способ раздельного определения аспарагиновой кислоты и глутамина в водном растворе

Формула изобретения

Способ раздельного определения аспарагиновой кислоты и глутамина в водном растворе, характеризующийся тем, что к водному раствору аспарагиновой кислоты и глутамина добавляют высаливатель в виде кристаллического сульфата лития в количестве 20 мас.%, раствор перемешивают, после чего добавляют к нему в объемном соотношении 1:10 смесь гидрофильных растворителей из 20 мас.% изопропилового спирта, 20 мас.% ацетона и 60 мас.% этилацетата, полученную смесь экстрагируют, экстракт отделяют и определяют в нем содержание аспарагиновой кислоты и глутамина из дифференциальной кривой потенциометрического титрования раствором КОН в безводном этиловом спирте, содержание аспарагиновой кислоты или глутамина оценивают, исходя из их степени извлечения (R,%), рассчитанной из соотношения

R=D·100/D+r,

где D - коэффициент распределения аспарагиновой кислоты или глутамина между смесью растворителей и водно-солевым раствором;

r - соотношение равновесных объемов водной и органической фаз.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть применено при разработке процессов непрерывной ферментации белков, серийных анализах технологических и очищенных сточных вод фармацевтических и пищевых производств.

Технической задачей изобретения является раздельное определение аспарагиновой кислоты и глутамина в водном растворе с применением жидкостной экстракции гидрофильными растворителями.

Техническая задача достигается тем, что к водному раствору аспарагиновой кислоты и глутамина добавляют высаливатель в виде кристаллического сульфата лития в количестве 20 мас.%, раствор перемешивают, после чего добавляют к нему в объемном соотношении 1:10 смесь гидрофильных растворителей из 20 мас.% изопропилового спирта, 20 мас.% ацетона и 60 мас.% этил-ацетата, полученную смесь экстрагируют, экстракт отделяют и определяют в нем содержание аспарагиновой кислоты и глутамина из дифференциальной кривой потенциометрического титрования раствором КОН в безводном этиловом спирте, содержание аспарагиновой кислоты и глутамина оценивают исходя из их степени извлечения (R, %), рассчитанной из соотношения

R=D·100/D+r,

где D - коэффициент распределения аспарагиновой кислоты и глутамина между смесью растворителей и раствором, r - соотношение равновесных объемов водной и органической фаз.

Технический результат заключается в раздельном определении аспарагиновой кислоты и глутамина в водном растворе с применением жидкостной экстракции трехкомпонентной смесью гидрофильных растворителей.

Технический результат заключается в раздельном определении аспарагиновой кислоты и глутамина в водном растворе с применением экстракции трехкомпонентной смесью гидрофильных растворителей.

Предлагаемый способ раздельного определения аспарагиновой кислоты и глутамина в водном растворе осуществляют по следующей методике.

К 40 мл водного раствора аспарагиновой кислоты и глутамина с исходными концентрациями 0,01-0,05 и 0,1-0,3 мг/мл соответственно добавляют 20 мас.% сульфата лития. Предварительно готовят смесь гидрофильных растворителей, для этого берут 20 мас.% изопропилового спирта, 20 мас.% ацетона и 60 мас.% этилацетата. Затем 4 мл приготовленной смеси растворителей добавляют к водно-солевому раствору аспарагиновой кислоты и глутамина. Экстрагируют на вибросмесителе 5 мин (в течение этого времени достигается межфазное равновесие), выдерживают 1-2 мин для расслаивания фаз, экстракт отделяют, не захватывая водного слоя, количественно переносят в ячейку для потенциометрического титрования, титруют по кислотно-основному механизму. В качестве титранта применяют 0,01 моль/л раствор КОН в безводном этиловом спирте. Индикаторным электродом служит стеклянный электрод, электродом сравнения - хлоридсеребряный электрод, заполненный насыщенным раствором хлорида калия в этиловом спирте. Электродвижущую силу измеряют на высокоомном потенциометре.

В ходе потенциометрического титрования по соответствующему пику дифференциальной кривой находим V (эквивалентный объем титранта), пошедшего на титрование кислоты. По известной формуле находим массу кислоты, m в органической фазе

m_o =C·V·M/1000,

где С - концентрация титранта КОН в этиловом спирте, 0,01 моль/л, М - молекулярная масса кислоты.

Затем определяем массу кислоты (m_в), оставшуюся в воде после экстракции. Для этого из исходной массы растворенной воде кислоты вычитаем то количество, которое перешло в органическую фазу.

Коэффициент распределения (D) рассчитывается по формуле

D=m_о/m _в;

Степень извлечения R,% рассчитывается по формуле

R=D·100/D+r.

Степень извлечения показывает, какое количество кислоты (%) переходит из водной в органическую фазу.

На дифференциальной кривой потенциометрического титрования смеси аспарагиновой кислоты и глутамина (зависимость изменения ЭДС от объема титранта) имеются два максимума. Первый соответствует объему титранта, пошедшего на титрование аспарагиновой кислоты, второй - суммарному содержанию аспарагиновой кислоты и глутамина в растворе. Органическая фаза содержит 98% аспарагиновой кислоты и 99% глутамина по отношению к исходному содержанию компонентов в анализируемом растворе.

Осуществление способа иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

К 40 мл анализируемого водного раствора аспарагиновой кислоты и глутамина добавляют 4 мл смеси растворителей, содержащей 20 мас.% изопропилового спирта, 20 мас.% ацетона и 60 мас.% этилацетата. Экстрагируют на вибросмесителе 5 мин. Экстракция смесью гидрофильных растворителей в отсутствие высаливателя не приводит к образованию органической фазы, способ невыполним.

Пример 2

К анализируемому раствору аспарагиновой кислоты и глутамина добавляют высаливатель - кристаллический сульфат лития в количестве 20 мас.%. К 40 мл полученного водно-солевого раствора добавляют 4 мл смеси растворителей, содержащей 20 мас.% изопропилового спирта, 20 мас.% ацетона и 60 мас.% этилацетата. Экстрагируют на вибросмесителе 5 мин, экстракт отделяют, не захватывая водного слоя, количественно переносят в ячейку для потенциометрического титрования и титруют 0,01 моль/л раствором КОН в безводном этиловом спирте. Индикаторный электрод - химически нейтральный стеклянный электрод, электрод сравнения - хлоридсеребряный, заполненный насыщенным раствором хлорида калия в этиловом спирте. Электродвижущую силу измеряют на высокоомном потенциометре, строят дифференциальную кривую потенциометрического титрования зависимости изменения ЭДС от объема титранта.

На дифференциальной кривой потенциометрического титрования смеси аспарагиновой кислоты и глутамина (зависимость изменения ЭДС от объема титранта) имеются два максимума. Первый соответствует объему титранта, пошедшего на титрование аспарагиновой кислоты, второй - суммарному содержанию аминокислот в растворе. Органическая фаза содержит 98% аспарагиновой кислоты и 99% глутамина по отношению к исходному содержанию компонентов в анализируемом растворе.

Достигается 98 мас.%-ное извлечение аспарагиновой кислоты и 99 мас.%-ное извлечение глутамина, способ выполним.

Пример 3

Анализ выполняют аналогично примеру 2, но к водному раствору аспарагиновой кислоты и глутамина добавляют кристаллический сульфат лития в количестве 30 мас.%. После экстракции выделяются кристаллы высаливателя, способ невыполним.

Пример 4

Анализ выполняют аналогично примеру 2, но к водному раствору аспарагиновой кислоты и глутамина добавляют кристаллический сульфат лития в количестве 10 мас.%. В органическую фазу переходит 55 мас.% аспарагиновой кислоты и 49 мас.% глутамина от исходного содержания компонентов в анализируемом растворе. Практически полное извлечение аспарагиновой кислоты глутамина не достигается. Способ невыполним.

Пример 5

Анализ выполняют, как в примере 2, но к водно-солевому раствору аспарагиновой кислоты и глутамина добавляют смесь гидрофильных растворителей, содержащую 35 мас.% изопропилового спирта, 45 мас.% ацетона и 20 мас.% этилацетата. В органическую фазу переходит 46% аспарагиновой кислоты и 68% глутамина от содержания в исходном растворе. Практически полное извлечение аспарагиновой кислоты и глутамина не достигается, способ невыполним.

Пример 6

Анализ выполняют, как в примере 2, но к водно-солевому раствору аспарагиновой кислоты и глутамина добавляют смесь гидрофильных растворителей, содержащую 70 мас.% изопропилового спирта, 25 мас.% ацетона и 5 мас.% этилацетата. В органическую фазу переходит 66 мас.% аспарагиновой кислоты и 36 мас.% глутамина от исходного содержания компонентов в растворе. Практически полное извлечение аспарагиновой кислоты и глутамина не достигается, способ невыполним.

В таблице приведена сравнительная характеристика примеров определения аспарагиновой кислоты и глутамина в водном растворе по заявляемому способу.

Таблица. Сравнительная характеристика примеров определения аспарагиновой кислоты в водном растворе по заявляемому способу
Номер примера	Содержание высаливателя, мас.%	Состав экстрагента, мас.%			Степень извлечения, мас.%
		изопропиловый спирт	ацетон	этилацетат
					аспарагиновая кислота	глутамин
1	-	20	20	60	-	-
2	20	20	20	60	98	99
3	30	20	20	60	-	-
4	10	20	20	60	55	49
5	20	35	45	20	46	68
6	20	70	25	5	66	36

Как видно из таблицы, положительный эффект по предлагаемому способу достигается при содержании высаливателя 20-25 мас.%, применении смеси гидрофильных растворителей, состоящей из 20 мас.% изопропилового спирта, 20 мас.% ацетона и 60 мас.% этилацетата, объемном соотношение смеси растворителей и водно-солевого раствора 1:10.