Потенциометрическое определение лизина моногидрохлорида в водных растворах тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.02 ВАК РФ

На правах рукописи

Ои34 гэиоч

Агупова Мария Владимировна

ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛИЗИНА МОНОГИДРОХЛОРИДА В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ

Специальность 02.00.02 - аналитическая химия

АВТОРЕФЕРАТ 1 5 ОПТ 20?

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Воронеж-2009

003479653

Работа выполнена в Воронежском государственном университете

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор Бобрешова Ольга Владимировна

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

Власов Юрий Георгиевич

доктор химических наук, профессор Ермолаева Татьяна Николаевна

Ведущая организация: Воронежская государственная технологическая

Защита состоится "29" октября 2009 г. в 15°° часов на заседании диссертационного совета Д 212.038.19 по химическим наукам при Воронежском государственном университете по адресу: 394006 Воронеж, Университетская пл., 1, ВГУ, химический факультет, ауд. 439.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного университета

Автореферат разослан "26" сентября 2009 г.

академия

Ученый секретарь диссертационного совета

М. Ю. Крысин

Общая характеристика работы

Актуальность

Лизин входит в триаду незаменимых аминокислот и жизненно необходим для полноценного питания как человека, так и сельскохозяйственных животных. Эта аминокислота является составной частью многих белков и используется организмом при восстановлении мышечных волокон, формировании энзимов, создании гормонов и антител. Недостаток лизина в организме человека вызывает усталость, голодную боль, повреждение сосудов глаз, выпадение волос, снижение мышечной массы, потерю кальция, снижение иммунитета к вирусным инфекциям, а также анемию и проблемы в репродуктивной сфере.

В настоящее время для количественного определения аминокислот наибольшее распространение находят хроматографические методы, включающие сложные способы пробоподготовок и отличающиеся длительностью анализа, высокой стоимостью оборудования, постоянно обновляемой реактивной базой и необходимостью высококвалифицированного персонала. При использовании метода неводного титрования, вошедшего в ГОСТы и стандарты определения лизина, возникают существенные ошибки, связанные с наличием воды в пробах и низкой селективностью метода. К тому же этот метод не применим для водных растворов лизина.

Поэтому проведение исследований, направленных на создание высокочувствительных, селективных и экспрессных методов определения лизина в водных растворах, имеет научную и практическую актуальность.

Поскольку в водных растворах аминокислоты являются амфолитами, возможно детектирование их ионных составляющих. Основными достоинствами электрохимических методов анализа, в частности потенциометрических, являются простота измерений, а также возможность их автоматизации и дистанцирования от объекта анализа. Но потенциометрические измерения в растворах электролитов имеют дело с суммой скачков потенциалов, отдельные слагаемые в которой (прежде всего, диффузионный потенциал как составляющая мембранного потенциала в ионоселективных электродах) существенно снижают селективность определения концентраций ионов. Поэтому, на наш взгляд, выделение из суммы скачков потенциала в потенциометрической цепи одной составляющей и использование её в качестве аналитического сигнала может существенно повысить селективность потенциометрического определения изучаемого компонента.

Работа поддержана Российским Фондом Фундаментальных Исследований (грант 09-03-97505 р_центр_а).

Целью работы является разработка селективного и высокочувствительного способа детектирования лизина на основе потенциометрического анализа систем с ионообменными полимерами и водными растворами моногидрохлорида лизина.

Для достижения этой цели решались следующие задачи.

1. Комплексное изучение физико-химических свойств водных растворов моногидрохлорида лизина на основании кондуктометрических, вискозиметрических, рефрактометрических, ИК-спектроскопических и потенциометрических измерений.

2. Разработка метода оценки скачка потенциала на межфазной границе (доннановского потенциала) перфторированный сульфокатионитовый полимер (ПСП)/ раствор электролита с целью использования этого метода для детектирования лизина в водных растворах.

3. Изучение гетерогенной потенциалопределяющей реакции перезарядки лизина при переходе из фазы раствора в фазу катионообменника и возможности её катализа при модификации катионообменника.

4. Разработка способа селективного определения лизина в водных растворах, содержащих глицин, аланин, лейцин, хлорид аммония.

5. Создание потенциометрического сенсора для детектирования лизина, основанного на оценке доннановского потенциала на границе ПСП/ исследуемый раствор.

6. Детектирование лизина в процессе ионообменного разделения моногидрохлорида лизина и глицина с использованием разработанного сенсора.

Научная новизна

На основе комплексного изучения физико-химических свойств растворов моногидрохлорида лизина показана возможность потенциометрического определения концентрации ионов лизина в растворах.

Разработан метод выделения межфазного скачка потенциала (потенциала Доннана) на границе ионообменник/ раствор электролита из ЭДС потенциометрической цепи.

Установлено, что гетерогенная протолитическая реакция перезарядки ионов лизина при переходе из фазы раствора в фазу катионообменника является потенциалопределяющей.

Выявлено, что чувствительность потенциометрического определения ионов лизина в растворах увеличивается в 1,4 раза вследствие катализа потенциалопределяющей гетерогенной протолитической реакции при модификации ПСП этиленгликолем (ЭГ).

Практическая значимость работы

Разработан способ высокочувствительного селективного детектирования лизина в водных растворах в присутствии глицина, аланина, лейцина, их эквимолярной смеси и хлорида аммония. Способ апробирован, внедрен в практику, новизна подтверждена патентом РФ.

Создан стабильный, селективный, высокочувствительный потенциометрический сенсор на основе наномодифицированного ПСП для определения лизина в водных растворах, аналитическим сигналом которого служит доннановский потенциал.

Проведено детектирование лизина с использованием разработанного потенциометрического способа при разделении смешанного раствора моногидрохлорида лизина и глицина.

Положения, выносимые на защиту

1. Использование доннановского потенциала в качестве аналитического сигнала при потенциометрическом детектировании ионов лизина в водных растворах.

2. Увеличение чувствительности потенциометрического определения ионов лизина в 1,4 раза за счет катализа потенциалопределяющей гетерогенной протолитической реакции перезарядки ионов лизина при переходе из фазы раствора в фазу ПСП.

3. Потенциометрический сенсор на основе наномодифицированного ПСП для определения лизина в водных растворах, аналитическим сигналом которого является доннановский потенциал.

Публикации

Основное содержание работы отражено в 7 статьях, которые опубликованы в журналах, входящих в утвержденный ВАК РФ перечень научных изданий, 10 тезисах и материалах конференций, 1 патенте РФ.

Апробация работы Основные результаты исследований были доложены на следующих конференциях: Всероссийской конференции "Физико-химические основы новейших технологий XXI века" (Москва, 2005 г.), Всероссийской конференции "Мембраны-2007", (Москва, 2007 г.), 33 и 34 Всероссийских конференциях "Ионный перенос в органических и неорганических мембранах" (Краснодар, 2008, 2009 г.г.), Всероссийской конференции "ЭМА-2008" (Абзаково, 2008 г.), Втором международном форуме "Аналитика и аналитики " (Воронеж, 2008 г.), 4-й Всероссийской конференции "Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах" ФАГРАН-2008 (Воронеж, 2008 г.), научных сессиях ВГУ (2007-2009 гг.).

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы (185 наименования). Работа изложена на 120 страницах, содержит 27 рисунков, 14 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. Обзор литературы. Представлен анализ литературных данных по теме исследования. Уделено внимание физико-химическим свойствам аминокислот, подробно рассмотрены способы детектирования лизина. Применяемые методы для определения аминокислот требуют дорогостоящего оборудования, включают в себя многостадийные процедуры, как анализа, так и пробоподготовки, время исследования продолжительно. Показаны преимущества потенциометрических методов детектирования различных

веществ. Отмечено, что в настоящее время отсутствуют экспрессные, точные, стабильные методы детектирования лизина в водных растворах.

Глава 2. Объекты и методы исследования. Глава посвящена характеристике объектов и методов исследования, а также разработке нового метода оценки доннановского потенциала на границе ионообменный полимер/ раствор электролита. Рассмотрены физико-химические свойства лизина, глицина, лейцина и аланина, а также ПСП1 и ионообменной смолы КУ-2-8.

Растворы исследуемых веществ готовили на деионизированной воде с удельным сопротивлением не менее 0,3 МОм^см'1. Сопротивление растворов определяли в стандартной термостатируемой ячейке с помощью моста переменного тока Р5058. Вязкость растворов находили по времени истечения растворов из вискозиметра ВПЖ-1. Показатель преломления измеряли на рефрактометре Аббе УРЛ-1. РЖ-спектры водных растворов регистрировали на ИК спектрометре с Фурье преобразованием ФСМ 1201 в диапазоне волновых чисел от 400 до 4000 см"1 и расширением 4,0 см'1. Потенциометрические исследования выполняли на жидкостном анализаторе Эксперт-001—3 (0.1). Для измерения рН использовали стеклянный электрод марки ЭЛС-43-07 и хлоридсеребряный электрод сравнения марки ЭВС-1М 3.1.

Подготовку ионообменников к работе проводили по общепринятым методикам. Для модификации ПСП обрабатывали в течение 30 мин при 110 °С в ЭГ. Непосредственно перед исследованиями ПСП переводили в ЬуБ+-форму путем выдерживания в 1 М растворе ЬувНС1 в течение 48 часов.

В этой главе описан новый, разработанный нами метод оценки доннановского потенциала на границе ионообменный полимер/ раствор электролита, схема ячейки представлена на рис.1.

Рис. 1. Схема ячейки для определения доннановского потенциала на границе исследуемый раствор/ ионообменный полимер: 1 — исследуемый раствор электролита, С); 2 — концентрированный раствор электролита, С2; 3 - ионообменный полимер; 4 — защитный полиэтиленовый кожух; 5 - вольтметр; А, В -хлоридсеребряные электроды.

Электрохимическая цепь для определения доннановской разности потенциалов на границе раздела фаз ПСП/ раствор электролита имеет вид:

1 Образцы ПСП (мембран, трубок) предоставлены к.х.н. зав. лабораторией мембранных процессов НПО «Пластполимер» Тимофеевым Сергеем Васильевичем (г. Санкт-Петербург)

Аё | КС1 (А) | исс. р-р, С, | ПСП | конц. р-р, С21 (В) КС1, AgC\ |лё (1)

Общая ЭДС такой цепи складывается из разности потенциалов на каждой межфазной границе:

А<р = А<р: + + А^сп +А<рлж +ЛС7 + А^с,(2)

Основные предпосылки применения данного метода для оценки доннановской разности потенциалов следующие.

1. Для измерений используют хлоридсеребряные электроды с равными стандартными потенциалами, поэтому потенциалы электродов А и В (А(р°л,Аф"в) в цепи (1) точно компенсируют друг друга.

Потенциалы жидкостного соединения на границах насыщенного раствора хлорида калия электродов А, В с рабочими растворами рассчитываются по уравнению Гендерсона. При необходимости в систему вводятся солевые мостики, соединяющие электроды А, В с рабочими растворами. Состав солевых мостиков подбирается таким образом, чтобы суммарный вклад в ЭДС цепи (1) диффузионных потенциалов на их границах был минимален.

2. Известно, что в области высоких концентраций свойства внешнего и внутреннего (в фазе ионообменника) растворов сближаются, коэффициенты активности ионов в фазе ионообменника приблизительно равны коэффициентам активности этих ионов во внешнем растворе. С учетом этого, вклад разности потенциалов на границе ПСП/ 1М раствор электролита будет стремиться к минимуму, т.е. Агр"^п => 0. Концентрация раствора С2 близка концентрации внутреннего раствора ионообменного полимера и для ПСП составляет 1 моль/л, что соответствует его обменной емкости.

3. Предполагается, что в области исследуемых концентраций соотношение Доннана остается справедливым, то есть селективность ионообменного полимера близка к идеальной.

4. Экспериментально установлено, что время диффузии ионов из концентрированного раствора в исследуемый раствор вдоль ПСП является на порядки большим времени эксперимента, т.е. Д<рт можно пренебречь. Измеряемый суммарный потенциал в системе устанавливается 5-7 минут и остается постоянным в течение нескольких часов.

Таким образом, электрохимическая цепь для оценки доннановского потенциала построена так, что вклады скачков потенциала в общую ЭДС цепи на всех границах, кроме доннановского потенциала на границе ПСП/ исследуемый раствор либо пренебрежимо малы, либо компенсируют

друг друга.

Следовательно, предлагаемый метод можно использовать для оценки доннановского потенциала на границе ионообменный полимер/ раствор электролита.

Глава 3. Влияние физико-химических свойств моногидрохлорида лизина на возможность его определения в водных растворах. В данной главе исследуются физико-химические свойства водных растворов моногидрохлорида лизина в диапазоне концентраций от 0,125 до 3,5 моль/л и интервале температур 20-70 °С кондуктометрическим, вискозиметрическим, рефрактометрическим, ИК-спектроскопическим и потенциометрическим методами. Показано, что при концентрации 1,5-2,0 моль/л в исследуемых растворах происходят структурные перестройки и начинают образовываться ассоциаты ионов лизина. При детектировании лизина в концентрированных растворах рефрактометрическим методом при концентрациях более 1,5 моль/л возможно искажение результатов из-за образования ассоциатов. Функционирование таких методов, как высокоэффективная жидкостная, тонкослойная и пленарная хроматография основано на сорбции аминокислот. За счет образования ионами лизина ассоциатов в таких системах возможно увеличение доли необменной сорбции.

Кондуктометрические исследования показали, что водные растворы моногидрохлорида лизина относятся к сильным электролитам. Значение подвижности ионов лизина составило 26,03±1,22 Ом^сиЛюль"1.

В настоящей работе для оценки межфазного скачка потенциала на границе ионообменный полимер/ раствор электролита, был использован разработанный нами метод оценки доннановского потенциала.

Экспериментально полученные значения межфазной разности потенциалов в системах с перфторированными сульфокатионообменными мембранами МФ-4СК, приведенными в лизиновую форму, и растворами моногидрохлорида лизина в диапазоне концентраций 0,0001-0,1 моль/л представлены на рис. 2.

Зависимость межфазной разности потенциалов (потенциала Доннана) на границе мембрана МФ-4СК/ раствор ЬуБНС1 от логарифма концентрации ЬувНО имеет линейный вид с достоверностью аппроксимации 0,99.

Такого рода особенности поведения ЭМС с ионообменными мембранами и водными растворами лизина могут служить основой для разработки экспрессных потенциометрических методов детектирования растворов лизина с использованием ионообменных мембран.

120.0

*

Рис. 2. Зависимость

40.0

80.0

*

*

доннановского потенциала на межфазной границе мембрана МФ-4СК/

раствор моногидрохлорида лизина от логарифма концентрации ЬувНС!.

♦

0.0

0.8

1.8

2,8

3.8

Глава 4. Разработка потенциометпического способа определения лизина в водных растворах. Аналитическим сигналом разрабатываемого нами потенциометрического способа детектирования лизина является доннановский потенциал (A<pD), способ оценки которого подробно изложен в гл. 2 настоящей работы. Линейная зависимость доннановского потенциала на границе ПСП/ раствор моногидрохлорида лизина представлена на рис. 2. Использование ПСП для разработки потенциометрического способа определения лизина в водных растворах основано на потенциалопределяющей гетерогенной протолитической реакции (3), в ходе которой однозарядные ионы лизина в растворе переходят в двузарядные в фазе полимера.

LysH* + Hft* о LysH* + Hfi, (3)

Протекание реакции (3) на границе между катионообменными сульфокатионитовыми полимерами и водными растворами лизина подтверждено независимыми методами (кондуктометрия, рН-метрия, а также десорбция ионов из мембраны в бидистилированную воду). Исследование электромембранных систем, включающих индивидуальные водные и смешанные растворы моногидрохлорида лизина с неорганическими электролитами и сульфокатионитовые ионообменные полимеры, показало, что потенциалопределяющими ионами в таких системах являются катионы лизина, участвующие на межфазной границе в гетерогенной протолитической реакции.

Была проведена термическая обработка образцов ПСП в ЭГ. Для исследования поверхности ПСП до и после обработки в ЭГ использовался метод атомно-силовой микроскопии (АСМ)2. АСМ-изображения получены в ЦКПНО ВГУ с помощью сканирующего зондового микроскопа корпорации NT-MDT модели Solver Р47 Pro (Россия, Зеленоград) в полуконтактном режиме на сухих образцах. Сканирование осуществляли кантилевером типа NSG20. Эксперименты проводили на воздухе при температуре 25±1° С. Результаты исследования морфологии поверхности ПСП представлены на рис. 3.

На АСМ изображениях (рис.3 (3) и (4)) проведены сечения, вдоль которых строился профиль поверхности. Обработка полученных микропрофилей заключалась в анализе следующих стандартных среднестатистических параметров поверхности: Ry — размах высот, Ra - средняя арифметическая шероховатость, R, - средняя квадратичная шероховатость, R2 -шероховатость поверхности по выбранным пяти максимальным высотам и впадинам. В табл. 1 представлены результаты измерений стандартных параметров шероховатости для исходных и модифицированных ПСП. Количественные показатели характеризуют шероховатость всей площади исследуемого участка.

2 Авторы выражают благодарность Гречкиной Маргарите Владимировне за проведение АСМ исследования.

1)

2)

«чЯНИ

з) ;

О 0,5 ад

».4 <и Ы (1.7

Рис. 3. Морфология и микропрофиль поверхности ПСП, полученные методом атомно-силовой микроскопии: трехмерное изображение (1,2), двумерное изображение (3,4), микропрофиль по линии сечения поверхности (5,6) исходного (1,3,5) и после модификации (2,4,6) образцов. Сканируемое

поле (1х1)-10"бм

Таблица 1. Параметры шероховатости поверхности исходных и модифицированных ПСП в воздушно-сухом состоянии

Средняя ариф- Средняя квад- Шерохова-

Образцы Размах вы- метическая ше- ратичная ше- тость по-

ПСП сот Яу, нм роховатость роховатость Я,, верхности

нм нм нм

Исходные 32,10 3,34 3,99 16,28

Модифи- по 4 1Я 5.93 26.53

цированные

Из данных табл. 1 видно, что обработка ПСП в ЭГ увеличивает шероховатость поверхности полимера (на 10 нм): увеличиваются глубина и ширина пор, что способствует обводнению ионообменных групп полимера.

Структура ПСП включает в себя гидрофобные перфторированные и гидрофильные сульфокатионитовые группировки. В ходе прошедшей перестройки наноструктуры ПСП расширились межионные каналы, и увеличилось обводнение ионообменных групп. Вследствие этого, во-первых, увеличилась доступность ионообменных групп для противоионов; во-вторых, облегчился переход протонов от ионообменных групп к однозарядным катионам лизина; в-третьих, облегчился процесс перераспределения (реорганизации) гидратного окружения. Таким образом, энергия активации потенциалопределяющей протолитической реакции (3) снижается за счет катализа перехода протонов сульфогрупп ионообменника в раствор (и обратно).

Аналогичная обработка мембран МФ-4СК использовалась для катализа фотоокисления антрацена на ПСП, содержащих тетрафенилпорфирин3.

Поскольку реакция (3) является потенциалопределяющей, её катализ можно использовать для увеличения чувствительности потенциометрического определения лизина в водных растворах.

Для оценки чувствительности потенциометрического определения лизина в водных растворах были построены зависимости межфазного потенциала для исходных (2) и модифицированных (1) ПСП трубок (рис. 4) от логарифма концентрации моногидрохлорида лизина.

Зависимости межфазной разности потенциалов от 1§С для систем ПСП трубка/ раствор ЬувНС1 линейны с достоверностью аппроксимации 0,99. Следует отметить, что тангенс угла наклона градуировочноой зависимости (1), близок к нернстовскому и составляет 65,1±0Д мВ, что позволяет использовать эту градуировочную зависимость для определения лизина в индивидуальных водных растворах. Чувствительность потенциометрического определения ионов лизина за счет снижения энергии активации потенциалопределяющей реакции увеличивается в 1,4 раза.

3 Влияние наноструктурных перестроек в перфторированных сульфокатионитовых мембранах на фотокаталитическую активность иммобилизованных порфиринов / Кривавдин А.В. [и др.] // Серия. Критические технологии. Мембраны. - 2003. - № 17. - С. 16—21.

Рис. 4. Градуировочные зависимости доннановского потенциала от логарифма концентрации ЬузНС1 в индивидуальных растворах, полученные с

использованием модифицированных (1) и исходных (2) ПСП.

Опенка коэффициентов селективности потенциометрического определения лизина в водных растворах моногидрохлорида лизина в присутствии глицина, лейцина, аланина и хлорида аммония

Равновесие на границе ПСП и водного раствора, содержащего LysHCl и нейтральную аминокислоту А, определяется уравнениями (3) и (4)

А±+Н30+ <^>HF + Н20 (4)

Потенциалопределяющей является реакция (3).

Функция отклика разработанного потенциометрического способа детектирования лизина в смешанных растворах, содержащих глицин, лейцин, аланин и хлорид аммония имеет вид:

h(Pr,=const+2'mRT -lie ,+К -С,] (5)

то F 1 L' /± )

где к — концентрационный коэффициент селективности сенсора; в

/л*

величину const входят значения концентрации ионов лизина в фазе ПСП, а также коэффициенты активности ионов лизина в фазе полимера и раствора; 2,303/?Г/Fхарактеризует угловой коэффициент градуировочного графика, т.е. крутизну электродной функции А<рв /AlgC^. Концентрационный коэффициент

селективности характеризует селективность потенциометрического определения ионов LysH+ по отношению к мешающим ионам А.

Для оценки селективности потенциометрического определения лизина в водных растворах в присутствии нейтральных аминокислот и хлорида аммония использовали метод смешанных растворов. Для этого была проведена оценка доннановского потенциала на границе исследуемый раствор/ модифицированный ПСП в системах со смешанными водными растворами моногидрохлорида лизина, глицина, аланина, лейцина, хлорида аммония в интервале значений рН от 5 до 7. На рис. 5 представлены зависимости доннановского потенциала от логарифма концентрации мешающего

компонента в смешанных растворах ЬуБНСЬКИу при концентрации моногидрохлорида лизина 0,001М (1), 0,01М (2) и 0,1М (3).

160.0 140.0 120.0

80.0 60.0 <: 40.0 20.0

-е»-

0.0

1.0

2.0

3.0

•Фа,

Рис.5. Зависимости доннановского потенциала в системах ЬуэНО+йу/ ПСП от логарифма концентрации глицина при концентрациях моногидрохлорида лизина С^, М: 1 - 0,001; 2 -

0,010; 3-0,100.

При концентрациях моногидрохлорида лизина 0,001 и 0,010 М величины

коэффициентов селективности К

рассчитывали как отношение

/«V

концентрации определяемого и мешающего компонентов в точках, начиная с которых наблюдается заметное отклонение отклика полученного при потенциометрическом определении лизина от постоянного значения (рис. 5, кривые 1,2) (6). При концентрации моногидрохлорида лизина 0,100 М селективность потенциометрического детектирования к катионам лизина в интервале исследуемых концентраций мешающего компонента от 0,001 до 1,000 М сохраняется (рис.5, кривая 3).

С

К

ЬухН*

ЬуяН*/ /Л*

(6)

Аналогично были определены концентрационные коэффициенты селективности потенциометрического определения лизина в водных растворах в присутствии индивидуальных аминокислот аланина, лейцина, эквимолярной смеси аминокислот глицина, аланина, лейцина, а также хлорида аммония.

Средние значения концентрационных коэффициентов селективности для исследуемых растворов, представлены в табл. 2.

Л»

Для определения моногидрохлорида лизина в индивидуальных и смешанных растворах аминокислот использовали метод градуировочного графика. Зависимость доннановского потенциала на границе раствор/ модифицированный ПСП от логарифма концентрации ЬуэНС1 в индивидуальном растворе (рис. 4, кривая 1) определяется уравнением (7) с достоверностью аппроксимации 0,99.

Таблица 2. Средние концентрационные коэффициенты селективности в

Л*

исследуемых растворах

Концентрационные К , коэффициенты /а*

селективности в присутствии:

Gly± 0,015 ± 0,004

Ala" 0,015 ±0,001

Leu* 0,010 ±0,001

Gly±+AIaI+Leu± 0,014 ± 0,002

NH/ 0,030 ±0,005

Д =-38,2 +65,1(7)

Результаты потенциометрического определения концентрации моногидрохлорида лизина в индивидуальных водных растворах и в смешанных растворах с добавлением нейтральных аминокислот (глицина, лейцина, аланина и их эквимолярной смеси), а также хлорида аммония представлены в табл. 3. Правильность определения оценена по методу «введено-найдено». Погрешность определения лизина не превышала 5%.

Таблица 3. Результаты потенциометрического определения концентрации

моногидрохлорида лизина в модельных растворах

Исследуемые водные растворы LysHCl, моль/л Введено LysHCl, моль/л

1,0-Ю"3 1,0-Ю"2 1,0-Ю"1

Найдено LysHCl, моль/л

индивидуальный раствор LysHCl 1,0-Ю"3 9,0- Ю"3 9,8-Ю"2

добавка Gly 1,<но-3 1,0-Ю"3 1,2-10"2 9,8-Ю"2

1,0-Ю"1 1,0-Ю"3 1,2-Ю"2 1,0-Ю"1

добавка Ala 1,0-Ю"3 1,0-Ю"3 1,1-Ю"2 9,9-Ю"2

1,0-Ю-1 1,0-Ю"3 1,0-Ю"2 9,8-10"2

добавка Leu 1,0-Ю"3 1,0-Ю"3 1,0-Ю"2 9,9-Ю"2

7,5-10"2 1,0-Ю"3 1,0-Ю"2 9,8-Ю"2

добавка Gly+Ala+Leu 1,0-Ю"3 1,0-Ю"3 1,0-Ю"2 9,9-Ю"2

1,0-Ю"1 1,0-Ю"3 1,0-Ю"2 9,8-Ю'2

добавка NH4CI 1,0-Ю"3 1,0-Ю"3 9,0-Ю"4 1,1-Ю"1

1,0-Ю"2 1,1-Ю"3 1,1-Ю"2 1,2-Ю'1

относит, погр., % 2-5

Метрологические характеристики потенциометрического способа определения лизина в водных растворах

Предлагаемый новый способ определения лизина в водных растворах следует характеризовать с позиций метрологии. Основными метрологическими

характеристиками способа являются селективность, чувствительность, линейный диапазон концентраций определяемых содержаний, предел обнаружения, воспроизводимость, время отклика (табл. 4).

Таблица 4. Основные характеристики потенциометрического способа

селективного определения лизина в водных растворах.

Тангенс угла наклона электродной функции, мВ/lgC 65,1 ± 0,1

Cmin, моль/л ю-4

Линейный диапазон концентраций, моль/л ю-4 - Ю-1

Время отклика, мин 5-7

Рабочий интервал pH 5-7

Относительная погрешность, % <5

Концентрационные коэффициенты селективности к LysH+ в присутствии: Gly* Ala* Leu1 Gly±+Ala±+Leu± NH<+ 0,015 ± 0,004 0,010 ±0,001 0,010 ±0,001 0,014 ± 0,002 0,030 ± 0,005

Таким образом, разработанный потенциометрический способ детектирования лизина в водных растворах характеризуется высокой чувствительностью (тангенс угла наклона градуировочной зависимости близок к нернстовскому) к катионам лизина. Рабочий диапазон определяемых концентраций лизина соответствует четырем порядкам. Показано селективное детектирование лизина в присутствии цвиттерионов глицина, аланина, лейцина и катионов аммония (концентрационные коэффициенты селективности не превышают 0,035). Относительная погрешность определения лизина в водных растворах составила 5 %.

Потенциометрический сенсор для детектирования лизина в водных растворах4

На основании представленного потенциометрического способа количественного определения лизина в водных растворах разработан потенциометрический сенсор, откликом которого является доннановский потенциал.

Схема электрохимической ячейки для селективного детектирования лизина в водных растворах представлена на рис. 6. Конструкция сенсора А включает два пластиковых корпуса 1 и 2 объемом соответственно 5 и 0,5 см3. Корпус 1 заполнен 1 М ЬуэНО. Корпус 2 предохраняет ПСП от пересыхания. Корпусы 1, 2 соединяются через резиновую пробку 3. Внутренний электрод сравнения 6 (серебряная проволока, покрытая хлоридом серебра), закрепленный в корпусе 1 погружен в 1 М ЬуяНС!. ПСП 7 длиной 6-8 см,

4 Патент РФ, положительное решение о выдаче патента №2008130748/28(038161) or 24.07.08. Потенциометрический сенсор для определения лизина в водном растворе/ Бобрешова О.В., Паршина Л.В., Агупова M.B., Тимофеев C.B.

13

V

закрепленный в пробках 3 и 5, свободным концом 8 погружается в анализируемый раствор 9. Измерение отклика сенсора А осуществляется относительно хлоридсеребряного электрода сравнения В с помощью электронного вольтметра V. Значение потенциала фиксируется через 7-10 минут.

Рис. 6. Схема электрохимической ячейки для детектирования лизина в водных растворах: А — сенсор: 1, 2 - пластиковые корпусы; 3, 4, 5 — резиновые пробки; 6 - серебряная проволока, покрытая хлоридом серебра; 7 - ПСП в лизиновой форме; 8 — свободный конец ПСП; 9 — исследуемый раствор; В — хлоридсеребряный электрод сравнения; V - вольтметр.

т 4

1

3

2

5

-JL

Электрохимическая цепь (8) для детектирования лизина в водных растворах построена аналогично цепи (1).

Ag | AgCl, IM LysHCl | ПСП | иссл. р. | KCl, AgCl | Ag. (8)

- AÄ + ACfiQ + + + A«, "АС (9)

Сенсор организован таким образом, что вклады скачков потенциала в общую ЭДС цепи (9) на всех границах, кроме доннановского скачка потенциала

на границе ПСП/ исследуемый раствор А^^ ; либо пренебрежимо малы, либо компенсируют друг друга. Основные предпосылки использования электрохимической цепи (8) для детектирования лизина в водных растворах следующие.

1. Для измерений используют хлоридсеребряный электрод сравнения, стандартный потенциал которого близок по значению к стандартному потенциалу сенсора А А^^а.

2. Близость к нулю разности потенциалов на границе 1М раствор LysHCl/ ПСП А^™3 достигается одним порядком концентраций ионообменных групп полимера и 1М раствора LysHCl.

3. В области исследуемых концентраций соотношение Доннана остается справедливым, то есть селективность ПСП близка к идеальной и исключает проникновение хлор-ионов в фазу полимера.

4. Время диффузии ионов из 1М раствора LysHCl вдоль полимера на порядки меньше времени эксперимента, т.е. Д^ =>0.

Селективность и чувствительность разработанного сенсора в модельных растворах (в индивидуальных растворах моногидрохлорида лизина, а также в присутствии глицина, лейцина, аланина и хлорида аммония) аналогичны характеристикам представленным в табл. 4. Время жизни потенциометрического сенсора практически не ограничено. В главе 5 сенсор применен для детектирования лизина в технологических растворах.

Глава 5. Потенциометрическое определение лизина в продессе разделения смешанного раствора LvsHCl+Glv

Разделение смеси моногидрохлорида лизина и глицина с использованием

катионита КУ-2-8

Предлагаемое разделение лизина и глицина с использованием сульфокатионообменника КУ-2-8 основано на различных значениях pi исследуемых аминокислот. Известно, что в нейтральной и слабокислых средах катионообменники в Ыа+-форме сорбируют только те аминокислоты, изоэлектрические точки которых выше рН смолы. Глицин относится к нейтральным аминокислотам (pl=5,97), а лизин - к основным (pl=9,59). Для создания нейтральной среды исследуемой смеси при приготовлении растворов использовали соль лизина - моногидрохлорид лизина.

На основании экспериментальных значений рН, с учетом уравнений материального баланса и электронейтральности, а также констант диссоциации карбоксильных и аминогрупп, был рассчитан ионный состав разделяемой смеси и водных растворов индивидуальных аминокислот. Было показано, что в исследуемом растворе глицин находится преимущественно в форме цвиттериона G/y1, лизин — в виде однозарядного катиона LysH*,

а концентрации ионов Gly*, Gy~, LysH1*, Lys', Lys~ пренебрежимо малы. В качестве анионов, в растворе присутствовали анионы хлора, концентрация которых соответствовала аналитической концентрации растворов.

Измеренные обменные емкости (ОЕ) смолы в Ыа+-форме и после сорбции лизина смолой в Ыа+-форме в диапазоне рН от 5 до 7 составили 1,70±0,09 ммоль/мл. Равные значения ОЕ свидетельствуют о том, что ионы лизина сорбируются в виде однозарядных катионов.

Разделение смеси LysHCl и Gly основано на реакции ионного обмена (10), в результате которой однозарядные катионы лизина сорбируются сульфокатионитовым ионообменником в Ыа+-форме, вытесняя катионы натрия.

LysH* +Ш О LysH* +Na\ (10)

LysH* и Na* — ионы в растворе; LysH* и Na* — ионы в фазе ионита.

Цвиттерионы глицина выходят с элюатом.

Элюирование лизина из фазы ионообменника проводилось 5% раствором аммиака (рН=11). Десорбция лизина основана на реакции депротонирования, в

результате которой происходит переход лизина из катионной формы в анионную (11):

LysH* + ИЩ + ОН- <=> Lys- + NÎTa + Н20. (11)

После десорбции ионов лизина из фазы ионообменника, элюат содержал анионы лизина и ионы аммония.

Для оценки степени разделения смеси моногидрохлорида лизина и глицина на катеоните КУ-2-8 предварительно был проведен анализ качественного состава элюата (раствора, собранного после пропускания смеси моногидрохлорида лизина и глицина через сорбент) методом тонкослойной хроматографии. В качестве растворов сравнения были выбраны индивидуальные растворы LysHCl и Gly, а так же исходная смесь LysHCl+Gly. По полученным хроматограммам были рассчитаны значения Rf, представленные в таблице 5.

Таблща 5. Значения Rf для исследуемых растворов

Проба R f

LysHCl Gly

LysHCl 0,07 -

Gly - 0,12

Исходная смесь (LysHCl+Gly) 0,07 0,12

Элюат - 0,12

Отсутствие окрашенного пятна, соответствующего моногидрохлориду лизина, на линии старта для элюата, свидетельствует об отсутствии данного компонента в исследуемой пробе. Это качественно подтверждает практически полное разделение исследуемой смеси по предложенной методике.

Количественный анализ растворов моногидрохлорида лизина и глицина спектрофотометрическим методом

Для количественного определения моногидрохлорида лизина и глицина в исследуемых растворах первоначально использовали спектрофотометрический метод. Были рассчитаны коэффициенты распределения глицина ) и моногидрохлорида лизина (А^яс/) в фазе сорбента, степень извлечения моногидрохлорида лизина (Л/^яа) из фазы раствора и коэффициент разделения {<*1ужд глицина и моногидрохлорида лизина (табл. 6).

Таблица 6. Результаты расчета параметров разделения исследуемых

аминокислот

K-lvsHCl Kc,h OCLvsHCI/Glv KLVSHCI' Kaiv RlmsHCI, %

26,30 0,05 526 1,31 99

Из данных таблицы 6 можно сделать вывод о том, что разделение моногидрохлорида лизина и глицина с использованием катионита КУ-2-8 прошло практически полностью.

Определение моногидрохлорида лизина потенциометрическим селективным сенсором

Для экспрессного способа количественного определения лизина использовали разработанный нами потенциометрический сенсор (гл. 4) на основе ПСП. Селективность разработанного сенсора к ионам лизина в присутствии цвиттерионов глицина и ионов аммония оценена в гл. 4. Средние концентрационные коэффициенты селективности сенсора не превышают 0,035 (табл. 2).

Для определения моногидрохлорида лизина в исходном смешанном растворе ЬуэНСЬКЛу и в элюате, полученном после десорбции ионов лизина из фазы ионообменника использовали метод градуировочного графика. Зависимость отклика потенциометрического сенсора от логарифма концентрации ионов лизина аналогична представленной на рис. 4 (кривая 1) и выражается уравнением (7).

В процессе разделения моногидрохлорида лизина и глицина присутствовали этапы сорбции/ десорбции, сопровождающиеся изменением объема рабочих растворов, поэтому определяемое содержание ЬузНС1 в исходном растворе и в элюате корректнее выражать в единицах массы (моль), а не концентрации (моль/л). Поскольку рабочий диапазон рН разработанного потенциометрического способа детектирования лизина составляет 5-7 единиц, а элюат полученный после десорбции ионов лизина из фазы ионообменника содержит ионы гидроксония и анионы лизина (рН~10), то с целью создания нейтральной среды полученный элюат подкисляли концентрированной соляной кислотой. Значение рН среды контролировалось потенциометрически и составляло 5-7 единиц. Результаты потенциометрического определения количества моногидрохлорида лизина в исходном смешанном растворе и в элюате представлены в табл. 7. Правильность определения оценена по методу «введено-найдено». Погрешность определения лизина не превышала 5%.

Таблица 7. Результаты потенциометрического определения количества

моногидрохлорида лизина в исследуемых растворах

Исследуемые водные растворы ЬузНС], моль/л Введено ЬуБНС], 10"* моль

1,64

Найдено ЬувНС1,1 О^моль

Смешанный раствор ЬувНО+СНу 1,64±0,09

Элюат Ьу5НС1+Ш4С1 1,55±0,08

Таким образом, для детектирования лизина при разделении смешанного раствора моногидрохлорида лизина и глицина с использованием катионита КУ-2-8 в исходном разделяемом растворе, а также в растворе, полученном после десорбции ионов лизина из фазы ионита, успешно применен разработанный потенциометрический селективный сенсор, организованный на основе ПСП.

Выводы.

1. На основании кондуктометрического, вискозиметрического, рефрактометрического, ИК-спектроскопического и потенциометрического

изучения физико-химических свойств растворов моногидрохлорида лизина в диапазоне концентраций 0,125-3,5 моль/л и в интервале температур 25-70 °С показано, что максимум электропроводности, увеличение скорости роста вязкости, замедление роста показателя преломления, а также упрочнение связей аминокислота-вода в исследуемых растворах находятся в диапазоне концентраций 1,5—2,0 моль/л, что свидетельствует об образовании ассоциатов ионами лизина. Данное явление накладывает ограничения на рефрактометрический способ детектирования лизина в водных растворах при концентрациях 1,5-2,0 моль/л. При определении лизина хроматографическими методами возможно увеличение доли необменной сорбции.

2. Разработан метод оценки доннановского потенциала на границе ионообменный полимер/ раствор электролита. Кондуктометрический анализ и исследование межфазной разности потенциалов (доннановского потенциала) в системах катионообменная мембрана/ раствор лизина, свидетельствуют о том, что катионы лизина являются основными переносчиками электричества в ЭМС. Зависимость доннановского потенциала от ^ё^ьуБно на границе катионообменный полимер/ раствор лизина имеет линейный вид в диапазоне концентраций 0,001-0,1 моль/л.

3. Потенциалопределяющей является гетерогенная протолитическая реакция перезарядки катионов лизина из однозарядных в фазе раствора, в двухзарядные в фазе катионообменника. Предварительная термическая обработка ПСП в ЭГ снижает энергию активации потенциалопределяющей протолитической реакции за счет катализа перехода протонов сульфогрупп ионообменника в раствор (и обратно). В результате этого в 1,4 раза увеличивается чувствительность потенциометрического определения лизина в водных растворах.

4. Предложен потенциометрический способ количественного определения лизина в индивидуальных водных растворах, а также смешанных растворах с нейтральными аминокислотами (глицин, лейцин, аланин, их эквимолярной смеси) и хлоридом аммония, откликом которого является доннановский потенциал на границе исследуемый раствор/ ПСП. Нижняя граница определяемых содержаний составила 0,0001 моль/л, верхняя граница — 0,1 моль/л, коэффициенты селективности потенциометрического способа детектирования лизина, в присутствии глицина, лейцина, аланина, хлорида аммония, не превышают 0,035, время отклика составляет 5-7 минут, относительная погрешность определения не превышает 5%.

5. Разработан потенциометрический селективный сенсор для детектирования лизина в индивидуальных водных растворах, а также смешанных растворах с нейтральными аминокислотами (глицин, лейцин, аланин, их эквимолярной смеси) и хлоридом аммония, основанный на оценке доннановского потенциала на границе исследуемый раствор/ ПСП.

6. Изучен процесс разделения смешанного раствора моногидрохлорида лизина и глицина на катионите КУ-2-8 при нейтральном значении рН разделяемой смеси и Ж+-форме катионообменника. На основе спектрофотометрического и хроматографического анализа растворов

определены коэффициенты распределения глицина и моногидрохлорида лизина в фазе сорбента (0,05 и 26,3 соответственно), коэффициент разделения моногидрохлорида лизина и глицина с использованием катионита КУ-2-8 (526), степень извлечения моногидрохлорида лизина из раствора (99%). Для детектирования лизина в исходном растворе, а также в растворе, полученном после десорбции ионов лизина из фазы ионита, успешно применен разработанный потенциометрический селективный сенсор. Относительная ошибка определения не превышала 5%.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Бобрешова О .В. Потенциометрическое определение лизина в водных растворах с использованием модифицированных перфторированных мембран МФ-4СК/ О.В. Бобрешова, М.В. Агупова, A.B. Паршина // Журн. аналит. хим. — 2009. - Т. 6, № 6. - С. 660-665.

2. Бобрешова О.В. Потенциометрический селективный сенсор для определения лизина в водных растворах / О.В. Бобрешова, М.В. Агупова, A.B. Паршина // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. — 2009. — Т. 75, №9.-С. 19-23.

3. Пат. 2364859 Российская Федерация. Способ определения доннановского потенциала/ Бобрешова О.В., Кулинцов П.И., Агупова М.В., Паршина A.B., заявитель и патентообладатель Ворон, гос. ун-т. - № 2008115703; заявл. 21.04.08, опубл. 20.08.09; бюл. №23,8 с.

4. Вязкость и электропроводность концентрированных растворов моногидрохлорида лизина/ ... М.В. Агупова [и др.] // Сорбционные и хроматографические процессы. - 2005. - Т. 5, В. 2. - С. 248-253.

5. Выявление механизма электропроводности концентрированных растворов моногидрохлорида лизина/ ... М.В. Агупова [и др.] // Сорбционные и хроматографические процессы. - 2006. Т. 6, В.5. - С. 737-741.

6. Вязкостные, электропроводящие и спектральные свойства растворов моногидрохлорида лизина / М.В. Агупова [и др.] // Сорбционные и хроматографические процессы. - 2008. - Т. 8, В. 1. - С. 117-122.

7. Новый способ определения доннановского потенциала в электромембранных системах/ М.В. Агупова [и др.] // Сорбционные и хроматографические процессы. - 2008. - Т. 8, В. 2. - С. 241-245.

8. Определение лизина после разделения смешанных растворов лизина и глицина с использованием катионита КУ-2-8/ М.В. Агупова [и др.] // Сорбционные и хроматографические процессы. - 2008. - Т. 8, В. 6. - С. 931— 941.

9. Электротранспортные свойства вязких растворов моногидрохлорида лизина и хлорида хитозана/ ... М.В. Агупова [и др.]// Всероссийская конференция «Физико-химические основы новейших технологий XXI века». — 2005, Москва. - Т. 1. - С. 227.

10. Агупова М.В. Физико-химические свойства электромембранных систем с растворами LysHCl и мембранами МА-40, МА-41, МК-40, МФ-4СК/

М.В. Агупова, О.В. Бобрешова// Всероссийская конференция «Мембраны-2007». - 2007, Москва. - С. 187.

11. Разделение смеси лизина и глицина на катионите КУ-2-8 с последующим определением компонентов смеси/ М.В. Агупова [и др.] // 33 Российская конференция с международным участием «Ионный перенос в органических и неорганических мембранах». - 2008, Краснодар. - С. 20.

12. Паршина А.В. Потенциометрический сенсор для определения моногидрохлорида лизина в водных растворах нейтральных аминокислот/ А.В. Паршина, М.В. Агупова, О.В. Бобрешова// 33 Российская конференция с международным участием «Ионный перенос в органических и неорганических мембранах». — 2008, Краснодар. — С. 187.

13. Агупова М.В. Потенциометрический сенсор на основе перфторированных сульфокатионитовых мембран для определения лизина в водных растворах/ М.В. Агупова, О.В. Бобрешова, Л.А. Новикова// Всероссийская конференция по электрохимическим методам анализа «ЭМА — 2008». - 2008, Абзаково. - С. 56.

14. Разделение глицина и лизина на катионите КУ-2-8 и определение лизина сенсором на основе перфторированной мембраны МФ-4СК/ М.В. Агупова [и др.]// II Международный форум «Аналитика и аналитики». - 2008, Воронеж.-С. 187.

15. Выделение и определение лизина и глицина из смешанных растворов с использованием катионита КУ-2-8/ М.В. Агупова [и др.]// IV Всероссийская конференция «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах». «ФАГРАН-2008». - 2008, Воронеж. - Т. 2. - С. 660661.

16. Паршина А.В. Определение лизина в водных растворах с использованием потенциометрического сенсора на основе перфторированных сульфокатионитовых мембран/ А.В. Паршина, М.В. Агупова, О.В. Бобрешова// IV Всероссийская конференция «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах». «ФАГРАН-2008». -

2008, Воронеж. - Т. 2. - С. 823-825.

17. Agupova M.V. Potentiometric sensor for the determination of lysine in aqueous solutions/ M.V. Agupova, A.V. Parshina, O.V. Bobreshova// 34 International conference « Ionic transport in organic and inorganic membranes». -

2009, Krasnodar.-P. 15.

18. Newly developed potentiometric sensors on the basic of nanomodificated perfluorinated sulfonic cation-exchange polymers/ M.V. Agupova [etc.]// 34 International conference « Ionic transport in organic and inorganic membranes». — 2009, Krasnodar. - P. 25.

Работы №№ 1, 2, 4—8 опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК РФ для публикации содержания диссертации.

Подписано в печать 23.09.09. Формат 60*84 Vi$. Усл. neí. л. 1.4. Тираж 100 экз. Заказ 1503

Отпечатано с готового оригинала-макета в типографии Иддагельско-полиграфического цеетра Воронежского государственного университета. 394000, Воронеж, ул. Пушкинская, 3.

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И АББРЕВИАТУР.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Физико-химические свойства водных растворов аминокислот.

1.1.1. Гидратация аминокислот.

1.1.2. Электропроводность и вязкость растворов аминокислот.

1.1.3. Разделение аминокислот.

1.2. Определение физиологически-активных веществ в водных и газовых средах.

1.2.1. Потребность в лизине и способы его получения.

1.2.2. Способы определения лизина в водных растворах.

1.3. Явления на межфазных границах ионообменная мембрана/ раствор электролита. Потенциометрические сенсоры.

1.3.1. Равновесие на границе раздела фаз ионообменная мембрана/ раствор электролита. Мембранный потенциал.

1.3.2 Потенциал Доннана.

1.3.3 Потенциометрические сенсоры.

ВЫВОДЫ ПО ОБЗОРУ ЛИТЕРАТУРЫ И 4 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Физико-химические характеристики лизина, глицина, аланина, лейцина.

2.2. Кондуктометрические, потенциометрические, рефрактометрические, вязкостные и ИК-спектроскопические измерения в водных растворах аминокислот.

2.3. Перфторированные сульфокатионитовые ионообменные полимеры.

2.3.1 Подготовка к работе ионообменных полимеров.

2.3.2 Определение обменной емкости ионообменных полимеров.

2.4. Ионообменная смола КУ-2-8.

2.4.1 Методика подготовки к работе ионообменных смол.

2.4.2 Определение обменной емкости ионообменных смол.

2.5. Методики определения оптической плотности и ТСХ растворов аминокислот.

2.6. Оценка Доннановской разности потенциалов на границе раздела фаз ПСП/ раствор аминокислоты.

2.6.1. Исследуемые системы.

2.7. Статистическая обработка результатов.

Глава 3. ВЛИЯНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МОНОГИДРОХЛОРИДА ЛИЗИНА НА ВОЗМОЖНОСТЬ ЕГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ.

3.1 Электропроводящие, вязкостные, спектральные и оптические свойства концентрированных растворов моногидрохлорида лизина.

3.1.1. Влияние физико-химии концентрированных растворов лизина на его детектирование.

3.2. Особенности физико-химического поведения разбавленных растворов моногидрохлорида лизина.

Глава 4. РАЗРАБОТКА ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОГО СПОСОБА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИЗИНА В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ.

4.1. Влияние модификации перфторированного сульфокатионитового полимера на чувствительность определения лизина в водных растворах.

4.2. Оценка чувствительности и стабильности отклика при потенциометрическом определении лизина в водных растворах.

4.3. Оценка коэффициентов селективности потенциометрического определения лизина в водных растворах моногидрохлорида лизина в присутствии глицина, лейцина, аланина и хлорида аммония.

4.4. Метрологические характеристики потенциометрического способа определения лизина в водных растворах.

4.5. Потенциометрический сенсор для детектирования лизина в водных растворах.

Глава 5. ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛИЗИНА В ПРОЦЕССЕ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕШАННОГО РАСТВОРА ЬузНа+Иу.

5.1. Разделение смеси моногидрохлорида лизина и глицина на катионите КУ-2-8.:.

5.2. Качественный анализ растворов моногидрохлорида лизина и глицина методом ТСХ.

5.3. Количественный анализ растворов моногидрохлорида лизина и глицина спектрофотометрическим методом.

5.4. Определение моногидрохлорида лизина потенциометрическим селективным сенсором.

ВЫВОДЫ.

Актуальность

Лизин входит в триаду незаменимых аминокислот и жизненно необходим для полноценного питания как человека, так и сельскохозяйственных животных. Эта аминокислота является составной частью многих белков и используется организмом при восстановлении мышечных волокон, формировании энзимов, создании гормонов и антител. Недостаток лизина в организме человека вызывает усталость, головную моль, повреждение сосудов глаз, выпадение волос, снижение мышечной массы, потерю кальция, снижение иммунитета к вирусным инфекциям, а также анемию и проблемы в репродуктивной сфере.

В настоящее время для количественного определения аминокислот наибольшее распространение находят хроматографические методы, включающие сложные способы пробоподготовок и отличающиеся длительностью анализа, высокой стоимостью оборудования, постоянно обновляемой реактивной базой и необходимостью высококвалифицированного персонала. При использовании метода неводного титрования, вошедшего в ГОСТы и стандарты определения лизина, возникают существенные ошибки, связанные с наличием воды в пробах и низкой селективностью метода. К тому же этот метод не применим для водных растворов лизина.

Поэтому проведение исследований, направленных на создание высокочувствительных, селективных и экспрессных методов определения лизина в водных растворах, имеет научную и практическую актуальность.

Поскольку в водных растворах аминокислоты являются амфолитами, возможно детектирование их ионных составляющих. Основными достоинствами электрохимических методов анализа, в частности потенциометрических, являются простота измерений, а также возможность их автоматизации и дистанцирования от объекта анализа. Но потенциометрические измерения в растворах электролитов имеют дело с суммой скачков потенциалов, отдельные слагаемые в которой (прежде всего, диффузионный потенциал как составляющая мембранного потенциала в ионоселективных электродах) существенно снижают селективность определения концентраций ионов. Поэтому, на наш взгляд, выделение из суммы скачков потенциала в потенциометрической цепи одной составляющей и использование её в качестве аналитического сигнала может существенно повысить селективность потенциометрического определения изучаемого компонента.

Плановый характер работы. Работа выполнялась в соответствии с

Координационным планом Научного совета РАН по адсорбции и хроматографии на 2006-2009 гг. в разделе 2.15.11.2.Х.69 "Разработка физико-химических основ мембранно-сорбционных методов деминерализации и разделения многокомпонентных аминокислотных смесей, предочистки и обессоливания природных вод".

Работа поддержана Российским Фондом Фундаментальных Исследований (грант 09-03-97505 рцентра).

Целью работы является разработка селективного и высокочувствительного способа детектирования лизина на основе потенциометрического анализа систем с ионообменными полимерами и водными растворами моногидрохлорида лизина.

Для достижения этой цели решались следующие задачи.

1. Комплексное изучение физико-химических свойств водных растворов моногидрохлорида лизина на основании кондуктометрических, вискозиметрических, рефрактометрических, ИК-спектроскопических и потенциометрических измерений.

2. Разработка метода оценки скачка потенциала на межфазной границе (доннановского потенциала) перфторированный сульфокатионитовый полимер (ПСП)/ раствор электролита с целью использования этого метода для детектирования лизина в водных растворах.

3. Изучение гетерогенной потенциал определяющей реакции перезарядки лизина при переходе из фазы раствора в фазу катионообменника и возможности её катализа при модификации катионообменника.

4. Разработка способа селективного определения лизина в водных растворах, содержащих глицин, аланин, лейцин, хлорид аммония.

5. Создание потенциометрического сенсора для детектирования лизина, основанного на оценке доннановского потенциала на границе ПСП/ исследуемый раствор.

6. Детектирование лизина в процессе ионообменного разделения моногидрохлорида лизина и глицина с использованием разработанного сенсора.

Научная новизна.

На основе комплексного изучения физико-химических свойств растворов моногидрохлорида лизина показана возможность потенциометрического определения концентрации ионов лизина в растворах.

Разработан метод выделения межфазного скачка потенциала (потенциала Доннана) на границе ионообменник/ раствор электролита из ч

ЭДС потенциометрической цепи.

Установлено, что гетерогенная протолитическая реакция перезарядки ионов лизина при переходе из фазы раствора в фазу катионообменника является потенциалопределяющей.

Выявлено, что чувствительность потенциометрического определения ионов лизина в растворах увеличивается в 1,4 раза вследствие катализа потенциалопределяющей гетерогенной протолитической реакции при модификации ПСП этиленгликолем (ЭГ).

Практическая значимость работы.

Разработан способ высокочувствительного селективного детектирования лизина в водных растворах в присутствии глицина, аланина, лейцина, их эквимолярной смеси и хлорида аммония. Способ апробирован, внедрен в практику, новизна подтверждена патентом РФ.

Создан стабильный, селективный, высокочувствительный потенциометрический сенсор на основе наномодифицированного ПСП для определения лизина в водных растворах, аналитическим сигналом которого служит доннановский потенциал.

Проведено детектирование лизина с использованием разработанного потенциометрического способа при разделении смешанного раствора моногидрохлорида лизина и глицина.

Положения, выносимые на защиту.

1. Использование доннановского потенциала в качестве аналитического сигнала при потенциометрическом детектировании ионов лизина в водных растворах.

2. Увеличение чувствительности потенциометрического определения ионов лизина в 1,4 раза за счет катализа потенциалопределяющей гетерогенной протолитической реакции перезарядки ионов лизина при переходе из фазы раствора в фазу ПСП.

3. Потенциометрический сенсор на основе наномодифицированного ПСП для определения лизина в водных растворах, аналитическим сигналом которого является доннановский потенциал.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на следующих конференциях: Всероссийской конференции "Физико-химические основы новейших технологий XXI века" (Москва, 2005 г.); Всероссийской конференции "Мембраны-2007", (Москва, 2007 г.); 33 и 34 Всероссийских конференциях "Ионный перенос в органических и неорганических мембранах" (Краснодар, 2008, 2009 г.г.); Всероссийской конференции "ЭМА-2008" (Абзаково, 2008 г.); Втором международном форуме "Аналитика и аналитики " (Воронеж, 2008 г.); 4-й Всероссийской конференции "Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах" ФАГРАН-2008 (Воронеж, 2008 г.); научных сессиях ВГУ (2007, 2008, 2009 гг.).

Публикации. Основное содержание работы отражено в 7 статьях, которые опубликованы в журналах, входящих в утвержденный ВАК РФ перечень научных изданий, 10 тезисах и материалах конференций, 1 патенте РФ.

Структура диссертации состоит из введения, пяти глав, выводов, списка цитируемой литературы (185 источников). Работа изложена на 120 страницах, содержит 27 рисунков, 14 таблиц.

ВЫВОДЫ

1. На основании кондуктометрического, вискозиметрического, рефрактометрического, ИК-спектроскопического и потенциометрического изучения физико-химических свойств растворов моногидрохлорида лизина в диапазоне концентраций 0,125-3,5 моль/л и в интервале температур 25-70 °С показано, что максимум электропроводности, увеличение скорости роста вязкости, замедление роста показателя преломления, а также упрочнение связей аминокислота-вода в исследуемых растворах находятся в диапазоне концентраций 1,5-2,0 моль/л, что свидетельствует об образовании ассоциатов ионами лизина. Данное явление накладывает ограничения на рефрактометрический способ детектирования лизина в водных растворах при концентрациях 1,5-2,0 моль/л. При определении лизина хроматографическими методами возможно увеличение доли необменной сорбции.

2. Разработан метод оценки доннановского потенциала на границе ионообменный полимер/ раствор электролита. Кондуктометрический анализ и исследование межфазной разности потенциалов (доннановского потенциала) в системах катионообменная мембрана/ раствор лизина, свидетельствуют о том, что катионы лизина являются основными переносчиками электричества в ЭМС. Зависимость доннановского потенциала от ^С^на на границе катионообменный полимер/ раствор лизина имеет линейный вид в диапазоне концентраций 0,001-0,1 моль/л.

3. Потенциал определяющей является гетерогенная протолитическая реакция перезарядки катионов лизина из однозарядных в фазе раствора, в двухзарядные в фазе катионообменника. Предварительная термическая обработка ПСЙ в ЭГ снижает энергию активации потенциалопределяющей протолитической реакции за счет катализа перехода протонов сульфогрупп ионообменника в раствор (и обратно). В результате этого в 1,4 раза увеличивается чувствительность потенциометрического определения лизина в водных растворах.

4. Предложен потенциометрический способ количественного определения лизина в индивидуальных водных растворах, а также смешанных растворах с нейтральными аминокислотами (глицин, лейцин, аланин, их эквимолярной смеси) и хлоридом аммония, откликом которого является доннановский потенциал на границе исследуемый раствор/ ПСП. Нижняя граница определяемых содержаний составила 0,0001 моль/л, верхняя граница - 0,^ моль/л, коэффициенты селективности потенциометрического метода детектирования лизина, в присутствии глицина, лейцина, аланина, I хлорида аммония, не превышают 0,035, время отклика составляет 5-7 минут, относительная погрешность определения не превышает 5%.

5. Разработан потенциометрический селективный сенсор для детектирования лизина в индивидуальных водных растворах, а также смешанных растворах с нейтральными аминокислотами (глицин, лейцин, аланин, их эквимолярной смеси) и хлоридом аммония, основанный на оценке доннановского потенциала на границе исследуемый раствор/ ПСП.

6. Изучен процесс разделения смешанного раствора моногидрохлорида лизина и глицина на катионите КУ-2-8 при нейтральном значении рН разделяемой смеси и Ыа+-форме катионообменника. На основе спектрофотометрического и хроматографического анализа растворов определены коэффициенты распределения глицина и моногидрохлорида лизина в фазе сорбента (0,05 и 26,3 соответственно), коэффициент

разделения моногидрохлорида лизина и глицина с использованием катионита

КУ-2-8 (526), степень извлечения моногидрохлорида лизина из раствора

99%). Для детектирования лизина в исходном растворе, а также в растворе, полученном после десорбции ионов лизина из фазы ионита, успешно применен разработанный потенциометрический селективный сенсор. Относительная ошибка определения не превышала 5%.

1. Органическая химия: учебник для вузов / под ред. Петрова А.А. -4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1981. - 592 с.

2. Гурская Г.В. Структуры аминокислот / Г.В. Гурская. Москва: Наука, 1966. - 160 с.

3. Химическая энциклопедия: в 5 т. / гл. ред. И.Л. Кнунянц и др.. -М.: Изд-во Советская энциклопедия, 1988. 623 с.

4. Ленинджер А. Биохимия / А. Ленинджер. Москва: Мир, 1976.957 с.

5. Батлер Дж. Н. Ионные равновесия / Дж. Н. Батлер Л.: Химия, 1973.-446 с.

6. Бобрешова О.В. Лизин одна из важнейших незаменимых аминокислот в обеспечении полноценного питания / О.В. Бобрешова и др.; под общ. ред. А.С. Фаустова. - Воронеж: Воронежский государственный университет, 2003. — 80 с.

7. Зайониц В.И. Об условии существования цвиттерионов / В.И. Зайониц // Журнал органической химии. 1978. - Т. 14, №2. - С. 402-409.

8. Кууск А.Э. Расчет содержания форм и изоэлектрических диапазонов аминокислот на основе кислотных констант диссоциации / А.Э. Кууск // Журнал органической химии 1983 - Т. 19, вып 3. - С. 485- 488.

9. Май Л.А. Область существования амфолитов и цвиттерионов / Л.А. Май // Изв. АН Латв. ССР. 1985. -№1. - С. 70-72.

10. Schrier Е.Е. A Study of Free Energy Relationships in Some Amino Acid-Sodium Chloride-Water Systems / E.E. Schrier, R.A. Robinson // Journal Biological Chemistry 1971. - Vol. 46, N 9. - P. 2870-2874.

11. Schrier E.E. Free Energy Relationships in Aqueous Amino Acid and Peptide Solutions Containing Sodium Chloride / E.E. Schrier, R.A. Robinson // Journal Solution Chemistry. 1974. - Vol. 3, N 7. - P. 493-501.

12. Биологически активные вещества в растворах: структура, термодинамика, реакционная способность / под ред. В.К.Абросимова. М.: Наука, 2001.-403 с.

13. Хургин Ю. И. Исследование межмолекулярных взаимодействий в водных растворах методом миллиметровой спектроскопии. Сообщение 6. Отрицательная ^гидратация цвиттер-иона глицина / Ю. И. Хургин,

14. B. А. Кудряшова, В. А. Завизион // Изв. РАН. Сер. Хим. 1997. - № 7. - С. 1305- 1307.

15. Хургин Ю.И. Гидрофобная гидратация алифатических аминокислот / Ю.И. Хургин, А.А. Баранов, М.М. Воробьев // Изв. РАН. Сер. Хим. 1994.-№ 11.-С. 2031 -2033.

16. Ab initio study of the hydration of the glycine zwitterion / S. U. Kokol etc. // Journal Chem. Soc. Faraday Trans. Pt. 2. 1988. - V. 84, N 11. - P. 17891792.

17. Воробьев М.М. Оценка гидратации полярных групп ос-аминокислот методом дифференциальной сканирующей калориметрии / М.М. Воробьев, А.Н. Даниленко // Изв. РАН. Сер. Хим. 1996. - № 9 .1. C. 2237-2241.

18. Cabani S. Thermodynamic Properties of Organic Compounds in Aqueous Solution. II. Apparent Molal Heat Capacities of Piperidines, Morpholines and Piperazines / S. Cabani, G. Conti, E. Matteoli // J. Solution Chem. 1976. -Vol.5, N 2. -P.125 - 132.

19. Cabani S. Apparent Molal Heat Capacities of Organic Compounds in Aqueous Solution. 3. L-amino acid and related compounds / S.Cabani, G.Conti,

20. E.Matteoli, A.Tani // Journal Chem. Soc. Faraday Trans. 1977. - Vol.3, N 1. -P. 476-486.

21. Чебаевский А.И. Исследование водных растворов некоторых аминокислот изопиестическим методом / А.И. Чебаевский, Н.А.Смирнова // Химия и термодинамика растворов. Л.: ЛГУ, 1968. - № 2. - С.77 - 84.

22. Исследование механизмов гидратации аминокислот и их влияние на диэлектрические свойства воды / Ю.А. Гусев и др. // Физико-химическая механика и лиофильность дисперсных систем. — Киев: Наукова Думка, 1974. № 6. - С.20-24.

23. Транспорт аминокислот в электромембранных системах / О.В. Бобрешова и др. // Мембраны. 2000. - № 7. - С. 3 - 12.

24. Жуков М.Ю. Зависимость подвижности и электропроводности аминокислот в водном растворе от рН среды / М.Ю. Жуков. Ростов-на-Дону: Изд-во Рост, ун-та, 1981. - 16 с. - Деп. в ВИЙИТИ № 5826-8.

25. Электротранспорт в водных растворах аминокислот / О.Ю. Стрельникова и др. // Вестник Воронежского гос. университетата. Серия химия, биология. 2001. - № 1. - С. 182 - 186.

26. Коэффициенты диффузии ионов в водных растворах, содержащих аминокислоты, салицилаты и ацетилсалицилаты / О. Ю. Стрельникова и др. // Конденсированные среды и межфазные границы. -2001. -Т.З, № 1. С. 26-27.

27. Стрельникова О. Ю. Исследование концентрационных зависимостей и энергий активации молярных электропроводностей водных растворов аминокислот / О. Ю. Стрельникова, И. В. Аристов // Труды молодых ученых. 2000. - вып. 2. - С. 92 - 95.

28. Бобылкина О.В. Перенос ионов в электромембранных системах с водными растворами хитозана и лизина: дис. . канд. хим. наук / О.В. Бобылкина. — Воронеж, 2005. 146 с.

29. Робинсон Р. Растворы электролитов / Р. Робинсон, Р. Стоке М.: Мир, 1963.-646 с.

30. Дамаскин Б.Б. Электрохимия: учебник для вузов / Б.Б. Дамаскин, О.А. Петрий, Г.А. Цирлина М.: Химия, 2001. - 624 с.

31. Эрдей-Груз Т. Явления переноса в водных растворах / Т. Эрдей-Груз М.: Мир, 1976. - 596 с.

32. Hua Zhao. Viscosity B-coefficients and standard partial molar volumes of amino acids, and their roles in interpreting the protein (enzyme) stabilization / Zhao Hua // Biophysical Chemistry. 2006. - Vol. 122. - P.157 -183.

33. Interactions of some a-amino acids with tetra-n-alkylammonium bromides in aqueous medium at different temperatures / A. Anwar etc. // Journal Chemical Thermodynamics 2007. - Vol. 39. - P. 613 - 620.

34. Volumetric, viscometric, and refractive index behaviour of a-amino acids and their groups' contribution in aqueous D-glucose solution at different temperatures / A. Anwar etc. // Journal Chemistry Thermodynamics. 2006. -Vol. 38.-P. 136-143.

35. Anwar A. Volumetric, viscometric and refractive index behaviors of a-amino acids in aqueous caffeine solution at varying temperatures / A. Anwar, S. Sabir, M. Tariq.// Acta Phys.-Chim. Sin., 2007. Vol 23, N 1. - P. 79 - 83.

36. Бобрешова O.B. Ион-ионные и ион-дипольные взаимодействия в кислых и щелочных растворах глицина / О.В. Бобрешова, К.А. Полуместная, А.А. Федосова// Электрохимия. 2009. - Т. 45, №3. - С. 1-5.

37. Lutz О. Use of the Walden product to evaluate the effect of amino acids on water structure / O. Lutz, M. Vrachopoulou, M. Groves // J. Pharm. and Pharmacol. 1984. - V. 46, N 9. - P. 698 - 703.

38. Dielectric properties of lysine aqueous solutions at 2450 MHz / X. Liao etc. // Journal of Molecular Liquids. 2003. - V. 107, NN 1-3 - P. 15-19.

39. Devine B.W. Viscosity b-coefficient on 15 and 250C for glycine, b-alanine, 4-amino-n-butyric acid and 6-amino-hexanoic acid in aqueous solution / B.W. Devine, B.M. Love // Journal Chemistry Society. 1972. - P. 2113-2116.

40. Букин B.A. Вода вблизи биологических молекул / В.А. Букин,

41. A.П. Саразян, Д.П. Харакоз // Вода в дисперсных системах. М., 1989. - С. 45-63. ^

42. Бирштейн Г. М. Гидрофобные взаимодействия неполярныхмолекул / Г. М. Бирштейн // Состояние и роль воды в биологических объектах. М., '1967. - С. 16 -30.

43. Шапошник В.А. Разделение валина, лизина и глутаминовой кислоты электродиализом с ионообменными мембранами / В.А. Шапошник,

44. B.Ф. Селеменев, Н.Н. Полянская-Хельдт // Журнал прикладной химии. -1990.-Т. 63, № 1.-С. 206-209.

45. Заболоцкий В.И. Исследование процесса глубокой очистки аминокислот от минеральных примесей электродиализом с ионообменными мембранами / В.И.Заболоцкий, Н.П.Гнусин, Л.Ф.Ельникова // Журналчприкладной химии. 1986. - Т.59, №1. - С. 140 - 145.

46. Separation of amino acids by electrodialysis with ion-exchandge membranes / T.V.Eliseeva etc. // Abstracts of International conference on membrane electrochemictry. Anapa, 1994. - P. 222 - 224.

47. Lee Han Seung. Electrokinetic separation of lysine and aspartic acid using polypyrrole-coated stacked membrane system / Lee Han Seung, Hong Juan // Journal Membrane Science 2000. - Vol. 169, N 2. - P. 277 - 285.

48. Дэвени Т. Аминокислоты, пептиды и белки / Т.Дэвени, Я.Гергей. -М.: Мир, 1976.-368 с.

49. Высокоэффективная жидкостная хроматография в биохимии / под ред. А Хеншена. М.: Мир, 1988. - 688 с.

50. Пат. 2186056 Российская Федерация, МПК С07С227/40, С07С229/34, С07С229/28. Способ безреагентного разделения смеси тирозина и триптофана / Хохлов В.Ю., Селеменев В.Ф., Хохлова О.Н., Мануковская

51. A.Н., Загородний A.A.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. ун-т. -№98113900/04; заявл. 14.07.1998; опубл. 10.09.2000.

52. Пат. 2214996 Российская Федерация. Способ разделения тирозина и фенилаланина в водных растворах / Д.Л. Котова, О.Б. Яценко,

53. B.Ф. Селеменев; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. ун-т. заявл. 11.02.2002; опубл. 27.10.03, Бюл. № 30.

54. Ныс П.С. Методы расчета и экспериментальное определение констант равновесия в системах аминокислота-ионит/ П.С. Ныс, Е.М. Савицкая, Б.П. Брунс // Теория ионного обмена и хроматографии. М.: Наука, 1968.-С. 90- 100.

55. Самсонов Г.В. Ионный обмен. Сорбция органических веществ / Г.В. Самсонов, Е.Б. Тростянская, Г.Э. Елькин. Л.: Наука, 1969. - 335 с.

56. Орос Г.Ю. Сорбция лизина и глутаминовой кислоты на ионообменниках/ Г.Ю. Орос.: дис. . канд. хим. наук. Воронеж, 1985. -211 с.

57. Melis S. Ion-exchange Equilibria of amino acids on a Strong Acid Resin / S. Melis, J. Markos, G. Gao // Ind. Eng. Chem. Res. 1996. - V. 35. -P. 1912- 1920.

58. Практикум по ионному обмену / Селеменев В.Ф. и др.. -Воронеж: Воронеж. Ун-т, 1999. 173 с.

59. Физико-химические основы сорбционных и мембранных методов выделения и разделения аминокислот / Селеменев В.Ф. и др.. Воронеж: Изд-во Воронежского ун-та, 2001. - 300 с.

60. Селеменев В.Ф. Обменные процессы и межмолекулярные взаимодействия в системах ионит вода - аминокислота: дисс. . докт. хим. наук / В.Ф. Селеменева. - Воронеж, 1993. - 586 с.

61. Котова Д.Л. Особенности кинетики взаимодействия сульфокатионообменника с аминокислотой / Д.Л. Котова, Т.А. Крысанова, В.Ф. Селеменев// Журнал Физической Химии. 1999. - Т.73, № 7. - С. 1316 -1318.

62. Котова Д.Л. Структурно-обусловленные межчастичные взаимодействия при сорбции аминокислот на сшитом катионообменнике: дисс. . докт. хим. наук / Д.Л. Котова. — Воронеж, 2004. — 356 с.

63. Муравьев Д.Н. Ионообменное изотермическое пересыщение растворов аминокислот / Д.Н.Муравьев // Журнал физической химии. 1979. -Т. 53, №2.-С. 438-442.

64. Муравьев Д.Н. Исследование сверхэквивалентной сорбции цвиттерионов / Д.Н.Муравьев, О.Н.Обрезков // Журнал физической химии. -1986. Т. 60, № 2. - С. 396 - 398.

65. Селеменев В.Ф. Гидратация и явление пересыщения аминокислот в ионообменниках / В.Ф.Селеменев, А.А.Загородний, В.А.Углянская // Журн. физ. химии. 1992. - Т. 66, № 6. - С. 1555 - 1566.

66. Либинсон Г.С. Сорбция органических соединений / Г.С.Либинсон. М.: Медицина, 1979. - 182 с.

67. Стрельникова О.Ю. Электропроводность водных растворов аминокислот и ионообменных смол в аминокислотных формах: дис. . канд. хим. наук / О.Ю. Стрельникова. Воронеж, 2002. - 100 с.

68. Петрухин О.М. Сенсоры в аналитической химии/ О.М. Петрухин, О.О. Максименко// Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). -2008.-Т. LII, №2. — С. 3-6.

69. Ермолаева Т.Н. Пьезокварцевые сенсоры: аналитические возможности и перспективы/ Т.Н. Ермолаева, E.H. Калмыкова. Липецк: ЛГТУ, 2007.- 190 с.

70. Проточный пьезокварцевый иммуносенсор для определения фармацевтических препаратов в лекарственных формах и молоке/ E.H. Калмыкова, Т.Н. Ермолаева и др.// Аналитика России: тез. докл. Всеросс. конф. Москва, 2004. С.86.

71. Ермолаева Т.Н. Проточно-инжекционное определение нонилфенола в жидких средах с помощью пьезокварцевого иммуносенсора/ Т.Н. Ермолаева и др.// Журн. аналит. Химии. 2006. - Т.61, №6. - С. 660665.

72. Кучменко Т.А. Инновационные решения в аналитическом контроле/ Т.А. Кучменко. Воронеж: Воронеж. Гос. Технол. Акад., ООО «СанТех», 2009. - 252 с.

73. Кучменко Т.А. Способ анализа седативных лекарственных средств с применением матрицы пьезосенсоров (на примере препарата «Корвалол»)/ Т.А. Кучменко, A.B. Кожухова, Ю.И. Оробинский// Жур. аналит. химии. 2008. - Т.63, № 3. - С. 314-321.

74. Яковлев П.В. Опреление газов полупроводниковыми сенсорами с полимерными покрытиями/ П.В. Яковлев, A.B. Шапошник и др.//Жур. аналит. химии. 2002. - Т.57, №3. - С. 326-329.

75. Шапошник A.B. Распознавание запахов чая при термосканировании полупроводникового сенсора/ A.B. Шапошник и др.// Сорбционные и хроматографические процессы. 2005. - Т.5, № 4. - С.561-567.

76. Гринштейн Дж. Химия аминокислот и пептидов / Дж. Гринштейн, М. Виниц М.: Изд-во «Мир», 1965. - 824 с.

77. Химия пищи. Книга 1: Белки: структура, функции, роль в питании / И.А. Рогов и др.. М.: Колос, 2000. - 384 с.78. http://chemdept.uwsp.edu/pdbs/

78. Уайт. А. Основы биохимии: в 3-х томах / А. Уайт, Ф. Хендель, Э. Смит; под ред. Ю.А. Овчинникова. М.: Мир, 198 J.

79. Биохимия человека: в 2-х томах / Р. Марри и др.. М.: Мир,1993.

80. Страйер Л. Биохимия: в 3-х томах / Л. Страйер. М.: Мир, 1984.

81. Фердман Д.JI. Биохимия /Д.Л. Фердман. К.:Высшая школа, 1988. - 432 с.

82. Зинец И.И. Здоровье и питание / И.И. Зинец. Пермь: Наука,1991. — 335 с.

83. Moqer N. Applcation de lyzin acetate a parenteral nutrition (Laboratoir Roqer Bellon)/ N. Moqer // Fr. Demande. 1976. - № 2, 285/ 868 ( U A 61 К 31/195).

84. Дьячков H.A. Использование синтетического лизина в рационахчдойных коров / Н.А. Дьячков и др. // сб. «Лизин получение и применение в животноводстве»: сб. науч. тр. - М.: Наука, 1973.- С. 215-218.

85. Богданов Г.А. Обмен веществ и продуктивность свиней в связи с использованием кормовых и синтетических источников лизина/ Г.А. Богданов, В.И. Скорятина // «Лизин получение и применение в животноводстве»: сб. науч. тр. -М.: Наука, 1973. - С. 142-151.

86. Boural Q. Lyzine-tryptofan sopolymers / Q.Boural, R. Marqraff // Société des Usines Chimiques Rhone-Poulene. Fr. Demand. 1976. - Vol. 2. - P. 280-387.

87. Бекер В.Ф. Лизин микробиологического синтеза / В.Ф. Бекер.

88. Рига: Изд-во «Зинанте», 1982. 100 с.1

89. Управляемый биосинтез аминокистот / Музыченко Л.А. и др. //

90. Рубан Е.Л. Биосинтез аминокислот микроорганизмами / Е.Л. Рубан, Н.Н. Вербина, С.А. Бутенко. М.: Наука, 1968. - 295 с.

91. Пат. 2165457 Российская Федерация, МПК С12Р13/04, С12Р13/08, А23К1/00, А23К1/22. Способ получения аминокислот / Зубец A.M.; Короленко Л.В.; Короленко Т.В.; заявитель Товарищество с ограниченной ответственностью "МИПЭ"; патентообладатели Зубец A.M.;

92. Короленко Л.В.; Короленко Т.В. № 99127599/13; заявл. 24.12.1999; опубл. 20.04.2001.

93. Ионообменные методы очистки веществ/ под ред. Г.А Чикина, О.Н. Мягкого. Воронеж: ВГУ, 1984. - 372 с.

94. Основные проблемы технологии выделения и очистки аминокислот и пути их решения / Шолин А.Ф. и др. // Микробиологический и энзиматический синтез аминокислот. — Пущино, 1980. — С. 40-42.

95. Исследования работы крупногабаритного фильтра в процессевыделения кристаллического лизина из культуральной жидкости /

96. А.Ф. Шолин и др. // Теория и практика сорбционных процессов. 1981. -Вып. 14.-С. 40-42.

97. Сорбция лизина микробиологического синтеза / Воржев В.Ф. и др. // Сорбционные и хроматографические процессы. 2007. - Т.7, вып. 3. -С. 459-464.

98. Основы биохимии / под ред. А.А. Анисимова. М.: Высшая школа, 1986. — 452 с.

99. Коренман И.М. Фотометрический анализ. Методы определения органических соединений / И.М. Коренман. М.: Изд. Химия, 1970. - 343 с.

100. Полюдек-Фабини Р. Органический анализ / Р. Полюдек-Фабини, Т. Бейрих JI.: Химия, 1981.- 622 с.

101. Филиппович Ю.Б. Практикум по общей биохимии / Ю.Б. Филиппович, Т.А. Егорова, Г.А. Севастьянова. М., 1982. - 311 с.

102. Spackman D.H. Automatic recording apparatus for use in the chromatography of amino acids / D.H. Spackman, W.H. Stein, S. Moore // Analytical Chemistry 1958. - Vol. 30. - P. 1190- 1206.

103. ГОСТ P 52347-2005 Комбикорма, комбикормовое сырье. Определение содержания аминокислот (лизина, метионина, треонина, цистина и триптофана) методом капиллярного электрофореза. — Введ. 1.07.2006. М.: Стандартинформ, 2005. 5 с.

104. Метод определения концентрации аминокислот в растворах / A.B. Астапова и др. // Химия. Теория и технология: сб. науч. статей молодых ученых, аспирантов, магистров и студентов / Воронеж, гос. ун-т. -Воронеж, 1998. Вып. 1. - С. 35 - 39.

105. Определение аминокислот в виде комплексов с медью / Е.Р. Рошаль и др. // Химико-фармацевтический журнал. 1988. - № 6. - С. 30 -37.

106. ГОСТ Р 17444-76. Реактивы. Методы определения основного вещества азотосодержащих органических соединений и солей органических кислот. Введ. 01.07.1977.105. ВФС 42-1972-80106. ВФС 42-592-92

107. Современные аспекты технологии и контроля стерильных растворов в аптеках/ под ред. М.Т. Алюшина. 4.2. М.: Мир, 1991. - 127 с.

108. Богатова О.В. Химия и физика молока: уч. пособие / О.В. Богатова, Н.Г. Догарева. Оренбург: ГОУ ОГУ, 2004. - 137 с.

109. Птак И. Определение доступного лизина в кормах / И. Птак // Сельское хозяйство за рубежом. Животноводство. 1970. - № 11. — С. 58 - 62.

110. Методы биологического исследований растений, изд. 2-е / под ред. А.И. Ермакова. JL: «Колос», 1972. - 456 с.

111. Пат. 2299433 Российская Федерация. Способ определения лизина в водном растворе / Мокшина Н.Я., Нифталиев С.И., Пахомова O.A.; заявл. 13.02.06; опубл. 11.06.07, Бюл. №14.

112. Пахомова O.A. Новые экстракционные системы для определения а-аминокислот в водных средах: автореф. дис. . канд. хим. наук / O.A. Пахомова Саратов, 2007. - 24 с.

113. Тернер Э. Биосенсоры: основы и приложения / Э. Тернер, И. Карубе, Дж.Уилсон. М.: Мир, 1992. - 616 с.

114. Будников Г.К. Биосенсоры как новый тип аналитических устройств / Г.К. Будников // Соровский образовательный журнал. 1996. -№ 12. — С.26 — 32.

115. Bobacka J. Potentiometric Ion Sensors / J. Bobacka, A. Ivaska, A. Lewenstam // Chemical Review 2008 - Vol. 108 - P. 329 - 351.

116. Феттер К. Электрохимическая кинетика / К. Феттер. М.: Химия, 1967.-856 с.

117. Лакшминараянайах Н. Мембранные электроды / Н. Лакшминараянайах. — Л.: Химия, 1979. 360 с.

118. Морф В. Принципы работы ионоселективных электродов и мембранный транспорт / В. Морф. М.: Мир, 1985. - 280 с.

119. Donnan F.G. Theory of membrane equilibria and membrane potentials in the presence of non-dialyzing electrolytes. A contribution to physical-chemical physiology / F.G Donnan // Journal of Membrane Science. 1995. - Vol. 100. -P. 45-55.

120. Гельферих Ф. Иониты. Основы ионного обмена / Ф. Гельферих. -М. : Изд-во иностр. лит., 1962. 492 с.

121. Бобрешова О.В. Нестационарные явления при ионном переносе в электромембранных системах. Дис. . докт. хим. наук / О.В. Бобрешова. -ВГУ.: 1989.-303 с.

122. Back R.P. Interfacial potential differences at mixed conductor interfaces: Nernst, Nernst-Donnan, Nernst Distribution and generalization / R.P. Back, P. Vanysek // Journal Electroanalitical. Chemistry. 1990. - Vol. 292. -P. 73-91.

123. Back R.P. Electron hopping in the one dimention: Mixed conductor membranes / R.P. Back // Journal Physical Chemistry 1988. - Vol. 92, № 14. -P. 4196-4200.

124. Заболоцкий B.B. Перенос ионов в мембранах / В.В. Заболоцкий, В.И. Никоненко. М. : Наука, 1996.-392 с.

125. Тимашев С. Ф. Физикохимия мембранных процессов / С.Ф. Тимашев. М.: Химия, 1988. - 240 с.

126. Tanaka Y. The concentration polarization and dissociation of water in ion-exchange membrane electrodialysis. V. The acceleration of ionic transport on the membrane surface / Y. Tanaka, M. Seno // Denki kagaku. 1983. - Vol. 51, №2.-P. 267-271.

127. Higa M. A novel measurement method of Donnan potential at an interface between a charged membrane and mixed salt solution / M. Higa, A. Tanioka, A. Kira // Journal Membrane Science. 1998. - Vol. 140, № 2. - P. 213220.

128. Новикова JI. А. Ионный перенос и равновесие в электромембранных системах с растворами аминокислот : дис. . канд. хим. наук : 020005 / Л. А. Новикова. Воронеж, 2003. - 137 с.

129. Бобрешова О. В. Межфазная разность потенциалов в электромембранных системах с растворами аминокислот / О. В. Бобрешова, П. И. Кулинцов, Л. А. Новикова // Сорбционные и хроматографическиеvпроцессы.-2003.-Т.3,№ . З.-С. 310-319.

130. Пат. 2250456 Российская Федерация. Способ определения доннановского потенциала / Бобрешова О.В., Кулинцов П.И., Новикова Л.А.,заявитель и патентообладатель Ворон, гос. ун-т. № 2003125467; заявл. 18.08.03, опубл. 20.04.05.

131. Межфазная разность потенциалов в электромебранных системах с анионообменными мембранами МА-41 и щелочными растворами глицина / Бобрешова О.В. и др. // Электрохимия. 2007. - Т.43, № 11. -С. 1395-1401.

132. Учет гетерогенной реакции протонирования при переносе аминокислот через межфазную границу мембрана раствор / И. В. Аристов и др. // Электрохимия. - 2001. - Т. 37, № 2. - С. 248 - 251.

133. Электропроводность катионо- и анионообменных мембран в растворах амфолитов / Письменская Н.Д. и др. // Электрохимия. 2008. -Т.44,№ 11.-С. 1381 - 1387.

134. Будников Г.К. Основы современного электрохимическогоанализа / Г.К. Будников, В.Н. Майстренко, М.Р. Вяселев. Москва: Мир. БиномЛЗ, 2003.-592 с.

135. Аналитическая химия. Проблемы и подходы: в 2 т. / под ред. Р. Кельнера и др.. М.: Мир: ООО Издательство ACT, 2004. - Т.1: Аналитическая химия. Проблемы и подходы. - 608 с.

136. Будников Г.К. Что такое химичесике сенсоры / Г.К. Будников // Соровский образовательный журнал. 1998. — №3. - С. 72 - 76.

137. Шведене Н.В. Ионоселективные электроды / Н.В. Шведене // Соровский образовательный журнал. 1999. - №5. - С. 60-65.л

138. Белюстин A.A. К 100-летию стеклянного электрода. Вклад школы Ленинградского Санкт-Петербургского университета / A.A. Белюстин // Вестн. Санкт-Петербургского ун-та. Физика. Химия.- 2008. -Сер. 4, вып. 1.-С. 122- 142.

139. Шульц М.М. Стеклянный электрод. Теория и применение / М.М, Шульц // Соровский образовательный журнал. 1998. - №1. - С. 33 - 39.

140. Каттралл Р. В. Химические сенсоры / Р.В. Каттралл. М.: Научный мир, 2000. - 144 с.

141. Эггинс Б. Химические и биологические сенсоры / Б.Эггинс. -М.:Техносфера, 2005. 336 с.

142. Шведене Н.В. Селективные электроды на органические ионы /ч

143. Н.В. Шведене // Соровский образовательный журнал. 2004. - Т. 8, №2. - С. 37-43.

144. Пленочные и твердоконтактные селективные электроды для определения ПАВ/ Р.К. Чернова и др.// Ионный обмен и ионоометрия, СПб. -1996.-Вып. 9.-С. 133-144.

145. Кулапина Е.Г. Применение ионоселективных электродов для определения лекарственных препаратов (Обзор)/ Е.Г. Кулапина, О.В. Баринова// Химико-фармац. журн. 1997. - №12. - С. 40-45.

146. Кулапина Е.Г. Ионселективные электроды для определения азотсодержащих лекарственных веществ /Е.Г. Кулапина, О.В. Баринова // Жур. аналит. химии. 2001. - Т. 56, № 5. - С. 518-522.

147. Мостафа Г.А. Потенциометрический мембранный сенсор для селективного определения пиридоксина (Витамина В 6) в некоторых фармацевтических препаратах / Г.А. Мостафа // Журнал аналитической химии.-2003.-Т. 58, № 11.-С. 1196- 1199.

148. Власов Ю.Г. Электронный язык системы химических сенсоров/ Ю.Г. Власов, A.B. Легин, А.М. Рудницкая// Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). - 2008. - Т. LII, №2. - С. 101-112.

149. Власов Ю.Г. Мультисенсорные системы типа электронный язык новые возможности создания и применения химических сенсоров/ Ю.Г. Власов, A.B. Легин, А.М. Рудницкая// Успехи химии. - 2006. - Т. 75, №2. - С. 141-150.

150. Власов Ю.Г. Мультисенсорные системы для анализа технологических растворов/ Ю.Г. Власов, Ю.Е. Ермоленко, A.B. Легин, Ю.Г. Мурзина// Жур. аналит. химии. 1999. - Т.54, №5. - С. 542-549.

151. Измерения массы, плотности и вязкости / Под ред. Ю.В. Тарбеева. М.: Изд-во стандартов, 1988. - 176 с.

152. Кузнецов В.В. Физическая и коллоидиая химия. Учеб. пособие для вузов / В.В. Кузнецов, В.Ф. Усть-Качкинцев. М.: Высшая школа. - 1976.

153. Иоффе Б.В. Рефрактометрические метЪды химии / Б.В. Иоффе -Л.: Химия, 1974.-400 с.

154. Рефрактометрическое определение концентрации водных растворов: методич. указ. для студ. 3 и 4 к. дн. и веч. отделений / Воронеж, гос. ун-т. каф. аналит. хим., каф. неорган, хим.; сост. Д.Л. Котова и др. -Воронеж: ЛОП, 1999г. 5 с.

155. Бейтс Р. Определение pH. Теория и практика / Р. Бейтс; под ред. Б.П. Никольского и М.М. Шульца. Л.: Химия, 1972. - 398 с.

156. Селеменев В.Ф. Определение ионных форм ароматических аминокислот, осажденных на кремниевой пЛастине методом ИКФТ-спектроскопии / В.Ф. Селеменев и др. // Сорбционные и хроматографические процессы. 2002. - Т.2., вып. 2. - С. 236 - 242.

157. Новое в технологии соединений фтора / под ред. Н. Исикавы. -М. : Мир, 1984.-392 с.

158. Мазанько А. Ф. Промышленный мембранный электролиз / А. Ф. Мазанько, Г. М. Камарьян, О. П. Ромашина. М. : Химия, 1989. - 240 с.

159. Березина Н.П. Электротранспортные и структурные свойства перфторированных мембран Нафион-117 и МФ-4СК / Н.П. Березина и др. // Электрохимия. 2002. - Т. 38., вып. 8.-С. 1009- 1015.

160. Влияние наноструктурных перестроек в перфторированных сульфокатионитовых мембранах на фотокаталитическую активность иммобилизованных порфиринов / Кривандин 4 A.B. и др. // Серия. Критические технологии. Мембраны. -2003. № 17. - С. 16-21.

161. Салдадзе K.M. Ионообменные высокомолекулярные соединения / K.M. Салдадзе, А.Б. Пашков, B.C. Титов. М.: Гос. науч. тех. изд-во химической литературы, 1960. - 356 с.

162. Каталог ионитов: разработчик и изготовитель науч.-исслед. Ин-т пластических масс им. Г.С. Петрова. М., 1994. - 18 с.

163. Коренман И. М. Фотометрический анализ. Методы определения органических соединений / И.М. Коренман. М.: Химия, 1970. - 344 с.

164. Шаршунова М. Тонкослойная хроматография в фармации и клинической биохимии / М. Шаршунова, В. Шварц, Ч. Михалец М.: Мир, 1980,4.1-2.

165. Чарыков А.К. Математическая обработка результатов химического анализа : учеб. пособие для вузов / А.К. Чарыков Л. : Химия, 1984.- 168 с.

166. Эйзенберг Д. Структура и свойства воды / Д. Эйзенберг, В.Кауцман. JL: Гидрометеоиздат, 1975. - 280 с.

167. Справочник по электрохимии / Под ред. А. М. Сухотина. Л.: Химия, 1981.-488 с.

168. Краткий справочник физико-химических величин / Под. ред. A.A. Равделя и A.M. Пономаревой. изд. 8-е, перераб.- Л.: Химия, 1983. - 232 с.

169. Глесстон С. Электрохимия растворов / С. Глесстон Л.: Химтеорет, 1936 - 499 с.

170. Беллами Л. Инфракрасные спектры сложных молекул / Л. Беллами М.: ИЛ, 1963. - 590 с.

171. Цундель Г. Гидратация и межмолекулярное взаимодействие / Г. Цундель М., 1972. - 267 с.

172. Электродиализная конверсия моногидрохлорида L-лизина в L-лизин гидрат / Бобрешова О.В. и др. // Сорбционные и хроматографические процессы.-2001.-Т. 1,№3, С. 324-330.

173. Измайлов H.A. Электрохимия растворов / H.A. Измайлов Изд. 3-е, испр.- М.: Химия, 1976 - 489 с.

174. Филлипович Ю.Б. Основы биохимии / Ю.Б. Филлипович.- М.: Агар, 1999.-512 с.

175. Зяблов А.Н. Гидратация аминокислот на поверхности графита / А.Н. Зяблов и др. // Труды VI региональной конференции «Проблемы химии и химической технологии». Воронеж: 1998. Т.2. С.115-119.

176. Рыков С.А. Сканирующая зондовая микроскопия полупроводниковых материалов и наноструктур / С.А. Рыков; под ред.В.И. Ильина, А .Я. Шика. С-Пб.: Наука, 2001. - 53 с.

177. Сканирующая зондовая микроскопия биополимеров / под ред. И.В. Яминского. М.: Научный мир, 1997. - 88 с.

178. Козаренко Т.Д. Ионообменная хроматс?графия аминокислот / Т.Д. Козаренко. Новосибирск: Наука,1981. - 160 с.

179. Мазор J1. Методы органического анализа / JI. Мазор. М.: Мир, 1986. - С. 491-493.

180. Золотов Ю.А. Основы аналитической химии: в 2 кн.: учеб. для вузов / Ю.А. Золотов. М.: Высшая шк., 1999. - Кн. 1: Общие вопросы. Методы разделения. - 351 с.у*/