獨(dú)噴灑，用于配制全價(jià)料和濃縮料；可作為膨化料的后噴涂液。粉體納米級(jí)維生素由液體維生素噴霧所得，噴霧后的粒度約為35nm，可拌料，也可飲水，溶水后，液體仍為透明狀?？傊?，納米級(jí)維生素可適用于不同的使用方式和方法。

    由于納米級(jí)維生素具有上述獨(dú)特的物理特性和營(yíng)養(yǎng)保健免疫功能，以及在生產(chǎn)應(yīng)用中優(yōu)良的效價(jià)比和方便的使用方式，所以說(shuō)納米級(jí)維生素是繼粉狀維生素和乳化維生素后的第三代新劑型維生素，勢(shì)必會(huì)引發(fā)飼料添加劑領(lǐng)域的革命，甚至?xí)淖內(nèi)藗儗?duì)畜禽營(yíng)養(yǎng)、保健和免疫的思維方式。

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作者: lwd2009    時(shí)間: 2010-1-30 19:01
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