Введение к работе
ЛлтхаяьностьjrjeMj:. Дія развития физической химии ионитов имеет решающее значение выяснение термодинамических характеристик равновесия в реакциях обменного и необменного поглощения вепеств. Особенно необходим термодинамический подход для понимания механизмов взаимодействия сорбата с сорбентом, в частности, взаимодействия ароматических аминокислот с сильно-основнымл анпонитами. Однако, для анионного обмана не разраиО-тапы методы определения термодинамических характеристик поглощения индивидуальнпх ноноп цвиттерлитов и констант их лротоли-за в сорбированном состоянии. Помимо обмзшп-тх реакций, взаимодействие аминокислот с попитами может сопровождаться различными побочными процессами, в частности, сверхэквивалонтной сорбцией и явлением ионообменного изотермического пересыпания. В наибольшей степени подобные эйфекты свойственны ароматическим аминокислотам, имеющим в углеводородном-радикале полярные группы. Однако, оплеаніше а литературе схеми образования в фазе ионитов цепочечных асесцигтоэ молекул аминокислот не объясняют низко" стабильности их в элъатах. Кроме того, нот объяснения тому, что ііоглоцение сорбата попитом идет в виде отдол;>-і:іх молекул, а вытеснение в растьер - в виде нестойк.их комплексов. Сказанное препятствует разработке и' оптимизации эффективных ионообменных способов очиотки и разделения аминокислот из производственных растворов, т.к. ашюнообменпне процессы ле:-::ат в основе большинства методов глубокой очистки аминокислот.
H2rI_J!2fiSLTJI - изучение термодинамических характеристик и механизма поглощения тирозина и триптофана высокоосношиз.га анлонптамп: ионного обмола и необменных взаимодействий в системе. 3 соответствии с поставленной целью, задачами работ;: яэилось: изучение термодинамических характеристик ионообменной составляющей процесса о разработкой метода их вычисления; сценка вклада ионного обменч в поглощение при различных концентрациях сорбата; изучение гидратации в рассматриваемых системах; выявление механизма образования полимолокулярнше ассо-пнатоз аминокислоты в фазе попита.
Научная новизна работы. Предложен механизм поглощения ароматические аминокислот анпониташ, согласно которомі' в ходе сорбции вначале идет связывание сорбата (преимущественно цвит-
терионов и двухзарядннх анионов) кулпночскими силами. Получающиеся ионные пари являются центрами, на которых происходит образование (за счет водородных связз(і) лолимолекуляршвс комл-лексоа, включаючих гидрофильные группы аминокислоты, активнее' группы ионита и молекулы воды. При этом Н-связа у активных групп ионита имеют наименьшую энергию. Б ходе десорбции п первую очередь разрушаются саше слабые связи мелду понятом и гидратннми.комплексами аминокислоты, что вызывает выделение в раствор всего ассоциата. Полученная модель позволяет объяснить механизм образования ассоциатор сорбата в сорбенте и механизм отвлэния ионообменного изотермического пересыщения.
ШіШі^иї@сі1^^1^Щ9іь_рпб_от!!, Изучены термодинсамичоскле характеристики понього обмена, и гидратации в рассматриваемых системах, пригодные для использования в технологических разработках по оптимизации процессов выделения аминокислот ионообменными методами.
Предложены условия получения кристаллов ароматических аминокислот с использованием э:№окта пересыщения на аниоцпто ЛВ-І7-2П. Применение п;Т«Т'зкта пересыщения позволяет получать кристаллические аминокислоты в технологическом процессе, имеющем моньчпе число стадий, чем традиционный ионный обмен. Использование макропористого анпонпта позволяет параллельно с процессом выделения аминокпслг "'н из раствора производить сорбцию красящих веществ м:и<робпологлч"скнх производств, являющихся примесями в полевом продукте.
Результаты, получе.шые при изучении систем амипокислота-ионит, а также методики расчетов были использованы при разработке технологического регламента но внделегаш тирозина из гидрояпзатов отходов пищевого сырья для агропромкомблнгта "Аннинский" (р.п.Анна, Воронежской обл.), а такие при составлении методического пособия "Инфракрасная спектроскопия. Методические указания к спецпрактикуму "Оптические методы анализа" для студентов 4 к." (изд.ВГУ, 1988 г.).
Апробация работы. Результаты работы долояены на У Всесоюзной конференции "Иониты-81" (Воронеж, 1?81); Всесоюзном совещаний "Аминокислоты для сельского хозяйства, пищевой промышленности, здравоохранения и научных исследований" (Фрунзе, 1981); Всесоюзной конференции "Основные направления работы по улучшению качества лекарственных средств" (Харьков, 1983);
I Всесоюзной конференции "Хроматография в биологии и медицине", (Мосньа, 1983); Ш Всесоюзном совещании по аминокислотам"(Ереван, 1984); УІ Всесоюзной конференции "Применение ионообменных материалов в промышленности и аналитической химии" (Воронеж, 1936); межвузовской конференции молодых ученых (Воронеж, 1987); ІУ Всесоюзной конференции "Аминокислоты для сельского хозяйства, пищевой промышленности, медицины и научных исследований" (Зревал, 1988); Всесоюзной конференции "Азотсодержащие полиэлектролиты (синтез, свойства, применение)" (Свердловск, 1989); годичных научных сессиях Воронежского госуниверситета с IS8I по 1990 г.г.
Исследования проведены в соответствии с координационными
планами НИР АН СССР по проблема "Хроматография. Электрофорез". темам 2.15.II.2.4 - "Совершенствование технологии деминерализации свеклосахарных растворов, глюкозних сиропов, пищевых кислот и аминокислот с помощью ионообменных материалов" (1981-85), 2.15.II.4 - "Разработка сорбционннх способов выделения аминокислот и пептидов из микробиологического сырья и гидроли-затов" (IS8G-90).
На защиту вччоситоя I. Полученные термодинамические характеристики процесса поглощения тирозина и триптофана высого-основнш.ш анионигами.
-
Представления об особенностях равновесия в изучаемых системах. При малых концентрациях связывание цвпттелптов обусловлено пон-иочнимн силами, а при больших - дилоль-диполь-iiwa взаимодействиям!!.
-
Механизм образования шдратннх комплексов аминокисло-та-вода-аі.'.нноклслота в ;Тазэ полита и ионообменного изотермического пересыщения.
Публикации. Материал диссертации изложен в 17 работах.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав с виводами, общих выводов и списка литературы чз 236 наименований. Работа содержит 34 рисунка" , 26 таблиц и изложена на IG5 страницах машинописного текста. Помимо этого работа имеет два приложения.
