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保利,双糖分离两相的系统基于离子液体保加利亚科学院化学工程研究所,学会g.BonchevStr,提单。103年,1113索非亚,保加利亚条信息:文章历史:收到2011年9月29日修订后的形式收到2011年12月27日接受了2012年1月4网上2012年1月11日关键词:多糖,二糖,离子液体,分离,提取文摘:在这个工作中,保利,双糖是通过分离为基础的新型两相的系统的方法在离子液体中使用的挥发性有机化合物替代大量降水微生物多糖由双糖的文化的培养基配方。黄原胶和麦芽糖用来代表一个带电多糖(阴离子)和一个中立的二糖。分离,两种类型的系统应用,特殊设计的两相的系统的水/1-hexyl-3-methylimidazoliumtetrafluoroborate([C6mim][BF4]),和水两相的系统3-methyl-1-octylimidazolium氯/K2HPO4。的系统[C6mim][BF4]酒精的影响(异丙),作为补充道修饰符,温度对系统体积的分区和分离。回收和重用的[C6mim]BF4显示。在这两种离子液态薄层制备技术的系统,同时浓度的多糖完全的隔离在上阶段的系统,和80%的最初的二糖是保留在较低的阶段。多糖的机制传输显示的可能的交互的黄原胶与imidazolium聚阴离子阳离子聚合物辅助的脱水引起在加入异丙醇或kosmotropicK2HPO4。离子液态薄层制备技术的两相的系统的缺点进行了讨论。1。介绍孤立的产品之媒体是至关重要的生物技术的任务。的需求快速、成本效益和环保的分离和净化过程已经领先努力开发清洁生产方法和容易推广工业相关技术来提高选择性和降低整体成本。现在微生物EPS(细胞外的兴趣多糖)实现在食品、化妆品和医药行业越来越受他们的“绿色”生产和品种的化学结构和性质不能被发现在植物多糖。由于常数研究微生物群落内新孤立(代表揭示潜在的生物合成小说EPS的结构与生物活性[1、2]。虽然这有利工作,随后隔离的每股收益从non-reacted发酵肉汤和分离衬底(通常二糖)仍然由老方法占用很长一段时间,浪费试剂和精力。一个大量的极性有机溶剂用于EPS-precipitation(四卷aliquots细胞自由文化上清),紧随其后由几个洗溶剂;高能源消耗EPS-sedimentation在制冷和超速离心法(3-7)。大量含有机物的废水出院,需要进一步治疗。大消费有机溶剂的EPS-isolation已有特别是EPS极端微生物分泌的,它通常是小产量相比non-reacted二糖,但获得的缩短发酵过程(7、8)。EPS-isolation要求新的、快速和简单的下游处理技术涉及无污染的,易于回收的化合物.离子液体的绿色方面(ILs)主要归因于微不足道的蒸汽压使他们不污染空气相比,有机溶剂。在过去的年里,熔融盐出现了不仅揭示光明的未来环保也是可调,通常不会引起排斥的(不灭活酶)冒充者取代有机在传统的液液萃取过程中溶剂以及在反向胶束萃取。另一种可能性图书馆作为萃取剂阶段是:亲水的水两相的系统(ABS),和疏水的液-液用水系统。有一个不同的亲水盲降ABS添加无机盐形式与盐析诱导行为[9]和他们的应用程序在不同化合物的提取已经记录:氨基酸-L-tryptophan[9];蛋白质-牛血清白蛋白(10、11),辣根过氧化物酶[12];酚类化合物——香兰素[13];生物碱[14],和其他人总结最近评论,小王和合作者[15]Kragl和同事[16]。一个成功的复苏的抗生素(青霉素G)新ABS取得,纯度和提取与经典的方法是平等的与醋酸丁酯萃取剂,phase-forming化合物可以恢复和重用(17、18)。特别的关注也要支付第一个研究模型蛋白/糖类分离系统ABS[19]。更换疏水有机溶剂的盲降也被证明是一个强大的工具为建设“绿色”过程(20、21),包括集成分离和水解生产半合成抗生素青霉素G的[22]。经济复苏通过纯粹的疏水盲降,然而,仍然限制在一个很小的群生物分子:除了抗生素、氨基酸只有经过提取(23、24)。糖,再利用物质,第一次使用了和同事[25]构成ABS与亲水盲降。迄今为止,有限类型的离子液体已显示的能力与糖类形成ABS,描述的是:imidazoliumtetrafluoroborates,[Cnmim]BF4与碳数imidazolium环烷基链,n=3或4(25日-27日),allyl-substitutedimidazolium卤化物[28],和water-stable[C4mim][CF3SO3][29]。除了mono-和双糖,最近,多元醇能够诱导IL-basedABS一直还演示了[29]。后系统显示高效尤其是提取疏水性分子。苯酚的去除carbohydratetailored疏水性IL/水系统一直显示[27]。这样的系统被用于提取是可行的,包括生物和环境工程。本研究的目的是调查的可能性EPS-isolation通过提取系统基于盲降,疏水和亲水性。图书馆是极性相似的液体盐较低的醇类,从而结合两种试剂的性质,水溶性酒精和盐,通常用于多糖分离沉淀。因为分离EPS和双糖也期望在现实情况下,黄原胶/模型系统麦芽糖,代表产品/non-reacted衬底,采用。最好的作者的知识,没有这样的信息据报道,来试图解决EPS-isolation和分离一种新型绿色的问题.2。材料和方法2.1。材料离子液体,1-hexyl-3-methylimidazoliumtetrafluoroborate[C6mim]BF499.5%,3-methyl-1-octylimidazolium氯,[C8mim]Cl99.5%,异丙醇,音标99.5%,就业在这项工作从默克公司购买(达姆施塔特,德国)。从番茄诱导的碳水化合物,黄原胶(实际年级)和-(+)-maltose一水(分钟。95%)西格玛的产物。用于形成ABS的无机盐K2HPO4(min。99%,丙烯酰胺,Buchs、瑞士)。所有其他的化学物质均为分析纯,被用来作为收到。整个手稿“多糖”这个词是分配给黄原胶,和“二糖”这个词,麦芽糖.2.2。制备相图的ABS[C8mim]Cl/K2HPO4ABS的双结点曲线[C8mim]Cl/K2HPO4阻止了开采22c比浊滴定法。简单地说,一个已知[C8mim]Cl-concentration的水溶液在体积加权毕业玻璃试管。一个水解决方案的已知K2HPO4-mass分数就下降by-drop管。管是动摇和系统行为被观察到。如果发生了相分离不,另一个已知部分的盐溶液添加等等,直到相变是指出。每个阶段的体积分数wasmeasured,系统的重量表示(使用分析平衡精度为0.0010g),ABS的组成计算。水然后加一滴一滴地清楚单阶段系统,进一步K2HPO4-solution是补充道再次获得一个ABS。上述过程重复所以收集到足够的数据来构造阶段图。数据系统[C8mim]Cl/K2HPO4/水在25摄氏度已经报道的文献[12],以及类似的系统,包括丁或己methylimidazolium氯取代(14、15、30)和丁,己、辛基癸代替methylimidazolium陈词滥调(10、30、31).2.3。提取实验2.3.1。由两相的系统分离水/国际/[C6mim][BF4]在一个典型的实验中,平等的卷(3厘米3)的[C6mim][BF4]和相同浓度的水溶液(1gdm3)黄原胶和麦芽糖被剧烈的震动五联系分钟所需的温度和IPA-concentration。的混合物被允许单独在分液漏斗一样的温度。被搁置,他们形成的两个阶段量测量。这两个阶段的样品都重新绘制,稀释适当的蒸馏水和接受分析如2.4节所述。[C6mim]BF4,居住在较低的阶段,被冷却去除和回收低阶段大约在0c,进一步详细的部分3.1.3。降低冷却阶段分开在两层,一个水阶段和IL;这两个阶段被重绘,样本稀释与水和适当的进行碳水化合物分析(Section2.4)。2.3.2。分离的ABS[C8mim]Cl/K2HPO4指定数量的单一碳水化合物的水溶液(麦芽糖或黄原胶)正在研究或混合物他们被溶解成0.6gC8mimCl。然后一个指定的数量的水K2HPO4solution(已知浓度)补充道和整个混合物在试管大力动摇了五分钟,可以达到平衡的分离这两个阶段的22c在一夜之间。上面的水解决方案准备,最后K2HPO4的重量吗提取系统0.8g和水的总量解决方案介绍了1.5厘米3。选择的提取组合是Section3.2.1进一步详细。的卷IL-rich上部和较低的水(K2HPO4-rich)阶段都被记录下来。这两个阶段被重绘,样本稀释与水和适当的进行碳水化合物分析(Section2.4).2.4。这两个阶段中碳水化合物的浓度测定两相的系统每个阶段的总碳水化合物的含量测定比色phenol-sulfuric酸方法密切关注被杜波伊斯和同事使用麦芽糖作为[32]标准。同样的方法也被裴etal。[19]salt-rich测定糖浓度低阶段[C4mim][N(CN)2)/K2HPO4ABS。为了避免来自其他系统的干扰组件,每个样品测定的吸光度与空白准备通过联系相同的阶段,但是如果没有碳水化合物,并受同样的(样本)分析稀释。进行比色测量紫外/VIS分光光度计(Unicam模型HEkIOSb),在所有最大吸光度测量,可能会转变微小的波长范围487-491海里,是考虑。Themethod可靠性验证了水和IL-rich阶段(Section2.4.1)。进一步,为了区分聚,二糖内容,phenol-sulfuric酸方法不能,程序完成了黄原胶沉淀,如下所示2.4.1和2.4.2.2.4.1。两相的系统水/音标/[C6mim][BF4]人们发现黄原胶不能沉淀的凝聚相只有乙醇,但随着氯化钙/乙醇。来上凝聚相,一个或两个卷很酷的乙醇包含氯化钙(1摩尔物质dm(96%)3)添加一滴一滴地,下搅拌在冰水浴。冷藏at4C混合物一夜之间,沉淀黄原胶是通过离心收集。分析了上清,碳水化合物含量是由麦芽糖。两层冷却形成的低阶段相同量的1摩尔dm3CaCl2in酷乙醇(96%)添加一滴一滴地,在搅拌下冰/水浴和混合物被冷冻at4C过夜。黄原胶是从未见过的沉淀从混合物。在每个混合碳水化合物含量分析和归因于麦芽糖。偏差的碳水化合物含量较低的阶段测量之前和之后的冷却、内相对errore63%,证明了分析的可靠性方法应用于水和[C6mim]BF4-rich阶段。2.4.2。ABS[C8mim]Cl/K2HPO4平衡水相,同等体积的酷乙醇(96%)添加一滴一滴地,在搅拌下冰/水浴。混合物是冷藏at4C一夜之间分开黄原胶。形成的两个阶段进行了分析,但黄原胶沉淀是从未见过的阶段。平衡IL-rich阶段是冷冻at4C过夜和两个分数是形成:一小部分沉淀黄原胶(1)和(2)一个浮在表面的透明液体。这两个分数进行了分析,然后,相同数量的酷乙醇(96%)一滴一滴地补充道,在搅拌下冰/水浴和结果混合物被冷藏at4C过夜。的混合物乙醇/分数(1)黄原胶立即解决,一个数量溶解的糖(麦芽糖)决心在液体中上清。相反,黄原胶是从未见过的沉淀(2)混合乙醇/零头。因此分化,麦芽糖和黄原胶的浓度在每个平衡阶段的两个两相的系统研究独立是重新计算。每个碳水化合物的质量平衡在相对使11%,完成了与材料(体积)萃取操作.2.5。提取效率的测定和分离系数的碳水化合物麦芽糖的提取效率,%E(Mal)和黄原胶,%E(黄嘌呤),根据方程式计算。(1)和(2),分别为:%E(Mal)=([Mal]1L×V1L)／([Mal]1L×V1L＋[Mal]AQ×VAQ)×100(1)%E(黄嘌呤)=([黄嘌呤]1L×V1L)／([黄嘌呤]1L×V1L＋[黄嘌呤]AQ×VAQ)×100(2)(黄嘌呤)和(Mal)指黄原胶的浓度和分别为麦芽糖;“IL”和“水基”表明IL-和aqueousenriched平衡阶段,andVis相体积。分离因素上凝聚相的两相的水/国际/[C6mim]BF4(SAQ)和上IL-rich阶段ABS的[C8mim]Cl/K2HPO4(SIL)被