SU1703697A1

SU1703697A1 - Method estimating ammonium nitrogen concentration

Info

Publication number: SU1703697A1
Application number: SU904779882A
Authority: SU
Inventors: Николай Николаевич Головнев; Евгения Геннадьевна Лубина; Татьяна Витальевна Повшедная; Антонина Ивановна Кривушина
Original assignee: Красноярский государственный университет
Priority date: 1990-01-09
Filing date: 1990-01-09
Publication date: 1992-01-07

Abstract

Изобретение относитс к бродильным производствам, а именно к способам контрол параметров микробиологического синтеза . Цель изобретени - повышение точности способа. Измерение провод т с помощью ионоселективного электрода с жидкостной мембраной. Аликвоту анализируемого раствора добавл ют к стандартному раствору хлорида аммони , содержащему хлорид лити в концентрации , обеспечивающей равенство ионных сил смешиваемых растворов. 2 табл.The invention relates to fermentation industries, and specifically to methods for controlling the parameters of microbiological synthesis. The purpose of the invention is to improve the accuracy of the method. The measurement is carried out using an ion-selective electrode with a liquid membrane. An aliquot of the test solution is added to a standard solution of ammonium chloride containing lithium chloride in a concentration that ensures the equality of the ionic strengths of the solutions being mixed. 2 tab.

Description

Изобретение относитс к бродильным производствам, а именно к способам контрол параметров микробиологического синтеза , и может найти применение при регулировании процессов культивировани бактерий, продуцентов антибиотиков, дрожжей, ферментов, аминокислот и т.д.The invention relates to fermentation production, in particular to methods for controlling the parameters of microbiological synthesis, and can be used in regulating the cultivation processes of bacteria, producers of antibiotics, yeast, enzymes, amino acids, etc.

Известен способ определени содержани аммонийного азота в процессах культивировани микроорганизмов, включающий измерение парциального давлени растворенного аммиака с помощью газочувствительного мембранного электрода после введени в пробу анализируемой жидкости щелочи до значени рН 12 1 .A known method for determining the content of ammonia nitrogen in microorganism cultivation processes involves measuring the partial pressure of dissolved ammonia using a gas-sensitive membrane electrode after introducing an alkali liquid to the sample to a pH of 12.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс способ определени концентрации аммонийного азота в процессах культивировани микроорганизмов путем измерени содержани ионов аммони с помощью аммоний-селективного электрода с жидкостной мембраной. Он прост в использовании и экспрессен.The closest to the technical essence of the invention is a method for determining the concentration of ammonium nitrogen in the processes of cultivation of microorganisms by measuring the content of ammonium ions using an ammonia-selective electrode with a liquid membrane. It is easy to use and express.

Недостатком этого способа вл етс мешающее вли ние ионов щелочных металлов , особенно кали .The disadvantage of this method is the interfering influence of alkali metal ions, especially potassium.

Целью изобретени вл етс повышение точности способа.The aim of the invention is to improve the accuracy of the method.

Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу контрол концентрации аммонийного азота с помощью ионоселективного электрода с жидкостной мембраной на основе нейтрального носител , осуществл ют добавку аликвоты анализируемого раствора отфильтрованной культуральной жидкости к стандартному раствору хлорида аммони , содержащему хлорид лити в концентрации , обеспечивающей приблизительное равенство ионной силы смешиваемых растворов.The goal is achieved in that according to the method of controlling the concentration of ammonia nitrogen using an ion-selective liquid-carrier membrane based on a neutral carrier, an aliquot of the analyzed solution of the filtered culture liquid is added to a standard solution of ammonium chloride containing lithium chloride in a concentration that provides an approximate equality of ionic strength mixable solutions.

Введение анализируемого раствора в стандартный существенно расшир ет диапазон соотношени концентраций ионов щелочных металлов к ионам аммони , пригодных дл количественного определени ионов аммони (табл. 1 и 2). Опытным путем установлено, что самое меньшее вли ние среди щелочных металлов на работу электЁThe introduction of the analyzed solution into the standard significantly expands the range of the ratio of the concentrations of alkali metal ions to ammonium ions, suitable for the quantitative determination of ammonium ions (Tables 1 and 2). It has been experimentally established that the least influence among alkali metals on the operation of electrons

s|s |

оabout

GJ О Ч) vjGj o h) vj

рохимического датчика оказывают ионы лити , которые и были выбраны в качестве катионной составл ющей при создании ионной сипы стандартного раствора. Значение ионной силы раствора культуральной жидкости оценивали на основании определени концентрации макрокомпонентов (Ca2+1 Mg2, , Na4) атомно-абсорбционным методом. Как правило, такое определение следует выполнить всего один раз, так как вариации в составе культуральной жидкости незначительны.The rochemical sensor is exerted by lithium ions, which were chosen as the cationic component during the creation of the ionic sipy of the standard solution. The value of the ionic strength of the solution of the culture fluid was evaluated on the basis of determining the concentration of macrocomponents (Ca2 + 1 Mg2,, Na4) by the atomic absorption method. As a rule, such a definition should be performed only once, since the variations in the composition of the culture fluid are insignificant.

В качестве электрода сравнени использовали насыщенный хлорсеребр нный электрод с двойным солевым мостиком, за- полненным 1 М раствором хлорида натри . Это позвол ет при необходимости длительно выдерживать электрод сравнени в анализируемом растворе, исключа мешающее вли ние ионов кали (особенно при низких содержани х ионов аммони ).A saturated chlorine-silver electrode with a double salt bridge filled with a 1 M solution of sodium chloride was used as a reference electrode. This allows, if necessary, for a long time to withstand the comparison electrode in the analyzed solution, eliminating the interfering effect of potassium ions (especially at low concentrations of ammonium ions).

Стандартные растворы хлорида аммони с добавками хлорида лити готовили из высушенного при 105-110°С хлорида аммони (чда) и моногидрата хлористого лити (чда).Standard ammonium chloride solutions with lithium chloride additives were prepared from dried at 105–110 ° C ammonium chloride (pa) and lithium monohydrate (pa).

Пример. Определение концентрации аммони (азота) в культуральных жидкост х ферментационного получени пенициллина на комбинате Красно рскмедпрепараты, имеющих состав моль/л калий 4-10 ; натрий 6,8 кальций 2,, магний 9.1х аммоний 3 10 3-8-10 2. В стаканчиках емкостью 50 мл помещают 25 мл стандартного раствора моль/л хлорида аммо- ни . содержащего 0,2 моль/л хлорида лити дл создани подход щей ионной силы, и корь магнитной мешалки. Став т стакан на магнитную мешалку и опускают туда электрод сравнени (насыщенный хлорсеребр н- ный электрод с двойным солевым мостиком, заполненным 1 М раствором хлорида натри ) и индикаторный аммоний - селективный электрод с жидкостной мембраной ЭМ-МН% - 01. После перемешивани в те- чение 1-2 мин записывают установившеес значение ЭДС (Ei). Затем ввод т аликвоту 2,0 мл отфильтрованной культуральной жидкости продуцента бензилпенициллина и записывают через 2 мин установившеес значение потенциала (Ј2).Example. Determination of the concentration of ammonium (nitrogen) in the culture liquids of the fermentation production of penicillin at the Krasnodar Medical Combine, having a composition of mol / l potassium 4-10; sodium 6.8 calcium 2 ,, magnesium 9.1 x ammonium 3 10 3-8-10 2. In 50 ml containers, 25 ml of a standard solution of mol / l ammonium chloride is placed. containing 0.2 mol / l lithium chloride to create a suitable ionic strength, and measles magnetic stirrer. Place the beaker on a magnetic stirrer and place a reference electrode (saturated silver chloride silver chloride bridge with a 1 M solution of sodium chloride) and indicator ammonium - a selective electrode with an EM-MH-01 liquid membrane. - 1-2 min records of the steady-state EMF value (Ei). Then, an aliquot of 2.0 ml of the filtered culture fluid of the producer of benzylpenicillin is introduced and, after 2 min, the steady-state potential value (Ј2) is recorded.

Расчет концентрации аммонийного азота CNH 4, моль/л, в культуральной жидкости провод т по уравнениюThe calculation of the concentration of ammonium nitrogen CNH 4, mol / l, in the culture fluid is carried out according to the equation

- Ccm{ 10(E -E,)/K fe+VJL) - Јl , - Ccm {10 (E-E,) / K fe + VJL) - Јl,

VxVxVxVx

где CCT - концентраци аммонийного азота в стандартном растворе, моль/л; where CCT is the concentration of ammonium nitrogen in the standard solution, mol / l;

VCt - обьем стандартного раствора, вз того дл анализа, мл;VCt — standard solution volume, taken for analysis, ml;

Vx- обьем аликвоты культуральной жидкости , мл;Vx-volume aliquots of the culture fluid, ml;

К - крутизна электродной функции,равна дл ионоселективных электродов марки ЭМ - NH% - 01 56 + 1 мВ/pNH 4.K - the slope of the electrode function, is equal for ion-selective electrodes of the brand ЭМ - NH% - 01 56 + 1 mV / pNH 4.

В табл. 1 приведены экспериментальные данные, полученные предлагаемым способам, способом отгонки и способом- прототипом.In tab. 1 shows the experimental data obtained by the proposed methods, the method of distillation and the method of the prototype.

Анализ производственных растворов пенициллинового производства показал, что состав культуральной жидкости в процессе ферментации практически не измен лс по содержанию макрокомпонентов, например кали от 3 до 4,5 ммоль/л. Поэтому вли ние абсолютной концентрации кали , как единственного мешающего анализу в данных услови х, изучено с использованием искусственных растворов (табл. 2).Analysis of penicillin production solutions showed that the composition of the culture fluid during the fermentation process was almost unchanged in terms of the content of macrocomponents, for example, potassium from 3 to 4.5 mmol / l. Therefore, the effect of the absolute concentration of potassium, as the only interfering analysis under these conditions, was studied using artificial solutions (Table 2).

При концентрации кали 4«10 3 моль/л использовали стандартный раствор 2-10 моль/л хлорида аммони , содержащий 0.2 моль/л хлорида лити , а при содержании кали 4 10 моль/л концентраци аммони в стандартном растворе составл ла моль/л и хлорида лити 0.99 моль/л. Ионна сила в исскуственных растворах составл ла 0,2 и 1.0 соответственно и поддерживалась хлоридом лити .At a potassium concentration of 4 "10 3 mol / l, a standard solution of 2-10 mol / l of ammonium chloride containing 0.2 mol / l of lithium chloride was used, and at a potassium content of 4 10 mol / l, the concentration of ammonium in the standard solution was mol / l lithium chloride 0.99 mol / l. The ionic strength in the artificial solutions was 0.2 and 1.0, respectively, and was maintained with lithium chloride.

Без введени хлористого лити результаты анализов культуральной жидкости и ис- кусственных растворов оказываютс неудовлетворительными, если при введе- нии добавки анализируемого раствора к стандартному происходит значительное изменение ионной силы.Without the introduction of lithium chloride, the results of the analysis of the culture liquid and artificial solutions are unsatisfactory if a significant change in the ionic strength occurs when the additive of the analyzed solution is added to the standard one.

Как видно из результатов табл. 1, по сравнению с прототипом, предлагаемый способ пригоден по крайней мере при 10- кратном мол рном избытке кали по отношению к аммонию, в то врем как первый дает удовлетворительные данные лишь при равных концентраци х ионов кали и аммони . Известно, что при концентрации аммонийного азота ниже 1 -10 моль/л метод отгонки дает неудовлетворительные результаты . Это подтверждаетс результатами табл. 1.As can be seen from the results table. 1, in comparison with the prototype, the proposed method is suitable at least with a 10-fold molar excess of potassium with respect to ammonium, while the former gives satisfactory data only at equal concentrations of potassium and ammonium ions. It is known that when the concentration of ammonium nitrogen is below 1 -10 mol / l, the distillation method gives unsatisfactory results. This is confirmed by the results of the table. one.

Данные полученные на искусственных растворах (табл. 2) свидетельствуют о применимости методики при различных концентраци х ионов кали .The data obtained on artificial solutions (Table 2) indicate the applicability of the method for various concentrations of potassium ions.

Claims

Invention Formula

The method of determining the concentration of ammonium nitrogen, which includes mixing the culture liquid under study with a standard solution of ammonium chloride and measuring the concentration of ammonium ions with

using an ion-selective electrode with a liquid membrane, characterized in that. that, in order to increase accuracy, mixing is carried out by adding culture

liquid to a standard solution of ammonium chloride containing lithium chloride in a concentration that ensures the equality of the ionic strength of the mixed solutions.

Table 1

Table 2