PL147287B1 - Method of removal of fenylalanine from the mixture of amino acids - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób usuwania fenyloalaniny z mieszaniny aminokwasów uzyskanych przez hydrolize bialek, zwlaszcza hydrolize kazeiny, przy czym wydzielanie fenyloala¬ niny przeprowadza sie metoda sorpcji tego zwiazku na sorbentach.Metody sorpcyjne rozdzialu róznych substancji chemicznych sa szeroko rozpowszechnione.Znane sa sorbenty o róznym charaktrze i dzialajace na odmiennych zasadach. W literaturze podaje sie, ze prowadzono prace nad rozdzielaniem aminokwasów przy pomocy nieroganicznych i synte¬ tycznych wymieniaczy jonowych, tzn. zwiazków posiadajacych grupy funkcyjne. Rozdzielanie polega na tym, ze odpowiednie grupy funkcyjne jonitów wychwytuja selektywnie niektóre ami¬ nokwasy na zasadzie wiekszej lub mniejszej ich kwasowosci, przy czym tylko kationity o grupach funkcyjnych obsadzonych wodorem lub anionity obsadzone grupa wodorotlenowa sa zdolne do tworzenia soli z aminokwasami, podczas gdy inne grupy funkcyjne jonitów nie maja takiej wlasciwosci.Znane sa takze sorbenty niejonowe, niepolarne, nie posiadajace grup funkcyjnych, przy uzyciu niektórych rozdzielanie zwiazków chemicznych oparte jest na innych zasadach, miedzy innymi na zasadzie sil van der Walsa, powstawanie mostków wodorowych. W kazdym przypadku rozdziele¬ nia konkretnej mieszaniny dla zachowania prawidlowego przebiegu procesu, konieczny jest dobór parametrów rozdzialu oraz dobór wlasciwych sorbentów, co przy mnogosci róznych srodków jest sprawa skomplikowana.Celem wynalazku bylo usuniecie fenyloalaniny z mieszaniny aminokwasów powstalej przez hydrolize bialka, zwlaszcza kazeiny, którajest bialkiem z grupy fosforoproteidów wytworzonym w gruczole mlecznym i zawierajacym 18 aminokwasów niezbednych dla organizmu czlowieka. Ami¬ nokwasy te sa bardzo latwo przyswajalne przez organizm czlowieka i stanowia wysokowartosciowe2 147 287 odzywki na przyklad dla sportowców lub kosmonautów. Stosowane sa równiez w medycynie jako odzywki w pewnych stanach chorobowych.W wyniku hydrolizy kazeiny uzyskuje sie mieszanine aminokwasów zawierajacych miedzy innymi fenyloalanine w ilosci okolo 7%.W pewnych stanach chorobowych organizmu zwanych fenyloketonuria, aminokwas ten nie ulega przemianie. Fenyloketonuriajest wrodzona wada ustroju polegajaca na gromadzeniu feny- loalaniny w plynie mózgowo-rdzeniowym, we krwi, moczu i pocie. Przejawem tego jest niedoroz¬ wój umyslowy okreslany mianem debilizmu. Wczesne wykrycie schorzenia i leczenie przez ograni¬ czenie podawania fenyloalaniny rokuje niedopuszczenie do uposledzenia umyslowego. Leczenie tego schorzenia polega glównie na ograniczeniu w pozywieniu chorego bialek i podawania mu hydrolizatów bialkowych, z których usunieto fenyloalanine calkowicie badz czesciowo.Glówna metoda usuwania fenyloalaniny z mieszaniny aminokwasów, uzyskiwanych w wyniku hydrolizy bialek w skali przemyslowej polega na adsorpcji tego aminokwasu na weglu aktywnym. Po przeprowadzeniu hydrolizy i odfiltrowaniu cieczy, uzyskuje sie wodny, okolo 20% roztwór aminokwasów, o zabarwieniu herbaty i specyficznym zapachu. Roztwór ten najczesciej wychladza sie w celu wydzielenia krystalicznej tyrozyny, po czym dodaje wegiel aktywny i po wymieszaniu odsacza. Na weglu aktywnym zostaje adsorbowana fenyloalanina. Operacje doda¬ wania wegla powtarza sie najczesciej 2-3 razy. W efekcie uzyskuje sie roztwór pozbawiony fenyloa¬ laniny badz zawierajacy jej niewielkie ilosci dopuszczalne w normie. Metoda ta daje bardzo dobre wyniki, jednakze poza fenyloalanina na weglu sorbuje sie równiez i inne aminokwasy. Po ostate¬ cznej obróbce, straty suchej masy aminokwasów siegaja nawet do 40%. Niektóre aminokwasy adsorbowane sa w ilosciach bardzo znacznych i w celu zachowania odpowiedniej wartosci odzy¬ wczej, musza byc uzupelnione, co podraza koszt tej metody.Nieoczekiwanie okazalo sie, ze mozna uzyskac metoda sorpcji selektywne oddzielenie fenyloa¬ laniny z mieszaniny aminokwasów, stanowiacych hydrolizaty bialkowe, zwlaszcza kazeinowe, sposobem wedlug wynalazku, jezeli zastosuje sie makroporowate, syntetyczne sorbanty niejonowe o charakterze niepolarnym lub sredniopclarnym. W sposobie wedlug wynalazku, po hydrolizie bialka i wstepnym oczyszczeniu przez odfiltrowanie lub odbarwienie, wodny roztwór aminokwa¬ sów, o stezeniu do 30% suchej masy, doprowadza sie do pH 9,5 — 11 roztworem substancji alkalicznej, najkorzystniej wodnym roztworem amoniaku lub wodorotlenkusodowego. Nastepnie roztwór aminokwasów przepuszcza sie od góry przez kolumne lub kolumny wypelnione sorben¬ tem, przy czym wysokosc zloza sorbentu wynosi co najmniej 2 m. Predkoscprzeplywu nie powinna byc wieksza niz 2-3 objetosci sorbentu na godzine. Od dolu kolumny odbiera sie wyciek nie zawierajacy fenyloalaniny.W miare dalszego przepuszczania roztworu w wycieku zaczyna poka¬ zywac sie fenyloalanina. Moment przerwania procesu zalezy od tegojaka ilosc fenyloalaniny moze zawierac produkt finalny, co jest zalezne od przeznaczenia tego produktu.W celu zwiekszenia efektu rozdzialu nalezy zwiekszyc wysokosc slupa sorbentu. Po przerwa¬ niu procesu usuwania fenyloalaniny przez zloze sorbentu przepuszcza sie wode. W celu zregenero¬ wania sorbentu i usuniecia z jego powierzchni zasorbowanej fenyloalaniny, substancji smolistych nalezy go przemyc wodnym roztworem acetonu 1 lub alkoholi Ci do C3 i nastepnie woda. Wodny roztwór rozpuszczalnika organicznego najkorzystniej jest zakwasic kwasem mineralnym.Sposób wedlug wynalazku umozliwia uzyskanie dobrych wyników w skali przemyslowej z niewielkimi tylko stratami innych aminokwasów nie przekraczajacych 6-12% suchej masy.Przyklad I. W przykladzie uzyto uzyskany przez enzymatyczna hydrolize kazeiny wodny roztwór aminokwasów, o zawartosci okolo 8% suchej masy i nastepujacym skladzie aminokwa¬ sów: histydyna — 0,202%, lizyna — 0,994%, arginina — 0,398%, kwas asparaginowy — 0,156%, treonina — 0,246%, seryna — 0,297%, kwas glutaminowy — 0,424%, prolina — 0,187%, glicyna — 0,081%, alanina — 0,246%, walina — 0,294%, izoleucyna — 0,323%, leucyna — 0,892%, tyrozyna — 0,035%, fenyloalanina — 0,401%, cystyna — 0,021%. Roztwór ten doprowadzony do pH 8,7 przez dodawanie wodnego roztworu amoniaku.Klarowny roztwór dozowano od góry na kolumne wypelniona syntetycznym, niejonowym, makroporowatym sorbentem syntetycznym o charakterze niepolarnym typu Amberlit XAD-4; wysokosc slupa sorbentu na kolumnie wynosila 2800 mm. Ciecz dozowano na kolumne z predkos-147 287 3 cia 2,5 objetosci na objetosc sorbentu na godzine. Od dolu kolumny odbierano wyciek nie zawierajacy fenyloalaniny. Po przepuszczeniu 4 objetosci roztworu na kolumne dozowano wode.W tym samym czasie w wycieku stwierdzono fenyloalanine w ilosci 0,05%. Po odebraniu nastep¬ nych 0,5 objetosci wycieku sorbent przemywano 60% wodnym roztworem acetonu zakwaszonym kwasem solnym do pH 1,2 w ilosci 1,5 objetosci, a nastepnie woda do zaniku zapachu acetonu. W ten sposób przeprowadzono regeneracje sorbentu i uzdatniono go do nastepnego cyklu sorpcji.Ogólem w przykladzie tym uzyskano roztwór aminokwasów w ilosci 4 objetosci w stosunku do ilosci sorbentu. Cala ilosc roztworu po wymieszaniu zawierala 0,01% fenyloalaniny. Calkowita strata suchej masy wynosila 9,5%.Przykladu. W przykladzie uzyto uzyskany przez hydrolize kazeiny wodny roztwór ami¬ nokwasów o zawartosci 17,5% suchej masy. Ilosc fenyloalaniny w tym roztworze wynosila 0,972%.Roztwór zalkalizowano amoniakiem do pH 10,1. Klarowny roztwór kierowano na kolumne podobnie jak w przykladzie I z ta róznica, ze byla ona wypelniona makroporowatym, niejonowym sorbentem syntetycznym o charakterze niepolarnym typu Diaion HP-20 o wysokosci slupa zloza 4200 cm. Roztwóraminokwasów dozowano na kolumne podobnie jak w przykladzie I. Po przepu¬ szczeniu 2,5 objetosci roztworu na kolumne podano 5% wodny roztwór kwasu siarkowego. Po przepuszczeniu okolo 0,6 objetosci kwasu wyciek z kolumny kierowano do osobnego zbiornika.Wyciek ten zawieral niewielkie ilosci aminokwasów i uzyto go zamiast wody przy hydrolizie kazeiny. Tym sposobem zmniejszono straty aminokwasów. Po przepuszczeniu kwasu przez sor¬ bent puszczono dwie objetosci 70% wodnego roztworu metanolu zakwaszonego kwasem siarko¬ wym do pH 0,9, a nastepnie odmyto go do zaniku zapachu metanolu. Uzyskano 2,8 objetosci roztworu aminokwasów o sredniej zawartosci 0,02% fenyloalaniny.Calkowita strata suchej masy wynosila 10,3% z czego okolo 3,5% znajdowalo sie w wodnym roztworze kierowanym do hydrolizy.Przyklad III. W przykladzie uzyto roztwór aminokwasów taki sam jak w przykladzie II.Roztwór ten zalkalizowano do pH 8,5 wodnym roztworem NaOH i przepuszczano przez kolumne wypelniona mikroporowatym syntetycznym sorbentem niejonowym o charakterze sredniopolar- nym typu Amberlit XAD-7, wysokosc slupa sorbentu wynosila 3000 cm. Przez kolumne przepu¬ szczono 1,5 objetosci roztworu wyjsciowego. Po ukazaniu sie w wycieku aminokwasów rozpoczeto odbierac frakcje wlasciwa. Po odebraniu 1 objetosci frakcji aminokwasów, na kolumne dozowano wode w ilosci 0,5 objetosci, a nastepnie 5% roztwór wodny kwasu solnego. Po przepuszczeniu 0,5 objetosci kwasu przez kolumne przepuszczono 1,5 objetosci 40% roztworu acetonu. Po przepu¬ szczeniu acetonu sorbent przemyto woda do zaniku zapachu acetonu. Uzyskano 2 objetosci roztworu aminokwasów o zawartosci 0,01% fenyloalaniny.Przyklad IV.W sprzykladzie uzyto wodny roztwór aminokwasów uzyskany przez hydro¬ lize kazeiny o zawartosci 15,2% suchej masy. Ilosc fenyloalaniny w tym roztworze wynosila 0,838%. Roztwór ten zalkalizowano do pH 9,2 wodnym roztworem amoniaku. Nastepnie usuwa¬ nie fenyloalaniny prowadzono w sposób podobny jak w przykladzie I. Po przepuszczeniu 2,0 objetosci roztworu aminokwasów na kolumne dozowano wode w ilosci 0,5 objetosci, a nastepnie 3% roztwór wodny kwasu siarkowego. Z chwila rozpoczecia dozowania kwasu wyciek z kolumny odbierano osobno i kierowano do hydrolizy kazeiny. Po przepuszczeniu 1 objetosci kwasu na kolumne dozowano wode az do odmycia kwasu. Nastepnie przeprowadzono regeneracje sorbentu przemywajac go 70% wodnym roztworem alkoholu izopropylowego w ilosci 1,5 objetosci, a nastepnie odmyto go woda. W omawianym przykladzie w cyklu pierwszym uzyskano 2,5 objetosci roztworu aminokwasów o zawartosci 0,02% fenyloalaniny. Strata suchej masy wynosila 9,6%.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób usuwani fenyloalaniny z mieszaniny aminokwasów, uzyskanych przez hydrolize bialek, na drodze sorpcji, znamienny tym, ze wodny roztwór tych aminokwasów o stezeniu do 30%4 147 287 suchej masy alkalizuje sie do pH 8,5-11, po czym przepuszcza sie przez zloze o wysokosci powyzej 2 m makroporowatego, syntetycznego sorbentu niejonowego o charakterze niepolarnym lub sred- niopolarnym z predkoscia 2-3 objetosci na objetosc zloza, nastepnie sorbent z zasorbowana fenyloalanina przemywa sie woda. 2. Sposób wedlug*zastrz. 1, znamienny tym, ze wodny roztwór aminokwasów alkalizuje sie wodnym roztworem amoniaku lub wodorotlenku sodowego.Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 400 zl PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób usuwani fenyloalaniny z mieszaniny aminokwasów, uzyskanych przez hydrolize bialek, na drodze sorpcji, znamienny tym, ze wodny roztwór tych aminokwasów o stezeniu do 30%4 147 287 suchej masy alkalizuje sie do pH 8,5-11, po czym przepuszcza sie przez zloze o wysokosci powyzej 2 m makroporowatego, syntetycznego sorbentu niejonowego o charakterze niepolarnym lub sred- niopolarnym z predkoscia 2-3 objetosci na objetosc zloza, nastepnie sorbent z zasorbowana fenyloalanina przemywa sie woda.
2. 2. Sposób wedlug*zastrz. 1, znamienny tym, ze wodny roztwór aminokwasów alkalizuje sie wodnym roztworem amoniaku lub wodorotlenku sodowego. Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz. Cena 400 zl PL