Способ селективного определения тирозина и фенилаланина в водном растворе

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть применено при разработке процессов непрерывной ферментации белков. В способе селективного определения тирозина и фенилаланина в водном растворе, включающем приготовление водно-солевого раствора смеси тирозина и фенилаланина, извлечение аминокислот экстрагентом - смесью гидрофильных растворителей, анализ органической фазы, к водному раствору кислот добавляют высаливатель - сульфат лития в количестве 20-25 мас.% к массе раствора, в качестве экстрагента применяют трехкомпонентную смесь гидрофильных растворителей, состоящую из 45-45.5 мас.% изопропилового спирта, 30-30.5 мас.% ацетона и 24-25 мас.%, этилацетата, при объемном соотношении смеси растворителей и водно-солевого раствора 1:10. Для анализа органической фазы применяют потенциометрическое титрование. Достигается селективное определение тирозина и фенилаланина в водном растворе с применением жидкостной экстракции при повышении точности анализа. 1 табл.

 

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть применено при разработке процессов непрерывной ферментации белков.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ экстракционного разделения бинарных смесей аминокислот из водно-солевых растворов с применением гидрофильных спиртов, например бутилового [Селеменев В.Ф., Мокшина Н.Я. Экстракционное разделение бинарных смесей ароматических аминокислот // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 1999, Т.42, №4. С.23-25], включающий три основные стадии: приготовление водно-солевого раствора смеси тирозина и фенилаланина, экстракцию гидрофильными спиртами, анализ водной фазы.

Недостатки известного способа - невозможность селективного определения тирозина и фенилаланина в водной фазе.

Технической задачей изобретения является селективное определение тирозина и фенилаланина в водном растворе с применением жидкостной экстракции.

Техническая задача достигается тем, что в способе селективного определения тирозина и фенилаланина в водном растворе, включающем приготовление водно-солевого раствора смеси тирозина и фенилаланина, извлечение аминокислот экстрагентом - смесью гидрофильных растворителей, анализ органической фазы, новым является то, что к водному раствору кислоты добавляют высаливатель - сульфат лития в количестве 20-25 мас.% к массе раствора, в качестве экстрагента применяют трехкомпонентную смесь гидрофильных растворителей, состоящую из 45-45.5 мас.% изопропилового спирта, 30-30.5 мас.% ацетона и 24-25 мас.% этилацетата, при объемном соотношении смеси растворителей и водно-солевого раствора 1:10. Для анализа органической фазы применяют потенциометрическое титрование.

Технический результат заключается в селективном определении тирозина и фенилаланина в водном растворе с применением жидкостной экстракции.

Предлагаемый способ селективного определения тирозина и фенилаланина в водном растворе осуществляют по следующей методике.

К 30 мл водно-солевого раствора аминокислот с исходными концентрациями тирозина и фенилаланина 0,05-0,1 и 1-3 мг/мл соответственно (в биологических жидкостях поддерживается аналогичное соотношение концентраций тирозина и фенилаланина), добавляют 3 мл смеси гидрофильных растворителей (45-45.5 мас.% изопропилового спирта, 30-30.5 мас.% ацетона и 24-25 мас.%, этилацетата) и экстрагируют на вибросмесителе 5 мин (за это время достигается межфазное равновесие). После расслаивания фаз (1-2 мин) экстракт отделяют, не захватывая водного слоя, количественно переносят в ячейку для потенпиометрического титрования и титруют по кислотно-основному механизму. В качестве титранта применяют 0,01 моль/л раствор КОН в безводном этиловом спирте. При неводном титровании индикаторным электродом обычно служит стеклянный электрод. Предварительные исследования показали, что он соответствует следующим требованиям: химическая инертность, четкость и воспроизводимость получаемого аналитического сигнала. В качестве электрода сравнения применяют хлорид серебряный электрод, заполненный насыщенным раствором хлорида калия в этиловом спирте для предотвращения попадания воды из электрода в неводный раствор анализируемых кислот. Электродвижущую силу измеряют на высокоомном потенциометре.

На дифференциальной кривой потенциометрического титрования смеси тирозина и фенилаланина (зависимость изменения ЭДС от объема титранта) имеются два максимума. Первый соответствует объему титранта, идущего на титрование фенилаланина, второй - суммарному содержанию аминокислот в растворе. Органическая фаза содержит 96-97% тирозина и 97-98% фенилаланина по отношению к исходной концентрации в анализируемом растворе.

Осуществление способа иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

К 30 мл водно-солевого раствора аминокислот с исходными концентрациями тирозина и фенеклаланина 0,05-0,1 и 1-3 мг/мл соответственно (в биологических жидкостях поддерживается аналогичное соотношение концентраций тирозина и фенилаланина) добавляют 3 мл смеси гидрофильных растворителей (35 мас.% изопропилового спирта, 40 мас.% ацетона и 25 мас.% этилацетата) и экстрагируют на вибросмесителе 5 мин (за это время достигается межфазное равновесие). После расслаивания фаз (1-2 мин) экстракт отделяют, не захватывая водного слоя, количественно переносят в ячейку для потенциометрического титрования и титруют по кислотно-основному механизму. В качестве титранта применяют 0,01 моль/л раствор КОН в безводном этиловом спирте. При неводном титровании индикаторным электродом обычно служит стеклянный электрод. Предварительные исследования показали, что он соответствует следующим требованиям: химическая инертность, четкость и воспроизводимость получаемого аналитического сигнала. В качестве электрода сравнения применяют хлорид серебряный электрод, заполненный насыщенным раствором хлорида калия в этиловом спирте для предотвращения попадания воды из электрода в неводный раствор анализируемых кислот. Электродвижущую силу измеряют на высокоомном потенциометре.

На дифференциальной кривой потенциометрического титрования смеси тирозина и фенилаланина (зависимость изменения ЭДС от объема титранта) имеются два максимума. Первый соответствует объему титранта, пошедшего на титрование фенилаланина, второй - суммарному содержанию аминокислот в растворе.

В органическую фазу переходит 11% тирозина и 89% фенилаланина от исходного содержания кислот в анализируемом растворе. Практически полное (97-98%-ное) извлечение тирозина и фенилаланина не достигается, способ невыполним.

Пример 2

К 30 мл анализируемого водного раствора добавляют 3 мл смеси растворителей, содержащей 45,1 мас.% изопропилового спирта, 30,2 мас.% ацетона и 24,7 мас.% этилацетата. Экстрагируют на вибросмесителе 5 мин. Экстракция гидрофильными растворителями в отсутствие высаливателя не приводит к образованию органической фазы, способ невыполним.

Пример 3

К анализируемому раствору добавляют кристаллический сульфат лития до получения раствора с содержанием соли 30 мас.%. К 30 мл водно-солевого раствора добавлют 3 мл смеси растворителей, содержащей 45,1 мас.% изопропилового спирта, 30,2 мас.% ацетона и 24,7 мас.% этилацетата. Экстрагируют на вибросмесителе 5 мин. После экстракции выделяются кристаллы высаливателя, способ невыполним.

Пример 4

Осуществление способа аналогично примеру 1, однако к анализируемому раствору добавляют кристаллический сульфат лития до получения раствора с содержанием соли 15 мас.%. В органическую фазу переходит 91,5% тирозина и 94.8% фенилаланина от исходного содержания кислот в анализируемом растворе. Практически полное (97-98%-ное) извлечение кислот не достигается, способ невыполним.

Пример 5

Осуществление способа аналогично примеру 1, однако к водно-солевому раствору тирозина и фенилаланина добавляют смесь растворителей, содержащую 35 мас.% изопропилового спирта, 25 мас.% ацетона и 40 мас.% этилацетата. В органическую фазу переходит 83,4% тирозина и 82,2% фенилаланина от исходного содержания кислот в анализируемом растворе. Практически полное (97-98%-ное) извлечение кислот не достигается, способ невыполним.

Пример 6

Осуществление способа аналогично примеру 1, однако к водно-солевому раствору тирозина и фенилаланина добавляют смесь растворителей, содержащую 53 мас.% изопропилового спирта, 40 мас.% ацетона и 7 мас.% этилацетата. В органическую фазу переходит 90,3% тирозина и 89.6% фенилаланина от исходного содержания кислот в анализируемом растворе. Практически полное (97-98%-ное) извлечение кислот не достигается, способ невыполним.

Пример 7

Осуществление способа аналогично примеру 1, однако к водно-солевому раствору тирозина и фенилаланина добавляют смесь растворителей, содержащую 45,2 мас.% изопропилового спирта, 30,3 мас.% ацетона и 24,5 мас.% этилацетата. В органическую фазу переходит 97,1% тирозина и 97,8% фенилаланина от исходного содержания кислот в анализируемом растворе. Достигается практически полное (97-98%-ное) извлечение кислот. Способ выполним.

Пример 8

Осуществление способа аналогично примеру 1, однако к водно-солевому раствору тирозина и фенилаланина добавляют смесь растворителей, содержащую 45,5 мас.% изопропилового спирта, 30,5 мас.% ацетона и 24 мас.% этилацетата. Далее анализ выполняют как в примере 1. В органическую фазу переходит 97,4% тирозина и 98,2% фенилаланина от исходного содержания кислот в анализируемом растворе. Достигается практически полное (97-98%-ное) извлечение кислот. Способ выполним.

Пример 9

Осуществление способа аналогично примеру 1, однако к водно-солевому раствору тирозина и фенилаланина добавляют смесь растворителей, содержащую 45 мас.% изопропилового спирта, 30 мас.% ацетона и 25 мас.% этилацетата. Далее анализ выполняют как в примере 1. В органическую фазу переходит 96,7% тирозина и 97,7% фенилаланина от исходного содержания кислот в анализируемом растворе. Достигается практически полное (97-98%-ное) извлечение аминокислот. Способ выполним.

В табл.1 приведена сравнительная характеристика примеров осуществления анализа по заявляемому способу. Как видно из таблицы, положительный эффект по заявляемому способу достигается при содержании высаливателя 20 мас.% и применении трехкомпонентной смеси гидрофильных растворителей, состоящей из 45-45.5 мас.% изопропилового спирта, 30-30.5 мас.% ацетона и 24-25 мас.% этилацетата, при объемном соотношении смеси растворителей и водно-солевого раствора 1:10.

Таблица 1
Сравнительная характеристика примеров осуществления анализа по заявляемому способу
Номер	Содержание	Состав экстрагента, мас.%	Степень извлечения, %
примера	высаливателя, мас.%	изопропиловый спирт	ацетон	этилацетат	тирозин	фенилаланин
1	20	35	40	25	11	89
2	-	45,1	30,2	24,7	-	-
3	30	45,1	30,2	24,7	-	-
4	15	45,1	30,2	24,7	91,5	94,8
5	20	35,0	25,0	40,0	83,4	82,2
6	20	53,0	40,0	7,0	90,3	89,6
7	20	45,2	30,3	24,5	97,1	97,8
8	20	45,5	30,5	24,0	97,4	98,2
9	20	45,0	30,0	25,0	96,7	97,7

Предлагаемый способ позволяет осуществлять селективное определение тирозина и фенилаланина в водно-солевом растворе с применением жидкостной экстракции.

Способ селективного определения тирозина и фенилаланина в водном растворе, включающий приготовление водно-солевого раствора смеси тирозина и фенилаланина, извлечение аминокислот экстрагентом - смесью гидрофильных растворителей, анализ органической фазы, отличающийся тем, что к водному раствору кислот добавляют высаливатель - сульфат лития в количестве 20-25 мас.% к массе раствора, в качестве экстрагента применяют трехкомпонентную смесь гидрофильных растворителей, состоящую из 45-45,5 мас.% изопропилового спирта, 30-30,5 мас.% ацетона и 24-25 мас.% этилацетата, при объемном соотношении смеси растворителей и водно-солевого раствора 1:10 для анализа органической фазы применяют потенциометрическое титрование.