Введение к работе
' Актуальность работы. Расширяющиеся потребности в препаратах ряда биологически активных веществ, в частности, незаменимой аминокислоты /-лизина и рибофлавина (витамина Bg), используемых как в животноводстве, растениеводстве, так и в пищевых и медицинских целях, требуют совершенствования процессов их выделения. Использование перспективного способа получения указанных продуктов микробиологическим-.- синтез ом определяет необходимость-разработки методов их извлечения из такой сложной композиции, какой является культуральная жидкость соответствующих промышленных продуцентов. В связи с этим актуален поиск более эффективных способов выделения указанных веществ на 'базе сорбшокных процессов.
Разработка новой интенсивной технологии культивирования продуцента лизина на основе ацетатного процесса (ВНИИГенетики, г.Москва') сопряжена с необходимостью изучения равновесных, кинетических и динамических закономерностей ионообменной сорбши аминокислоты на катионитах из нового вида объектов. В то же время процесс сорбции на обычно используемых катионитах в целом характеризуется значительной длительностью, что требует его интенсификации.
Известные способы извлечения рибофлавина из микробиологических объектов ориентированы на низкую растворимость витамина В в водной фазе. Б связи с этим его выделение сопряжено со значительными колебаниями качества очищенного препарата и эффективности процессов.. Поэтому актуально создание способа сорбции рибофлавина из объектов микробиологического синтеза, отличающегося стабильностью эффективности выделения с получением конечного продукта с содержанием витамина Bg на уровне лучших мировых образцов(концерн BASF выпускает кормовой препарат с содержанием рибофлавина 80%).
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является изучение закономерностей сорбционного выделения лизина и рибофлавина из объектов микробиологического синтеза. При выполнении работы решались следующие задачи:
.1. Изучались равновесие, кинетика и динамика процессов ионообменной сорбши и десорбции лизина из ацетатных- объектов на катионитах.
-
Проводилась интенсификация ионообменного выделения аминокислоты.
-
Разрабатывались и изучались процессы сорбции и десорбции
рибоїйлавина. Исследовались равновесные и динамические закономерности сорбционного извлечения витамина Бр из микробиологических объектов.
Разрабатывались новые сорбционные способы выделения лизина и рибофлавина в виде очищенных продуктов.
Научная новизна. Детально изучены закономерности сорбции, десорбции лизина на катионите КУ-2х8 из новых ацетатных объектов, что позволило прогнозировать процесс извлечения-аминокислоты.Впервые проведено сравнительное исследование кинетических и динамических закономерностей ионного обмена лизина на традиционном катионите и его модифицированной форме. Оптимизирован состав модифицированного катионита типа "диспергель", который дал возмож -ность значительно повысить скорость фильтрации при сорбции, десорбции без снижения эффективности процессов. Впервые разработан сорбционный способ количественного извлечения рибофлавина из микробиологических объектов, полученных'на разных источниках сырья и с широким разбросом его содержания. Оптимизированы условия нового метода сорбции витамина Bg из нативных растворов - по рН, геометрическим соотношениям катионита и колонки, температуре процесса,-скорости фильтрации, нагрузке на катионит по'пелевому веществу. Показано, что сорбция молекулы рибофлавина протекает по механизму хемосорбции.
Практическая ценность работы. Изучение закономерностей ионообменного извлечения лизина из ацетатных объектов позволило науч-но-обосноЕанно подойти к разработке альтернативного метода получения очищенного препарата с содержанием аминокислоты более 95 %. Способ отличается высокой воспроизводимостью при одновременном сокращении стадий процесса. Впервые созданный сорбционный процесс извлечения рибофлавина из микробиологических объектов обеспечил возможность разработки и испытания способа получения очищенного препарата витамина Bg с содержанием целевого вещества не менее 80 %. Данный способ характеризуется стабильным воспроизведением и выделением продукта в виде очищенного препарата из объектов с широким диапазоном исходных концентраций целевого вещества вплоть до.стоков.
Автор защищает: совокупность результатов исследований равновесных, кинетических и динамических закономерностей ионообменного извлечения лизина из ацетатных объектов; возможность интенсификации процессов сорбции и десорбции аминокислоты; результаты по ра-
зработке, изучению и оптимизации условий сорбции рибофлавина из микробиологических объектов и его количественной десорбции.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на итоговых научно-практических конвенциях ПО "Прогресс" ( г. Степногорск , 1991); на 3-ем Всесоюзном семинаре "Актуальные направления в технологии получения антибиотиков и других биологически активных соединений микробного происхсядения" (г.Степногорск, 1991); Мелвду-народной научно-практической конференции "Перспективы развития производства биопрепаратов для медицины и сельского хозяйства"(г. Степногорск, 1995).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано II работ.
Объем и структура диссертации. Работа изложена на 156 страницах машинописного текста, иллюстрирована 24 рисунками и 37 таблицами. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуздения результатов исследований, заключения, выводов, списка использованной литературы, включающего 175 наименований, и приложения.