Выделение свободных аминокислот и получение их производных методом электродиализа тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.10 ВАК РФ

Ордена Дружбы народов

Акедемия наук Республики Таджикистан Институт химии им. В. И. Никитина

На правах рукописи

БОГЕР Александр Михайлович

ВЫДЕЛЕНИЕ СВОБОДНЫХ АМИНОКИСЛОТ И ПОЛУЧЕНИЕ ИХ ПРОИЗВОДНЫХ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗА

02.00.10 Биоорганическая химия, химия природных и физиологически активных веществ

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

-Душанбе- 1991

ОРДЕНА. ДРУЖБЫ НАРОДОВ АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ИНСТИТУТ ХИМИИ ИМ.В.И. НИКИТИНА

На правах рукописи

БОГЕР АЛЕКСАНДР МИХАЙЛОВИЧ

ВЫДЕЛЕНИЕ СВОБОДНЫХ АМИНОКИСЛОТ И ПОЛУЧЕНИЕ ИХ ПРОИЗВОДНЫХ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОДОАЛИЗА

02.00.10 Биоорганическая химия, химия природных и физиологически активных веществ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Душанбе 1991

Работа выполнена в Институте органической химии Академии наук Республики Кыргызстан

Научный руководитель:

кандидат химических наук, старший научный сотрудник Т.И.Стручалина

Научный консультант:

профессор, доктор химических наук В.В.Котов •

Официальные оппоненты:

доктор химических наук В.К.Буриченко

кандидат химических наук М.А.Шерова

Ведущая организация: Институт химии Академии наук

Казахской ССР

Защита состоится 1991 г. в // час

на заседании' специализированного ученого совета К 0(3.02.01 в Институте химий им.В.И.Никитина Академии наук Республики Таджикистан по адресу: 734063, г.Душанбе, ул. Айни. 299

Аатореферат разослан

»/£"■ ¿СоЯ^/ь3 1991г.

Ученый секретарь специализированного совета

кандидат химических наук .^¿¿уо-— Г.С.Санюкович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Аминокислоты находят широкое применение в медицине, пищевой промышленности и сельском хозяйстве. В настоящее время проявляется большой интерес к использованию чистых аминокислот и их производных в фармацевтической промышленности. Однако -имеющийся опыт по выделению алирогенных аминокислот из культураль-ных жидкостей и природных объектов показывает, что значительная .часть их теряется в процессе выделения и очистки, а метода получения их производных многостадийны и требуют больших затрат реакти-"вов. В связи с этим поиск новых методов выделения и получения апи-рогешшх аминокислот и их производных имеет теоретическое и практическое значение.

Одним из подходов к решению данной проблемы является использование мембранных процессов. Мембранные методы в отличие от известных, экономически и экологически более целесообразны. Для разделения и очистки растворов аминокислот наиболее селективным является электродиализ с использованием ионообменных мембран. Хотя этот метод уже около четырех десятилетий привлекает внимание исследователей, тем не менее работы по электродиализу аминокислот немногочяс-лены и не являются систематическими. Большинство работ посвящено изучению переноса аминокислот через ионообменные мембраны, незначительное число работ - применению электродиализа для очистки и выделения аминокислот и практически нет работ по получению их производных с использованием ионообменных мембран.

Юли и задачи исследования. Основной целью диссертационной работы является изучение возможности применения метода электродиализа с ионообменными мембранами для выделения аминокислот и получения их производных.

Для решения исследуемой проблемы поставлены следующие задачи:

I. Разработать способ получения гидрата бетаина и его производных из хлоргидрата бетаина, ь-глутаминовой кислоты из ее хлоргидрата используя метод электродиализа.

II. Выделить данным методом апирогенный ъ-лейцин из полупродуктов

его микробиологического синтеза.

III. Используя электродиализ.получить биологически активные продукты на основе аминокислот, выделенных из солянокислых растворов от перекристаллизации технического осадка 1-изолейцина.

IV.Изучить возможности использования отходов микробиологического производства аминокислот в качестве кормовых добавок.

V. На основе полученных результатов спроекттфовать и создать модифицированную электромембранную установку для выделения свободных аминокислот на базе промышленного аппарата ЭДУ-400.

Научная новизна работы. Разработан способ получения бетаина и ь-глутаминовой кислоты из их хлоргидратов с использованием электродиализа.

■ Решена задача получения солей бетаина электродиализным методом, при потерях бетаина не более 2%.

На основе метода электродиализа предложен способ выделения апирогенного Ь-лейцина из его технического осадка и получения биологически активных препаратов из маточного раствора от солянокислой перекристаллизации ъ-изолейцина.

Разработан методологический подход к созданию промышленной электродиализной установки для очистки"аминокислот и бетаина.

Практическая ценность работы. Написаны лабораторные технологические регламенты выделения ь-лейцина из технического осадка и получения аминокислот из солянокислого раствора, полученного при перекристаллизации х-изолейцина.

Оформлены лабораторные методики получения кормовьй добавки "Новил" и получения бетаина.

На Фрунзенском заводе антибиотиков создан опытно-промышленный трехходовой электродиализный аппарат для извлечения аминокислот из солянокислых растворов.

Научные предложения по получению кормовых добавок на основе маточных растворов аминокислот и электродиализ для извлечения аминокислот из их солянокислых растворов нашли применение в производстве и сельском хозяйстве по Республиканским планам внедрения.

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на Международном у Дунайском симпозиуме по хроматографии (Ялта, 1985), VI Всесоюзной конференции "Применение ионообменных материа-

лов в промышленности и аналитической химии" (Воронеж, 1986), Межреспубликанских конференциях молодых ученых (Фрунзе, 1986, 1987), VI Всесоюзном съезде фармакологов (Ташкент, 1988), п Всесоюзной конференции "Аминокислоты для сельского хозяйства .пищевой промышленности и научных исследований" (Ереван, 1988), I Всесоюзной школе - семинаре -молодых ученых- и специалистов "Мембранные процессы разделения жидких смесей" (Юрмала, 1989), Республиканской научно-технической конференции "Охрана и рациональное использование водных' ресурсов, атмосферного бассейна и отходов производства" (Фрунзе,1991).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 работ.

Структура и объем диссертации.Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, списка цитируемой литературы и приложения. Работа изложена на 117 странице машинописного текста, содержит .27 рисунков и 16 таблиц. Список цитируемой литературы включает 154 наименования.

Во введении сформулированы цели и задачи исследования.

В первой главе.являющейся литературным обзором, рассмотрены метода выделения и очистки аминокислот, их взаимодействия с ионообменными материалами,особенности электродиализа с ионообменными мембранами как"перспективного метода выделения аминокислот и получения их производных.

Во второй главе представлены объекты исследования и изложены экспериментальные методы, используемые в работе. ■

Третья глава посвящена изложению результатов и их обсуждению.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Получение гидрата бетаина и глутаминовой кислоты из их хлоргидратов.

Анализ литературных данных показал, что методы химического синтеза аминокислот и извлечение их из природного сырья основаны на выделении продуктов в виде хлоргидратов.

Использование хлоргидрата бетаина в качестве исходного сырья для получения гидрата связано с необходимостью его нейтрализации и

экстракционной очистки,, что приводит к расходу большого количества реагентов и.выходу продукта не более 50-70&.

Для сокращения'количества стадий при получении чистых аминокислот и исключения использования органических растворителей нами применен безреагентЕый мембранный-метод - электродиализ. Использованы анионообменные мембраны МА-40 и катионообменные мембраны МК-40. Выбор рациональной схемы электродиализа проводился с использованием семисекционных аппаратов двух типов: а) с чередующимися ка-тионообменными и анионообменныш мембранами, б) с расположением исходного раствора между двумя анионообменныш мембранами. В первом случае обеспечивается процесс обессоливания - миграция катионов через катионообменную мембрану к катоду и анионов через анио-нообменную мембрану к аноду (рис.1 а). Во втором случае реализуется так называемый процесс непрерывного ионного обмена - замена одних 'ионов на другие (рис.) б).

При работе по первой схеме (рис. 1а) основной процесс проходил в центральной секции 4. Лод действием градиента электрического потенциала ионы хлора через анионообмеяную мембрану мигрировали в сторону анода, а ионы водорода - через катионообменную -в сторону катода, в результате чего исходный раствор хлоргидрата бетаина освобождался от соляной кислоты с образованием гидрата бетаина. Во втором случае (рис. 16) основной процесс осуществлялся в. секциях 3,4,5. Секция 4 заполнялась исходным раствором хлоргидрата бетаина, секция обессоливания 5 - раствором гидроксида натрия, а секция концентрирования 3 - водой. При электродиализе юны хлора мигрировали через ашюнообменную мембрану в секцию 3, а гидроксид-ионы из секции 5 переносились в секцию 4, где нейтрализовали ионы водорода. По числу секций4, участвующих в основном процессе, подобные аппараты могут быть определены как трехсекционные.

На рис. 2 показаны характеристики процесса электродиализа раствора хлоргидрата бетаина в зависимости от безразмерного количества электричества, представляющего собой отношение израсходованного количества электричества к рассчитанному по закону Фара-дея, при условии полного удаления хлороводородной кислоты. С увеличением безразмерного количества электричества в случае процесса обессоливания и непрерывного ионного обмена снижается выход по то-

ку (кривые 1,5) и концентрация соляной кислоты (кривые 3,5), что ведет к увеличению рН исходного раствора (кривые 4,7). Сопоставле-

А К А К А К

-' Дп Н,0 н* - нго

+ — Ао _

- С1~

* КаС* - — Ко^ -

1 2 3 4 5 6 7

а

А К А А К К

+ - Агч Н20 - С1~ Ве^ - Дп с*"*

Ка1+ • Ка^ —

1 2 3 4 5.6 7

б

Рис.1. Схема расположения мембран в семикамерном аппарате а-по принципу обессоливания, б-по принципу непрерывного ионного обмена. 1-7-камеры; А,К-анионообменные и катнонообмекные мембраны.

ни© данных показывает, что проведение процесса в режиме непрерывного ионного обмена повышает эффективность превращения хлоргидрата бетаина в гидрат по сравнению с режимом обессоливания. Это выражено в больших выходах по току, в меньшей остаточной концентрации соляной кислоты и более высоких значениях рН при равном расходе электричества.

При этом вплоть до 0=1 бетаин из исходного раствора через мембраны не переносится, в то время как при работе в режиме обессоли-вания он переносится через катионообмешую мембрану (кривая 2) и его потери достигают 15%. Отсутствие переноса бетаина в режиме непрерывного ионного обмена объясняется влиянием анионообменных мембран как барьеров, препятствующих его диффузии,вследствие преобладания катионной функции в молекуле бетаина, содержащей четвертичный атом азота. Дальнейшие исследования проводили только в режиме непрерывного ионного обмена.

Рис.2.. Зависимость . чисел переноса (-¡Г) С1~ (1,5) и бетаина "(2),' относительного содержания

кислоты. (С/С0) раствора секции безразмерного

(3,6) и рН 4 (4,7) от количества

электричества (0) при

электродиализе хлоргидрата

бетаина с концентрацией 0,1 кмоль/м3. 1-4 - обессоливаниэ; 5-7 - непрерывный ионный обмен.

Изучено влияние плотности тока на продолжительность процесса и выход гидрата бетаина (рис.3). Установлено, что с повышением плотности тока выход бетаина снижается.Однако общее время процесса при этом сокращается , что способствует интенсификации процесса. Повышение плотности тока приводит также к снижению выхода по току ионов хлора и степени чистоты продукта (рис.4).Уменьшение выхода

по току ионов хлора можно объяснить превышением предельной плотности тока и возникновением концентрационных потоков гидроксильных ионов, образующихся в результате дополнительной диссоциации воды на границе раствор - анионообменная мембрана.

Конверсия хлоргидрата бетаина в гидрат бетаина с использованием метода электродиализа была изучена при различных начальных концентрациях хлоргидрата бетаина. Установлено,, что с увеличением концентрации -повышается выход конечного продукта. При этом увели-

38 9В М 91 30

г/. 80

73

72

6В

64

10

15 20 25 Зй .

25

Рис.3. Зависимость выхода гидрата бетаина В (%) (1) и продолжительности процесса (ч) (2) от плотности тока (1).

Рис.4. Зависимость выхода по току ионов хлора (%) (1) и степени деминерализации - исходного раствора и {%) (2) от плотности 1 (мА/см2)* при концентрации исходного раствора хлоргидрата бетаина ' 0,1

гз

кмоль/м .

7

чекие концентрации до 2 кмоль/м3 приводит к относительно небольшим

потерям бетаина (рис.5).

Попытка упростить процесс проведения электродаализа в двухсекционном аппарате, секции которого разделены анионообмекной мембранной, а источником нейтрализующих ионов является катодная реакция разложения воды, показала, что превышение степени удаления ионов хлора более чем на 90% вызывает резкое снижение выхода гидрата бетаина. Причиной этого может служить разложение бетаина в щелочной среде катодной секции, что Подтверждается образованием на катоде темно-коричневого осадка и окрашиванием раствора в желтый цвет.

Рис.5. Зависимость степени 4£удаления ионов хлора Щ%) (1) и ^потерь бетаина (Р) (2) от ' концентрации исходного раствора 4#хлоргидрата бетаина (С).

0,25 0,50 0,15 1,0 1,25 Ш /,75 2.(1 С.лмш/м*

Таким образом установлена возможность эффективного получения гидрата бетаина из его хлоргидрата методом 'электродаализа, где исходный раствор ограничен анионообмешыш мембранами (непрерывный ■ ионный обмен) (рис.1б). Степень конверсии хлоргидрата бетаина в гидрат бетаина может превышать 99%. Причем при проведении процесса электродиализа при плотности тока 10-15 мА/см2, концентрации хлоргидрата бетаина 2 кмоль/м3 (растьор близок к насыщенному) и комнатной температуре потери бетаина не превышают 1,5%. Анализ данных конверсии хлоргидрата бетаина в гидрат этим методом показал, что химическое уравнение реакции выглядит следующим образом:

+ _ + ОК" .

^сн^дТ - сз^соо гнс! _ [(сНз)3г - ш^соо г^о (1)

Исследование процесса электромембранного получения гидрата бетаина ез его хлоргидрата позволило предположить возможность реализации данного процесса для получения свободных аминокислот из их кислых форм. По сравнению с бегаилом, который не имеет изоэлоктри-ческой точки, заряд аминокислот зависит от значения рН. Нами в качестве следующего объекта исследования была использована глутами-новая кислота, так как она имеет низкое значение изоэлектрической точки р1 = 3,22 и в промышленности ее получают через хлоргидрат.

Изучение зависимости выхода по току от количества электричест-? ва при электродиализе раствора глутаминовой кислоты показало, что ее перенос через мембрану, определяющий потери, в отличие от бетаина (рис.2) начинается практически с самого начала проведения процесса электродаадаза (рис.6), что связано с возможностью существования в растворе анионной формы аминокислоты с' довольно высоким значением константы диссоциации (рК = 6,46 " 1СГ^). В связи с этим потери глутаминовой кислоты составляют 17%. Тем не менее эта величина значительно ниже, чем по известному реагентному методу (до 40"), а проведение процесса до 80Ж-ного удаления ионов хлора и ис-

Рис.6. Зависимость потерь глутаминовой кислоты Р(%) от безразмерного количества электричества (0) при плотности тока 25' мА/см2 и концентрации 0,8М.

«2 1.1 0.6 ИЛ К и « пользование раствора после отделения кристаллов глутаминовой кис-

лоты для растворения очередной партии хлоргадрата снижает потери до 5£.

Чистота выделенных методом электродиализа гидрата бетаина и глутаминовой кислоты подтверждена хроматографически методом (ТСХ и на аминокислотном анализаторе (ААА-339М)), температурой плавления и углом удельного вращения.

Получение солей бетаина с использованием метода электродиализа.

Соли бетаина (глутамат, пирролидонкарбоксилат, цитрат), благодаря их липотропным свойствам, используются, в качестве гепатрспных и антисклеротических средств для лечения алкоголизма, психических расстройств и депрессий. Для получения этих соединений используется гидрат бетаина.

Наш .изучена возможность получения солей бетаина непосредственно из'.его хлоргадрата без проведения дополнительных процессов удаления- других продуктов ре акций. ■

Исследования проводили в электродиализаторе, принципиальная схема.которого показана на рис.16. Раствор хлоргадрата бетаина помещали в камеру 4, ограниченную анионообменными мембранами, в камеру 5.помещали раствор глутамата натрия или пирролидонкарбоновой кислоты, или цитрата натрия. При электродиализе реализовывался так называемый принцип непрерывного ионного обмена. Ионы хлора мигри ровали через анионообменную мембрану из камеры 4 в камеру 5, а анионы кислот переходили из камеры 5 в камеру 4, где образовывали соли бетаина.

Анализ количественного соотношения между бетаином и кислотными остатками позволяет записать химическое уравнение для данного процесса следующим образом:

п[(СН3)3М+-СН2С00"]-НС1 --п[(СН3)3Ы+-СН3С00Н5 Н(1_3) (2)

где й1-_00С-(СН2)2-СН-С00~ ; -

»

0=С ^ , СН-СОО" N

С1^-СОО~ Я

Н3 - ОН-^-СОО"

¿Нз-СОО"

п = 1 для пирролидонкарбоксилата;п = 2 для глутамата бетаина; п = 3 для цитрата бетаина.

Структура получении солей бетаина подтвервдена. ЯМР-спектроскопией.Так, в ,3С - ЯМР - спектре пирролидонкарбоксилата бетаина обнаружены сигналы с химическим сдвигом (м.д.), соответствующие: 178,8 - С=0, 174,5 - С^-,165,7 - С=°он, 62,8 - СН^бет), 45,6 - СНд, 26,3 - СН^, 21,6 - С!Н2// в цитрате бетаина; 170,9 -С^°он, 165,7 - 70.3 - С-ОН, 62,8 - СН^бет), 40,2 -

СНз(цитр),. 45,6 - СНд.

Полученные соединения были проверены на токсичность. На основании испытаний на белых крысах установлено, что полученные соединения являются нетоксичными и относятся к ТУ классу опасности.

Выделение алирогенного ь-лейцина из технического осадка.

Для получения хроматографически однородного алирогенного ь-лейцина из его технического осадка, полученного в процессе микробиологического синтеза, содержащего 88-95" основного, вещества, использовали семикамеркый электродиализный аппарат, работающий в режиме непрерывного ионного обмена(рис.16).

Экспериментально ус^ановленно, что при проведении процесса при температуре 50-60°С оптимальной концентрацией является 4,5 г технического осадка на 100 мл 0,4М раствора соляной кислоты (насыщенный раствор). При более низкой температуре происходит кристаллизация лейцина непосредственно в камере аппарата, а более высокая температура отрицательно влияет как на физико-химические, так и на

механические свойства мембран.

На рис.7 показаны зависимости выхода по току ионов хлора (определяющего эффективность процесса ) и степени их удаления от плотности тока.

Из рисунка видно, что при повышении плотности тока показатели процесса ухудшается, что можно объяснить переносом гкдроксид-ионов, образующихся в результате диссоциации воды на границе мембрана-раствор, и миграцией лейцина, частично в качестве коионов и в качестве противоионов при приближении к значению рН, равному 5,9 (изоэлектрическая точка).

"%'Л .

30 SO 76 72 65 6t

WO 99 38 37 36

5 10

15 20 25 30 ¿(/¡А/см*)

Рис. 7. Зависимость выхода по току (1) и степени удаления (2) ионов хлора от плотности тока при температуре 50 °С и концентрации исходного раствора 4.5Г/100 мл 0,4M HCl.

С целью уменьшения потерь лейцина для растворения последующей партии технического" осадка был использован фильтрат после отделения кристаллов аминокислоты от предыдущего процесса с предварительным подкисдением.

Установлений также, что состав осадка от различных партий промышленного производства ъ-лейцина практически не влияет на выход лейцина, отнесенного к содержанию его в образце (табл.1 ). .

Чистота и индивидуальность полученного Ь - лейцина проверялась' хроматографическим методом, углом удельного вращения и испытанием на Шфогенность путем введения 2% раствора в вену крыс из расчета 10 мл/кг. Данные показали, что выделенный с помощью метода элект-родаализа ь-лейцин является апирогенным.

Таблица 1

Зависимость выхода Ь-лейцина от содержания его в техническом осадке

Содержание Выход Ь- -лейшяа (%)

ь-лейцина в без возврата маточника с возвратом маточника

осалке (%) от кристаллизации от кристаллизации

88,2 63,1 91,6

90,1 63,4 92,0

90,6 63,4 91,9

94,8 63,2 92,0

Получение биологически активных препаратов, содержащих аминокислоты из отходов микробиологического синтеза 1-изолейцина.

Известные метода очистки Ь-изолеЙцина от примесей основаны на применении солянокислой перекристаллизации. Сопутствующие аминокислоты и часть изолейцина остаются в маточном растворе, а хлор-гидрат изолейцина за счет плохой его растворимости в соляной кислоте выпадает в осадок. Анализ аминокислотного состава показал, что в маточном растворе от солянокислой перекристаллизации технического осадка ь-изолейцина. содержится 200-220 г/л соляной кислоты, 55-110 г/л изолейцина, 9-15 г/л норвалина и метионина.0,2-2,0 г/л лейцина, следа норлейцина,лейцина. и лизина. Извлечение аминокислот на катионите КУ-2-8 не дало положительного результата, поскольку они обнаруживались уже в первых порциях элюата. С целью извлечения аминокислот из солянокислого раствора нами был использован метод электродиализа с ионообменными мембранами.

На рисунках 8 и 9 показаны зависимости выхода по току ионов хлора и степени удаления соляной кислоты при различных плотностях тока и концентрациях исходного раствора.

Анализ данных, приведенных на рисунках 8 и 9 показал, что увеличение плотности тока и снижение концентрации раствора приводит к ухудшению эффективности процесса. Однако варьированием плотностью

5 10 1$ 20 25 ф.Цж2)

Рис. 8. Зависимость выхода по току (%) ионов хлора от плотности тока г (мА/см2) при концентрациях исходного раствора С (кмоль/м3): 1-1,10; 2-0,54; 3-0,28; 4-0,14.

Рис. 9. Зависимость степени удаления соляной кислоты й (%) от плотности тока при концентрациях С (кмоль/м3): 1-0,14; 2-0,28; 3-0,54.

тока, исходной концентрацией и температурой можно практически полностью удалить соляную кислоту из маточника. Потери аминокислот при использовании данного метода не превышают 2%, а ионы хлора в виде хлорида может быть возвращен в технологический цикл на стадию ферментации или приготовления вспомогательных растворов (в секциях 2 и 6).Полученная по данной методике смесь аминокислот была испытана на острую токсичность. Результаты исследования показали, что эта смесь относится к группе малотоксичных веществ, т.е. к IV группе опасности. Гистоморфолсгическими исследованиями установлено, что она не способствует изменениям в органах и тканях, животных.

С целью увеличения срока хранения данной смеси был получен порошкообразный препарат с целлюлозным наполнителем. Для этого отходы целлюлозы при производстве бинтов гидролизовали этим маточником с последующей обработкой в.электродиализном аппарате. После упаривания получали светлокоричневый порошок "Новил", характеристика которого приведена в таблице 2.

Таблица 2.

Характеристика продукта "Ноеил".

Наименования показателей

Показатели

Внешний вид

Содержание аминокислот, г/г продукта

Порошок светло-коричневого цвета 0,25-0,5 (изолейцина - 80-90%,

норвалина и метионина - 8-12%, лейцина - 0,5-2% )

Создание пилотной промышленной электродиализной установки для выделения аминокислот из их солевых форм.

Полученные данные то выделению аминокислот и получению их производных в лабораторной электродиализной установке, работающей по

принципу непрерывного ионного обмена (рис. 16), легли в основу создания пилотной промышленной установки.

За основу была взята промышленная опреснительная электродиализная установка ЭДУ-400, в которую дополнительно была введена гидравлическая схема, включающая емкость для раствора аминокислот, насос, манометр и ротаметр (рисунок 10). Изготовленные лабиринтные прокладки и так называемые перекидочные камеры позволили ввести дополнительный шток в пакет мембран электродиализной установки, не меняя при этом электродных камер и плит.

Рис. 10. Схема модифицированной электродиализной установки, внедренной,на Фрунзенском заводе антибиотикоь

. Результаты проведенной работы могут служить основой для серийного выпуска трехходовых электродиализных установок на базе ЗДУ-400.

ВЫВОДЫ

1. Разработан способ получения гидрата бетаина и Ir-глутаминовой кислоты из их хлоргидратсв методом электродиализа. Наилучшие результаты получены в электродиализной установке, где основной процесс проходит в трехсекциснном элементе аппарата со следующим расположением мембран: катионообменная мембрана - камера концентрирования - анионообменная мембрана - камера с исходным раствором - анионообменная мембрана - камеиа с раствором гидрскси-да натрия при плотности тока 10-15 мА/см^, концентрации 2 кмоль /м^ и комнатной температуре.

2. Показано, что органические.соли бетаина могут быть получены непосредственно из его хлоргидрата электромембранным методом в одну стадию при его потерях не более 2%.

3. Метод электродиализа предложен .для выделения хромагсграфи-чески однородного апирогенного ь-лейщша из его технического осадка. Оптимальными параметрами проведения электромембранного процесса являются: температура 50-60°С, плотность тока 20-25 мА/см", концентрация 4,5 г/100мл 0,5Н раствора HCl Показано, что состав тех-, нического осадка, полученного от различных партий промышленного производства L-лейцина методом микробиологического синтеза практически не влияет на выход лейцина.

4 Определены оптимальные условия электромембранного извлечения аминокислот из маточного раствора от солянокислой перекристаллизации технического осадка ь-изолейцша с целью получения на их основе биологически активных препаратов ("Навил").На .оснозе биологических исследований охарактеризованы токсичность (ДЦ 10q > 1500 мг/кг) и пирогенность. Установлено, что длительное применение данных препаратов не вызывает изменений в картине периферической крови, в органах и тканях животных, способствует увеличению массы животных.

5. Установлено, что маточные растворы лейцина и изолейшша, как отходы аминокислотного производства можно использовать в качестве аминокислотных добавок к кормам животных с экономическим эффектом 190 тыс. рублей на 100 тыс. голов.

6. На Фрунзенском заводе антибиотиков внедрена эксперименталь-

но-промышлешая электродиализная установка для извлечения аминокислот из солянокислых растворов.

В заключение автор выражает благодарность научному консультанту, доктору химических наук.профессору Котову В.В. sa ценные рекомендации и помощь в работе, кандидату химических наук Шишлянникову Л.А. за полезные советы при создании экспериментальной электродка-лизной установки со специальным расположением мембран, сотрудникам Фрунзенского завода антибиотиков - главному инженеру Нефедову А.Г. и начальнику опытно-промышленной установки по производству аминокислот Незнанову А.Г. "за творческое участие во внедрении научных разработок.

Основные результаты диссертационной работы изложены в следующих публикациях,

1. Struchalina T.I., Kutkina O.P., Bogher A.M. Determination of treonine, triptophan, . lysine and glutamic acid by chromatographic) methods //Abstracts V Danube symposium on chromatography. li.-1985.-P. 88-89.

2. Богер A. M. Ионообменная деминерализация растворов лицина

//Тр.VIII Медаеспубликанской конференции молодых ученых. Фрунзе.-1986.-С.165-166.

3. Стручалина Т.И.,Богер А.М.,_ Вернер Э.С.Деренский A.M. Приме." нение ионообменных материалов для извлечения аминокислот из

маточных растворов перекристаллизации изолейцина. //Тр. VI Всесоюзной конференции по применению ионообменных материалов в промышленности и аналитической. химии. Воронеж.-1986.-Ч.2.-С.61-62. ' '

4. Богер A.M., Шелепова Т.П. Исследование миграции ионов хлора-и аминокислот через мембрану. МА-40. //Тр. тх Межреспубликанской конференции молодых ученых. Фрунзе.-1988.-С.148.

5. Стручалина Т.И., Богер A.M. Дотов В.В..Нефедов А.Г. .Незнанов А.Г., Вернер Э.С.Деренский A.M., Мурадян А.Г. Выделение аминокислот из солевых форм электродиализом с иониговами мембранами //Тр. IV Всесоюзной конференции "Аминокислоты для сель-

ского хозяйства, пищевой промышленности и научных исследований." Ереван.-1988.-С.133-134.

6. Стручалина Т.И., Каниметов Т., Инанова B.C., Ярцеь Н.М., Богер A.M. О биологических свойствах препаратов, получаемых из отходов аминокислотного производства //Тр. VI Всесоюзного съезда фармакологов. Ташкент.-1988.-С.395.

7. Богер A.M., Стручалина Т.Н., Котов В.В. Конверсия бетаина из солянокислых солей электродиализом с ионитовыми мембранами. //Известия АН Нирг.ССР. Cep.xzM.-1989.-N 4.-С.20-25.

8. Богер А..4. Исследования возможности применения электро диализ а для получения чистых аминокислот //Тр. I Всесоюзной школы-симпозиума молодых ученых и специалистов по мембранным процессам разделения жидких смесей. Рига.-19В9.-С.157.

9. Богер A.M., Куткина О.П., Котов В.В., Иванова B.C., Ярцев Н.М. Разделение компонентов изолейцикового маточника с применением ионообменного материала //Продукты комплексной переработки отходов аминокислотного производства и пути их реализации. Фрунзе.-1990.-С.65-74.

10. Котов В.В., Емельянов Д.Е.Дарьянов E.H.,Богер A.M. Выделение глутамшовой кислоты из ее хлоргидрата методом электродиализа //Деп. в ОНИИТЗХИМ 19.04.90, N 313 ХН 90, Чэркасы.

11. Стручалина Т.Н., Алтымышев A.A., Вернер О.С., Иванова B.C., Богер A.M. и др. Перспективы использования отходов аминокислотного производства микробиологическим способом //Тр. Республиканской научно-технической конференции "Охрана и рациональное использование водных ресурсов,, атмосферного бассейна и отходов производства. Фрунзе.-1991.-С.169-170.