Новые экстракционные системы для определения a-Аминокислот в водных средах (стр. 3 )

Изучено влияние строения аминокислот на экстракцию. Наличие в молекулах аминокислот ОН-, NН2-, СООН-групп обусловливает различный механизм экстракции. Так, при экстракции спиртами коэффициенты распределения фенилаланина значительно ниже, чем тирозина. Электронодонорные свойства заместителя (полярная ОН-группа тирозина), влияющие на прочность образующихся связей между аминокислотой и экстрагентом, способствуют повышению коэффициентов распределения

Экстракционные характеристики кислых (метионин, аспарагиновая кислота, аспарагин, глутамин) и оснòвных (лизин, аргинин) аминокислот с заряженными R-группами обусловлены присутствием в них различных функциональных групп. Аминогруппа (лизин, аргинин) снижает экстракционные характеристики аминокислот вследствие влияния ее донорных свойств на степень сольватации аминокислот.

Аспарагиновая кислота содержит две карбоксильные группы, которые участвуют в образовании водородных связей между аминокислотой и экстрагентом. Этим объясняются более высокие коэффициенты распределения аспарагиновой кислоты при экстракции гидрофильными растворителями по сравнению с аспарагином, глутамином, лизином и аргинином.

При сопоставлении коэффициентов распределения кислых аминокислот установлены следующие закономерности. Независимо от природы экстрагента коэффициенты D возрастают с уменьшением рК COO - кислот в воде. Максимальные коэффициенты распределения характерны для аспарагиновой кислоты (рК COO - = 1,88), затем они снижаются в ряду аспарагин (рК COO - = 2,02) - глутамин (рК COO - = 2,16) - метионин (рК COO - = 2,28).

Для повышения эффективности извлечения аминокислот из водных сред применяли бинарные и трехкомпонентные смеси гидрофильных растворителей, содержащие н. бутиловый спирт, этилацетат и ацетон.

Степень извлечения гидрофильных аминокислот зависит от содержания воды в экстракте. Экстракты на основе ацетона в отличие от других изученных систем содержат максимальное количество воды. Экстракция смесями этилацетат – ацетон и н. бутиловый спирт – этилацетат – ацетон описывается синергетическими кривыми (рис.1). Синергизм количественно оценивали по коэффициентам синергетности (табл. 5).

 

Таблица 5. Коэффициенты синергетности при экстракции

аминокислот смесями растворителей

Амино- кислота	Смесь растворителей
н. бутиловый спирт - этилацетат	этилацетат – ацетон	н. бутиловый спирт - этилацетат – ацетон
Глицин	0,19	0,27	0,32
Треонин	0,25	0,32	0,38
Лизин	0,22	0,25	0,40
Аргинин	0,18	0,20	0,32
Аспарагин	0,08	0,13	0,43
Глутамин	0,17	0,21	0,39

При относительно невысоком содержании воды в ацетоновых экстрактах синергетический эффект практически отсутствует, увеличение содержания ацетона в смеси повышает количество воды в экстракте, коэффициенты распределения заметно возрастают.

Ассоциация неполярных групп гидрофобных аминокислот снижает их растворимость в воде. Экстракция таких аминокислот смесями на основе ацетона сопровождается антагонистическим эффектом. Антагонизм обусловлен вытеснением аминокислот менее активным компонентом (ацетон) из сольватов с эффективными экстрагентами (этилацетат, н. бутило-вый спирт). Константы вытеснения аминокислот из сольватов минимальны при содержании ацетона в смеси не более 0,2 мол. доли (табл. 6). В таких условиях малоактивный компонент смеси практически не влияет на прочность образующегося сольвата.

Таблица 6. Константы вытеснения при экстракции

аминокислот смесями растворителей

Амино- кислота	н. Бутиловый спирт – ацетон	Этилацетат – ацетон
содержание ацетона, мол. доли
0,2	0,4	0,2	0,4
Аланин	1,24	2,21	1,08	2,53
Валин	1,18	2,56	1,25	2,67
Лейцин	1,38	2,37	1,32	3,24
Изолейцин	2,16	3,03	1,15	3,15
Фенилаланин	1,35	2,87	2,06	3,59
Триптофан	1,65	2,96	1,27	3,18

Для извлечения аминокислот с гидрофобным углеводородным радикалом рекомендуются смесь н. бутиловый спирт – этилацетат или трехкомпонентные смеси с невысоким содержанием ацетона (не более 0,3 мол. доли).

При экстракции трехкомпонентными смесями гидрофильных растворителей достигается практически полное извлечение всех изученных аминокислот из водных сред.

Для оптимизации состава трехкомпонентной смеси растворителей построены контурные кривые коэффициентов распределения. По номограммам находили соотношения компонентов в смеси растворителей, обеспечивающие максимальные экстракционные характеристики аминокислот. В качестве примера приводим номограмму коэффициентов распределения глицина (рис.2).

Максимальные коэффициенты распределения и оптимальные составы смесей растворителей для извлечения аминокислот приведены в табл.7.

 

Таблица 7. Коэффициенты распределения и степень извлечения аминокислот в системе смесь гидрофильных растворителей -

водно-солевой раствор; r = 10, n = 4, Р = 0,95

Амино- кислота	Состав смеси экстрагентов, мол. доли	Коэффициент распределения	Степень извлече- ния, %
н. бутило- вый спирт	этил- ацетат	ацетон
Аланин	0,2	0,6	0,2	566 ± 15	98,3
Валин	0,1	0,7	0,2	530 ± 10	98,1
Лейцин	0,3	0,6	0,1	634 ± 22	98,4
Изолейцин	0,2	0,6	0,2	428 ± 13	97,7
Тирозин	0,5	0,3	0,2	706 ± 25	98,6
Фенилаланин	0,6	0,2	0,2	685 ± 17	98,5
Триптофан	0,6	0,3	0,1	510 ± 12	98,1
Глицин	0,5	0,2	0,3	785 ± 23	98,7
Треонин	0,5	0,3	0,2	655 ± 14	98,5
Лизин	0,3	0,2	0,5	598 ± 18	98,3
Аргинин	0,6	0,2	0,2	689 ± 25	98,5
Аспарагиновая кислота	0,5	0,1	0,4	835 ± 15	98,8
Аспарагин	0,4	0,3	0,3	710 ± 12	98,6
Глутамин	0,6	0,2	0,2	625 ± 19	98,4
Метионин	0,4	0,1	0,5	543 ± 11	98,2

ГЛАВА V. ОПРЕДЕЛЕНИЕ АМИНОКИСЛОТ