电析吸附法提取动物毛中精氨酸和赖氨酸工艺_黄玉秀

来稿日期:1998-09-07黄玉秀,女,1938年生,教授,研究生指导教师;主要研究方向:生物电化学和分析化学.电析吸附法提取动物毛中精氨酸和赖氨酸工艺黄玉秀刘静林伦民(华南理工大学应用化学系广州510641)摘要应用电析吸附法,将混合氨基酸溶解于5%Na2SO4溶液体系中,调节pH=3.0,将其置于膜面积为400cm2的电析池中,接通电源,施加3A/㎡电流强度形成的电场,经24h电析,使酸性氨基酸向阳极运动,碱性氨基酸向阴极运动,中性氨基酸仍停留在淡化池中.碱性氨基酸和酸性氨基酸的迁移率均达到90%以上.然后将碱性氨基酸通过活性炭处理,有95%以上的精氨酸被吸附,而赖氨酸不被吸附,达到分离与纯化之目的.关键词电析;吸附;氨基酸中图资料分类号TQ151.52各种动物毛一般均含有十七种单质氨基酸,其蛋白质总量大致均在70%～80%之间,目前除了提取胱氨酸工艺较成功外,对于其它种单质氨基酸的提取工艺均停留在研究阶段.本文提出应用电析吸附法[1],通过pH值的理论计算方法[2],将其分成酸性、中性和碱性三大类,然后应用活性炭吸附[3],把精氨酸和赖氨酸这两种性质极为相似的碱性氨基酸进一步予以分离与纯化.同时再经pH值的理论计算,所得到的一系列数据,然后通过实验证明,在混合氨基酸水溶液中,在pH=3～5之间,精氨酸和赖氨酸这两种碱性氨基酸,其所含的有效正电荷数-〔+〕均在98%～99.99%之间,便可通过离子交换膜与中性和碱性两组氨基酸分离,得到的便是精氨酸和赖氨酸的混合物,然后通过活性炭对精氨酸进行吸附,而赖氨酸不被吸附.精氨酸收得率达到0.40%～4.00%,纯度为95.00%.该工艺利用各种动物毛中所含的天然蛋白质为原料,综合开发出各种单质氨基酸系列产品,对振兴农业经济具有一定的经济价值.1实验部分(1)主要原料:人发及各种动物毛;(2)主要设备:搪玻璃水解罐,蒸发罐,中和罐,过滤罐和真空泵,以及渗析池等;(3)监控方法:单扫描示波极谱仪跟踪监控;(4)分离原理:赖氨酸有效正电荷计算如下:赖氨酸分子式:(CH2)4H2NCH(NH2)COOH华南理工大学学报(自然科学版)第27卷第2期JournalofSouthChinaUniversityofTechnologyVol.27No.21999年2月(NaturalScience)February1999在水溶液中平衡过程:(CH2)4H+3NRCHH+3NCOOHKa3H+(CH2)4H+3NCHH+3NRCOO-Ka2H+(CH2)4H+3NR±CHH2NCOO-Ka1H+(CH2)4NH2R-CHH2NCOO-按上述平衡式得:Ka1=〔R〕〔H+〕〔R〕,Ka2=〔R±〕〔H+〕〔R〕,Ka3=〔R-〕〔H+〕〔R±〕已知:Ka1=10-2.18,Ka2=10-8.95,Ka3=10-10.50则:〔R〕=Ka1〔R〕〔H+〕=10-2.18〔R〕〔H+〕〔R±〕=Ka2〔R〕Ka1〔H+〕〔H+〕=10-11.13〔R〕〔H+〕2〔R-〕=Ka3〔R±〕〔H+〕=Ka3〔H+〕·10-11.13〔R〕〔H〕2=10-21.66〔R〕〔H〕3〔R〕在水溶液中所占的电荷数比例为:〔R〕=Ka1〔R〕/〔H+〕Ka1〔R〕〔H+〕+Ka1Ka2〔R〕〔H+〕2+Ka1Ka2Ka3〔R〕〔H+〕3+〔R〕=10-2.18/〔H+〕〔R〕〔R〕(10-2.18〔H+〕+10-11.13〔H+〕2+10-21.66〔H+〕3+1)=10-2.18/〔H+〕10-2.18/〔H+〕+10-11.13/〔H+〕2+10-21.66/〔H+〕3+1令A=10-2.18/〔H+〕+10-11.13/〔H+〕2+10-21.66/〔H+〕3+1则〔R〕=10-2.18〔H+〕A·100%〔R±〕=10-11.13/〔H+〕2A·100%〔R-〕=10-21.66〔H+〕3A·100%再令〔R〕+〔R〕+〔R±〕+〔R-〕=1则〔R〕+10-2.18〔H+〕〔R〕+10-11.13〔H+〕2〔R〕+10-21.66〔H+〕〔R〕=1〔R〕(1+10-2.18/〔H+〕+10-11.13/〔H+〕2+10-21.66/〔H+〕3)=1〔R〕A=1〔R〕=1A·100%由上述表达式得知,赖氨酸在水溶液中,各种正负电荷数所占的比例,只与溶液中的pH值有关,而与其它因素无关,于是可通过理论计算方法求得在pH=3.0的条件下,赖氨酸所具有的正电荷———〔+〕数为:66华南理工大学学报第27卷〔+〕=〔R〕+〔R〕则〔R〕=10-2.18/〔H+〕10-2.18/〔H+〕+10-11.13/〔H+〕2+10-21.66/〔H+〕3+1式中10-11.13/〔H+〕2和10-21.66/〔H+〕3数值太小可