納米級液體復(fù)合維生素

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[table=98%][tr][td=2,1]納米材料作為物質(zhì)存在的一種新狀態(tài)，正逐漸被人們所認識。納米技術(shù)和納米材料的科學價值和應(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)用研究作為一個新的學科領(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識維生素在提高人類和畜禽的保健功能和營養(yǎng)功能上的新現(xiàn)象和新規(guī)律。在復(fù)合維生素中加進免疫球蛋白和低聚糖，從而強化維生素的免疫和保健功能，使它們和高溶解、高吸收、高營養(yǎng)的維生素在納米技術(shù)這一平臺上得到完美的融合，是納米級維生素的技術(shù)核心。
1  納米級維生素
    所謂納米級維生素是指通過一定的微細加工方法，把維生素微粒粉碎到lOOnm以內(nèi)，直接操縱維生素的原子、分子或原子團和分子團。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、營養(yǎng)性和在機體內(nèi)的生理生化過程中的差異，最終研制成具有獨特的溶解度，吸收率，生理、生化特點，對機體起到高營養(yǎng)免疫作用的新劑型維生素。
納米級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、熱學、電學、磁學、力學、化學方面，生理、生化過程和營養(yǎng)性與微米粒度的維生素相比，都有著顯著的不同。
2納米級液體維生素制備技術(shù)
2．1  制備方法
納米級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均勻的乳液，通過表面修飾，避免脂溶性維生素油滴之間的重新團聚。這一方法的關(guān)鍵是使每個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。
2．2基本原理
    納米級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穩(wěn)定體系。在經(jīng)過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）”。大量實驗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)。
納米級維生素微乳顆粒在不停地做布朗運動。不同維生素顆粒在互相碰撞時．組成界面的表面活性劑、助表面活性劑和穩(wěn)定劑的碳氫鏈可以相互滲入．與此同時，一種脂溶性維生素“油滴”中的離子可以穿過界面進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”之間進行，也可以在水溶性維生素顆粒和“油滴”之間進行；此外。水溶性維生素之間通過碳氫鍵也有離子交叉。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形成“功能協(xié)同結(jié)構(gòu)體”成為可能，這也是納米級維生素比微米級維生素具有更高的營養(yǎng)性和更好的保健功能的原因所在。
2．3微粒的尺寸評估
    納米級維生素的納米結(jié)構(gòu)是由維生素納米微粒所組成的準一維、準二維和準三維納米結(jié)構(gòu)團簇，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)，實驗溫度為(25土45)℃，激光波長為632．8nm，檢測其粒度大小結(jié)果為19．7~24．8nm，在此范圍，粒度分布為100％。
3納米級維生素功能特點
3．1復(fù)合維生素配方的獨特性和先進性
運用納米技術(shù)能把維生素對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。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、維生素和其它營養(yǎng)物質(zhì)間的協(xié)同，還要考慮到納米級維生素在機體內(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”對整體復(fù)合維生素的營養(yǎng)和保健功能的影響，這些特點也恰恰是復(fù)合維生素配方的獨特之處和先進所在。
3．2  自動衍生“功能協(xié)同結(jié)構(gòu)體”特性
    納米級維生素是由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動，不同的納米微粒在碰撞時．由于組成界面的表面活性劑、助表面活性劑和穩(wěn)定劑的碳氫鍵相互滲入，一個“反應(yīng)池”中的離子可以進入到另一“反應(yīng)池”，使得這些納米微粒發(fā)生了多種物理反應(yīng)和化學反應(yīng)，這種特殊的微環(huán)境，我們稱之為“微反應(yīng)器”?！拔⒎磻?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)。通過研究證實，剛生產(chǎn)出來的納米級復(fù)合維生素，其氣味和口感一般，放置兩個星期以后，就會變得和正常生產(chǎn)的維生素味道一樣，芳香可口，對機體的抗應(yīng)激效果和補給效果也大大提高，所以，納米級復(fù)合維生素有一個動態(tài)的“功能協(xié)同結(jié)構(gòu)體”的衍生過程。
    納米級復(fù)合維生素的“功能協(xié)同結(jié)構(gòu)體”的衍生過程，實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程。
    納米結(jié)構(gòu)的自組裝體系是指通過弱的和較小方向的非共價鍵，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)筑成一個納米結(jié)構(gòu)或納米結(jié)構(gòu)的花樣(pattem)。自組裝過程的關(guān)鍵不是大量原子、離子和分子間弱作用力的簡單疊加，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重要的條件：一是有足夠數(shù)量的非共價鍵或氫鍵存在，這是因為氫鍵和范德耳瓦斯鍵等非共價鍵很弱，只有足夠量的弱鍵存在，才能通過協(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，依靠分子間非共價鍵力，自發(fā)的結(jié)合成穩(wěn)定的分子聚合體faggregates)的過程。營造分子自組裝體系要劃分為3個層次：第一，有序的共價鍵，首先結(jié)合成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的、完整的中間分子體；第二，由中間分子體通過弱的氫鍵、范德耳瓦斯鍵及其它非共價鍵的協(xié)同作用，形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的大分子聚集體；第三，由一個或幾個分子聚集體作結(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，納米級復(fù)合維生素是由許多維生素和維生素、維生素和其它營養(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”，其抗氧化功能會大大加強，這可能是縮短了維生素與自由基反應(yīng)后，通過維生素C得到再生的路徑所致，因為這些過程可直接在“功能協(xié)同結(jié)構(gòu)體”上進行。
納米級維生素正因為有此特性，所以它的保健和免疫功能的形成，并不是數(shù)種維生素的保健和免疫功能的簡單疊加和復(fù)合，而是所有具有保健和免疫功能的物質(zhì)間，通過納米結(jié)構(gòu)和分子問的自組裝，形成一種新型鮮活的、協(xié)同作用更強的、有獨特營養(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養(yǎng)物質(zhì)。這種“功能協(xié)同結(jié)構(gòu)體”的衍生過程在復(fù)合維生素產(chǎn)品中表現(xiàn)較為突出．而在單項維生素產(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)越來越多，同時，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，導致產(chǎn)生大量的懸空鍵和不飽和鍵，加之表面能高，因而導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輸和構(gòu)型的變化，同時，也會引起表面電子構(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)的藥物動力學特性。主要表現(xiàn)在3個方面：第一。納米級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，通過胃腸道上皮細胞間質(zhì)，穿過腸道并進入血液循環(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。而納米級脂溶性維生素的平均生物利用率可達98％。第二，納米級脂溶性維生素吸收更迅速，平均達峰時間提前。第三，納米級脂溶性維生素，可使其體內(nèi)藥物動力學穩(wěn)定性提高，補充脂溶性維生素者之間個體差異變小。納米級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，可以不通過膽汁溶解，便可到達腸細胞的表面，通過非載體介導的被動擴散，進入腸黏膜細胞。若這一推論成立，納米級脂溶性維生素的吸收將達到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，是通過易化擴散、被動轉(zhuǎn)運以及鈉泵的主動轉(zhuǎn)運而進入小腸黏膜的，而鈉泵的主動轉(zhuǎn)運，也只有當氨基酸和水溶性維生素的濃度高時才起作用，所以說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。納米級氨基酸和水溶性維生素的微粒，以其獨特的表面效應(yīng)、界面效應(yīng)和小尺寸效應(yīng)，無疑可加大氨基酸和水溶性維生素與胃腸道細胞的有效接觸面，從而提高其吸收率和生物利用率，這對畜禽限制性氨基酸和水溶性維生素的及時補充，具有十分重要的生理意義。
3．5安全性
納米級維生素的生產(chǎn)，所用原輔材料是對人體和動物有益的有機物，包被材料為生物原料，在加工生產(chǎn)過程中，采用低溫高壓工藝，加工過程中，將有害菌的細胞壁完全破碎。使其失活，再通過微濾工藝，將其濾去。所以說納米級維生素是真正安全無菌的。若在包裝過程中不發(fā)生二次污染，將會延長其貨架壽命。
3．6穩(wěn)定性
    納米級維生素由于采用了先進的界面工藝。充分利用了維生素間不同的表面張力，瞬間納米級超微粉碎，并在分子水平上瞬間進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)定而使維生素效價降低的問題，貨架壽命可達二年以上。
3．7高效價性
    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)合維生素的生物學效價為6％~7．5％；乳化復(fù)合維生素的生物學效價為22％~25％；納米級復(fù)合維生素的生物學效價為90％以上。粉狀復(fù)合維生素的目前市場價為70元／kg；按同等維生素含量折算，乳化復(fù)合維生素的市場價為200元／kg；納米級復(fù)合維生素的預(yù)計市場價為400元／kg。最終得出3種維生素劑型的效價比，粉狀復(fù)合維生素的效價比為107：l 000：乳化復(fù)合維生素的效價比為125：1 000；納米級復(fù)合維生素的效價比為225：1 000。
綜上所述，納米級維生素巧妙地應(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)濟學研究表明．納米級維生素可減少用量20％左右．綜合成本可減少30％左右，可帶來極大的社會效益和經(jīng)濟效益。
3．8適用性廣
納米級維生素的劑型有兩種：一種為液體，一種為粉體。液體納米級維生素可向飲水中添加；可和液體蛋氨酸一起噴灑，也可單獨噴灑，用于配制全價料和濃縮料；可作為膨化料的后噴涂液。粉體納米級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?，納米級維生素可適用于不同的使用方式和方法。

    由于納米級維生素具有上述獨特的物理特性和營養(yǎng)保健免疫功能，以及在生產(chǎn)應(yīng)用中優(yōu)良的效價比和方便的使用方式，所以說納米級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，勢必會引發(fā)飼料添加劑領(lǐng)域的革命，甚至會改變?nèi)藗儗π笄轄I養(yǎng)、保健和免疫的思維方式。

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