羟基蛋氨酸-蛋氨酸二肽类似物及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 羟基蛋氨酸-蛋氨酸二肽类似物及其制备方法和应用 (Hydroxy methionine-methionine dipeptide analogue, preparation method and application thereof ) 是由 李海亮 李健雄 吴伟伟 唐启明 于 2021-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种羟基蛋氨酸-蛋氨酸二肽类似物及其制备方法和应用,属于饲料添加剂技术领域。本发明的羟基蛋氨酸-蛋氨酸二肽类似物的开发扩充了蛋氨酸二肽种类,将一个蛋氨酸调整为羟基蛋氨酸,由于其分子内极性较大的羟基形成分子内氢键,其水溶性较蛋氨酸大大更低,克服了蛋氨酸在水产养殖中的缺点。该羟基蛋氨酸-蛋氨酸二肽类似物可用于蛋氨酸补充剂、饲料添加剂和水产饲料。(The invention discloses a hydroxy methionine-methionine dipeptide analogue, a preparation method and application thereof, belonging to the technical field of feed additives. The development of the hydroxy methionine-methionine dipeptide analog expands the variety of methionine dipeptide, one methionine is adjusted into hydroxy methionine, and because the hydroxyl with larger polarity in the molecule forms an intramolecular hydrogen bond, the water solubility of the hydroxy methionine-methionine dipeptide analog is greatly lower than that of the methionine, and the defects of the methionine in aquaculture are overcome. The hydroxy methionine-methionine dipeptide analog can be used in methionine supplement, feed additive and aquatic feed.)
技术领域
本发明属于饲料添加剂技术领域，特别涉及一种羟基蛋氨酸-蛋氨酸二肽类似物及其制备方法和应用。
背景技术
约有一半以上的食用鱼、甲壳类和贝类等水产品来自于养殖。作为蛋白质源的鱼粉对养殖户而言，是饲料成本的主要因素，而补充氨基酸可极大地减少饲料中的鱼粉比例，这其中又以蛋氨酸尤为重要，蛋氨酸的补充能极大的提高水产品的生产水平和成长速度。
目前，商品蛋氨酸添加剂主要为晶体蛋氨酸,包括DL-蛋氨酸、DL-蛋氨酸羟基类似物 (MHA)、DL-蛋氨酸羟基类似物钙盐(MHA-Ca)及N-羟甲基蛋氨酸钙等形式。其中，DL-蛋氨酸最为常见。然而，饲料中的晶体氨基酸不能与结合态氨基酸同步吸收。同时,晶体氨基酸的使用会改变饲料的酸碱度,影响水产动物对饲料的利用。另外,饲料中晶体氨基酸在水体环境中易发生溶失，降低了饲料的利用率，而且造成水体富营养化。这些因素均造成了晶体氨基酸到目前为止仍然不能很好地在水产饲料中得到广泛应用。因此，解决氨基酸吸收不同步、饲料酸碱度和溶失等问题，对于促进氨基酸在水产饲料中的应用,提高水产品的生产水平和成长速度至关重要。为了解决蛋氨酸添加中存在的问题，研究者们开发了蛋氨酸二肽。蛋氨酸二肽能够在水产品的消化道内分解，持续地为蛋白质的合成提供蛋氨酸。与晶体蛋氨酸相比，蛋氨酸二肽水溶性要低得多，在水产养殖中不仅能够提供水产品所需的氨基酸，还能够避免饲料中蛋氨酸在水体环境中发生溶失，避免水体污染。其中赢创开发的蛋氨酸-蛋氨酸二肽已在多国注册为合法的饲料添加剂并取得较好的效果。申请人在研究中发现，羟基蛋氨酸-蛋氨酸二肽类似物与蛋氨酸-蛋氨酸二肽有着同样的特性，与蛋氨酸相比，溶解度大大降低，能降低大约50％的蛋氨酸使用量，且原料成本比蛋氨酸-蛋氨酸二肽更低。
发明内容
为了解决上述问题，本发明开发的羟基蛋氨酸-蛋氨酸二肽类似物扩充了蛋氨酸二肽种类，将一个蛋氨酸调整为羟基蛋氨酸，由于其分子内极性较大的羟基形成分子内氢键，其水溶性较蛋氨酸-蛋氨酸二肽更低，使其应用范围更广。所述技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供了一种羟基蛋氨酸-蛋氨酸二肽类似物，包括化合物Ⅰ及其盐：
(Ⅰ)；
其中，R1为-OH、-O(CH2)MCH3或-NH(CH2)NCH3等，R2为-H、-(CH2)KCH3或-CO(CH2)FCH3等， M为0-10的整数，N为0-10的整数，K为0-10的整数，F为0-10的整数。其中，化合物Ⅰ的盐可以为化学上可接受的盐，包括有机酸盐或无机酸盐；无机酸盐为盐酸盐、硫酸盐、磷酸盐、氢溴酸盐或硝酸盐等，有机酸盐为马来酸盐、富马酸盐、酒石酸盐、乙酸盐、琥珀酸盐、水杨酸盐或草酸盐等。
蛋氨酸在水产养殖中替代鱼粉能大大降低饲料成本。羟基蛋氨酸与蛋氨酸类似，成本比蛋氨酸更低，水产养殖中能代替蛋氨酸。
优选地，M为0-3的整数，N为0-3的整数，K为0-3的整数，F为0-3的整数。
更优选地，R1为-OH,R2为-H。
其中，化合物Ⅰ为D-型异构体、L-型异构体或DL-型异构体。
优选地，化合物Ⅰ为DL-型异构体，原料来源更加丰富，作为饲料可降低成本。
另一方面，本发明实施例还提供了前述羟基蛋氨酸-蛋氨酸二肽类似物的制备方法，该方法的流程如下所示：
其中，a为CH3OH，SOCl2，回流；b为CH3COCl，溶剂A；c为SOCl2，溶剂B；d为溶剂C； e为碱溶液，萃取剂D。
其中，溶剂A选自二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯、乙腈、乙酸乙酯、乙酸丁酯或苯等，优选为甲苯。溶剂B选自二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯、乙腈、乙酸乙酯、乙酸丁酯或苯等，优选为甲苯。溶剂C选自二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯、乙腈、乙酸乙酯、乙酸丁酯或苯等，优选为甲苯。萃取剂D选自二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯、乙腈、乙酸乙酯、乙酸丁酯或苯等，优选为二氯甲烷。碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、吡啶、三乙胺或氨水等，为水溶液或醇溶液等，优选为氢氧化钠。
具体地，本发明实施例提供的羟基蛋氨酸-蛋氨酸二肽类似物的制备方法包括：
(1)将化合物1(优选为蛋氨酸)溶于甲醇中，室温下滴加氯化亚砜，滴加完成后，于室温至回流温度进行反应，反应完成后减压浓缩得到化合物2。其中，化合物1与甲醇的质量比为1：2-10，蛋氨酸与氯化亚砜的摩尔比为1：0.8-2.0。
(2)将化合物3(优选为羟基蛋氨酸)溶于溶剂A中，室温下滴加乙酰氯，滴加完成后，于室温至回流温度进行反应，反应完成后减压浓缩得到化合物4。其中，化合物3与乙酰氯的摩尔比为1：1.0-1.5。
(3)将化合物4溶于溶剂B(用量为化合物4重量的2-10倍)中，室温下滴加氯化亚砜，滴加完成后，于室温至回流温度进行反应，反应完成后减压浓缩得到化合物5。其中，化合物4与氯化亚砜的摩尔比为1:0.8-2.0。
(4)在溶剂C(用量为化合物2和化合物5总重量的2-10倍)中，化合物2和化合物5在室温至回流温度进行反应，反应完成后减压浓缩得到化合物6。其中，化合物2与化合物 5的摩尔比为1：0.9-1.1。
(5)在化合物6中，加入碱溶液，于室温至回流温度进行反应，反应完成后加入萃取剂D，有机层减压浓缩得到化合物7(优选为羟基蛋氨酸-蛋氨酸)。其中，化合物6、碱溶液和萃取剂D的质量比为1:1-10:2-10，碱液的浓度为5-50wt％。
又一方面，本发明实施例提供了前述羟基蛋氨酸-蛋氨酸二肽类似物在蛋氨酸补充剂、饲料添加剂和水产饲料等中的应用。
优选地，本发明实施例提供的羟基蛋氨酸-蛋氨酸二肽类似物(优选为羟基蛋氨酸-蛋氨酸)用于水产饲料的添加剂，尤其用于虾类和贝壳类的水产饲料的添加剂。
本发明具有如下有益效果：
(1)本发明公开的羟基蛋氨酸-蛋氨酸二肽类似物具有新的结构，与单体蛋氨酸相比，水溶性显著降低，避免饲料中蛋氨酸在水体环境中发生溶失，避免水体污染。
(2)本发明公开的羟基蛋氨酸-蛋氨酸二肽类似物，可作为蛋氨酸补充剂使用，尤其应用在水产饲料中可大大减少鱼粉的使用，降低饲料成本。
(3)作为水产饲料添加剂，相对于蛋氨酸，可降低50％以上蛋氨酸的使用量；溶解性相对于蛋氨酸可降低60％以上。
附图说明
图1是羟基蛋氨酰蛋氨酸的质谱图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种羟基蛋氨酸-蛋氨酸的制备方法，包括如下步骤
化合物2蛋氨酸甲酯的制备：在三口瓶中加入蛋氨酸(14.9g，0.1mol)，甲苯100ml，搅拌，室温下向其中滴加氯化亚砜(15.5g，0.13mol)，滴加完成后，回流反应5小时，减压浓缩得化合物2。
化合物4乙酰羟基蛋氨酸的制备：将羟基蛋氨酸(15g，0.1mol)溶于二氯甲烷(150ml) 中，0-10℃下滴加乙酰氯(9g，0.15mol)，滴加完成后，室温搅拌5小时，逐渐升高温度至70℃减压蒸出二氯甲烷和过量的乙酰氯，得乙酰羟基蛋氨酸粗品18.9g，收率97.9％。
化合物5乙酰羟基蛋氨酰氯的制备：将制得的乙酰羟基蛋氨酸分散于甲苯中，室温下向其中滴加氯化亚砜(15.5g，0.13mol)，滴加完成后，回流反应5小时，减压浓缩得化合物5。
化合物6乙酰羟基蛋氨酰蛋氨酸甲酯的制备：将蛋氨酸甲酯和乙酰羟基蛋氨酰氯分别分散于甲苯中，室温下，将乙酰羟基蛋氨酰氯的甲苯溶液缓慢滴加到蛋氨酸甲酯甲苯溶液中， 40℃下反应至不再转化为止，减压浓缩至无溶剂流出。
化合物7羟基蛋氨酰蛋氨酸的制备：取化合物6，加10wt％NaOH水溶液50ml，30℃下反应5小时，加二氯甲烷90ml萃取除杂，有机层减压浓缩除去溶剂得目标产物羟基蛋氨酰蛋氨酸23.3g，收率82.9％，其质谱图如图1所示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。