Abstract
The solubilities of l-glutamine in mixed solvents (ethanol + water, acetone + water) were determined at temperatures between 278 K and 313 K. The solubilities of l-glutamine in mixed solvents (water + ethanol, water + acetone) are a function of temperature, increasing with an increase in temperature. Pure water has a high dissolving power. The experimental data were correlated with the Apelblat model. The calculated values of Apelblat model were found to show a fine representation of the experimental data. Then the dissolution enthalpy and entropy of l-glutamine were predicted from the solubility data using van’t Hoff equation. The dissolution enthalpy and entropy of l-glutamine in water predicted from the solubility data is less than that in mixed solvents.
1. Introduction
l-Glutamine (l-Gln, Fig. 1), a derivative of l-glutamate (l-Glu), is considered as a conditionally essential amino acid and a promising new drug [1]. It is the most abundant amino acid in blood, and is a carrier or nitrogen transport. l-Gln plays an important role in regulating the synthesis of protein, nucleic acid and lycoprotein. Medical studies have indicated that a shortage of l-Gln could cause many diseases [2]. l-Gln is mainly produced by microbiological fermentation. The manufacturing process of an amino acid by fermentation comprises fermentation, crude isolation and purification processes. Final purification is performed to ensure the required quality for the intended use. The final product is obtained as a crystalline powder. In the final purification step, l-Gln is often refined through crystallization from solution. But the solubility of l-Gln in water is barely affected by temperature [3]. In addition to this, the higher temperature favors l-Gln degradation [4]. Consequently, cooling crystallization for which the precondition is to heating the system is not applicable for harvesting l-Gln.
l-Gln is stable around the isoelectric point (pH 5.65), but if the pH shifts from the isoelectric point to either acid or alkaline conditions, l-Gln is easily hydrolyzed to l-glutamic acid and ammonia. To find a proper solvent with the view of drowning-out crystallization and avoiding degradation, an experimental work devoted to collect information on the solubility of l-Gln in the ternary system ethanol + water, acetone + water was carried out.
Innumerable techniques, of almost infinite variety, have been proposed at one time or another for the measurement of the solubility of solids in liquids. No single method can be identified, however, as being generally applicable to all possible types of system. The choice of the most appropriate method for a given case has to be made in the light of the system properties, the availability of apparatus and analytical techniques, the skill and experience of the operators, the precision required, and so on [5] and [6]. Due to the fact that l-glutamic acid, the degradation product of l-Gln, has almost equal molar weight 147.15, with l-Gln 146.17, l-Gln degradation would not affect the saturated solution concentration measurement by weighing method. Therefore, gravimetric method is feasible to measure the solubility of l-Gn in the low temperature range.
2. Experimental
2.1. Materials
l-Gln was purchased from Sigma–Aldrich and used without any further purification. The mass fraction purity is >0.99. The ethanol and acetone used for experiments were of analytical reagent grade. Their mass fraction purities were greater than 0.99.
2.2. Procedure
The solubility measurement by gravimetric method includes two steps, first the preparation of saturated solution of l-Gln in mixture solvent at the given temperature and then the concentration determination of saturated solution.
2.2.1. The preparation of saturated solution
The traditional preparation process by isothermal method is as follows [5], [6] and [7]. The cylindrical double-jacketed glass vessel was controlled to a constant temperature with continuous stirring, in which the temperature was controlled to be constant with a precision of ±0.05 K through a thermostatic bath (Type 501 A, China). Then, excess solute was added to the solvent. After the temperature of the water bath was kept constant for at least 4 h, the stirring was stopped, and the solution was kept still for 3 h. A portion of the upper clear solution was filtered with the membrane (0.45 μm).
In terms of this method a long dissolution time (4 h) has an increased risk of l-Gn degradation. Therefore, an experiment to find a proper dissolution time is carried out. Excess solute was added to the solvent, the concentration of suspension was measured by weighing method (described later) at different dissolve times. Fig. 2 gives the concentration variation of suspension along with dissolution time. The suspension can reach the dissolution phase equilibrium in short term,
บทคัดย่อมีกำหนด solubilities ของ l glutamine ในหรือสารทำละลายผสม (เอทานอล + น้ำ อะซิโตน + น้ำ) ที่อุณหภูมิระหว่าง 278 K และคุณ 313 Solubilities ของ l glutamine ในหรือสารทำละลายผสม (น้ำ + เอทานอล น้ำ + อะซิโตน) เป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิ เพิ่มขึ้น ด้วยการเพิ่มอุณหภูมิ น้ำบริสุทธิ์มี dissolving กำลังสูง ข้อมูลทดลองถูก correlated กับรุ่น Apelblat มูลค่าคำนวณได้ของแบบจำลอง Apelblat พบการแสดงตัวแทนที่ดีของข้อมูลทดลอง แล้ว ยุบความร้อนแฝงและเอนโทรปีของ l glutamine ได้คาดการณ์จากข้อมูลละลายใช้ van't Hoff สมการ ความร้อนแฝงการยุบและเอนโทรปีของ l glutamine ในน้ำทำนายจากข้อมูลละลาย น้อยกว่าที่ผสมหรือสารทำละลาย1. บทนำl-Glutamine (l-Gln, Fig. 1), อนุพันธ์ของ l-glutamate (l-Glu), ถือว่าเป็นกรดอะมิโนจำเป็นอย่างมีเงื่อนไขและมีแนวโน้มใหม่ยา [1] มันเป็นกรดอะมิโนที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดในเลือด และเป็นผู้ขนส่งหรือขนส่งไนโตรเจน l-Gln มีบทบาทสำคัญในการควบคุมการสังเคราะห์โปรตีน กรดนิวคลีอิก และ lycoprotein การศึกษาทางการแพทย์ได้ระบุว่า ขาด l Gln อาจทำให้เกิดโรคมากมาย [2] l-Gln เป็นส่วนใหญ่ผลิต โดยหมักทางจุลชีววิทยา กระบวนการผลิตของมีกรดอะมิโนโดยหมักประกอบด้วยหมัก แยกน้ำมันดิบ และกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ สุดท้ายฟอกจะดำเนินการให้มีคุณภาพจำเป็นสำหรับใช้ ผลิตภัณฑ์สุดท้ายจะได้เป็นผงผลึก ในขั้นตอนสุดท้ายฟอก l-Gln คือมักกลั่นผ่านการตกผลึกจากโซลูชัน แต่ละลายของ l-Gln ในน้ำแทบไม่ได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิ [3] นอกจากนี้ อุณหภูมิสูงให้ความสำคัญ l Gln สลายตัว [4] ดังนั้น ตกผลึกซึ่งเงื่อนไขที่จะทำความร้อนระบบระบายความร้อนไม่ได้ใช้สำหรับเก็บเกี่ยว l Glnl-Gln มีเสถียรภาพรอบจุด isoelectric (pH 5.65), แต่ถ้า pH เลื่อนจากจุด isoelectric เงื่อนไขกรด หรือด่าง l-Gln ง่าย ๆ hydrolyzed l-กลูตาเมตและแอมโมเนีย หาตัวทำละลายที่เหมาะสมร่มจมออกตกผลึกและการหลีกเลี่ยงการลดประสิทธิภาพ ทำการทดลองเพื่อรองรับการเก็บรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับการละลายของ l-Gln ในระบบสามเอทานอล + น้ำ อะซิโตนและน้ำได้รับการดำเนินการเทคนิคการนับไม่ถ้วน หลากหลายเกือบอนันต์ ได้รับการเสนอที่ครั้งหนึ่งหรืออีกสำหรับวัดการละลายของของแข็งในของเหลว วิธีเดียวไม่สามารถระบุได้ อย่างไรก็ตาม เป็นโดยทั่วไปใช้ได้ทุกระบบ มีหลากหลายวิธีการที่เหมาะสมที่สุดสำหรับกรณีกำหนดการนี้คุณสมบัติของระบบ ความพร้อมของเครื่องมือ และเทคนิคการวิเคราะห์ ทักษะ และประสบการณ์ในผู้ประกอบการ ความแม่นยำที่จำเป็น และเรื่อย ๆ [5] [6] เนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่า l-กลูตาเมต ผลิตภัณฑ์ย่อยสลายของ l-Gln มีเกือบเท่าสบน้ำหนัก 147.15, l-Gln 146.17, l-Gln ย่อยสลายจะไม่มีผลต่อการวัดความเข้มข้นอิ่มตัวโซลูชัน โดยวิธีชั่งน้ำหนัก ดังนั้น วิธีต้องเป็นสามารถวัดการละลายของ l-Gn ในช่วงอุณหภูมิต่ำ2. ทดลอง2.1. วัสดุl-Gln ถูกซื้อจากซิก-Aldrich และใช้โดยไม่ต้องฟอกใด ๆ เพิ่มเติม เป็นความบริสุทธิ์ของเศษส่วนโดยรวม > 0.99 เอทานอลและอะซีโตนที่ใช้สำหรับการทดลองวิเคราะห์รีเอเจนต์เกรด Purities ของเศษส่วนโดยรวมได้มากกว่า 0.992.2 ขั้นตอนการวัดละลาย โดยวิธีต้องไว้สองขั้นตอน ก่อนเตรียมของโซลูชันการอิ่มตัวของ l-Gln ในตัวทำละลายส่วนผสมที่อุณหภูมิที่กำหนด แล้ววัดความเข้มข้นอิ่มตัวของ2.2.1.เตรียมของโซลูชันที่อิ่มตัวการเตรียมแบบดั้งเดิม ด้วยวิธีการ isothermal เป็นดังนี้ [5], [6] [7] และ เรือแก้ว jacketed คู่ทรงกระบอกถูกควบคุมอุณหภูมิคงที่ด้วยกวนอย่างต่อเนื่อง การที่มีควบคุมอุณหภูมิให้คงที่ ด้วยความแม่นยำ± 0.05 K ผ่านน้ำ thermostatic (501 ชนิด A จีน) แล้ว เกินตัวถูกเพิ่มลงในตัวทำละลาย หลังจากอุณหภูมิของห้องน้ำที่เก็บค่าคงที่สำหรับน้อย 4 h หยุดการกวน และโซลูชั่นถูกเก็บไว้ยัง 3 h ส่วนหนึ่งของการแก้ปัญหาชัดเจนบนที่กรอง ด้วยเมมเบรน (0.45 μm)ในวิธีนี้ เวลายุบยาว (4 h) ได้เสี่ยงสร้าง l Gn ดังนั้น การทดลองเพื่อหาเวลาเหมาะสมในการยุบจะดำเนิน เกินตัวถูกเพิ่มลงในตัวทำละลาย ความเข้มข้นของระบบกันสะเทือนถูกวัด โดยการชั่งน้ำหนักวิธี (อธิบายต่อไป) เวลาจางหายแตกต่างกัน Fig. 2 ให้เปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของระงับด้วยเวลายุบ ระบบกันสะเทือนสามารถเข้าถึงสมดุลระยะยุบในระยะสั้น < 2 h ดังนั้น ในงานนี้ เวลายุบสามารถถ่ายเป็น 2 h2.2.2.กำหนดความเข้มข้นอิ่มตัวของส่วนของโซลูชันใสด้านบนโดยวิธีการข้างต้นมีเยื่อ (0.45 μm) และเก็บจานสองถ่วงน้ำหนักซึ่งมีได้ทั้งแห้ง จานคู่ถูกชั่งน้ำหนักได้อย่างรวดเร็วเพื่อกำหนดมวลของตัวอย่าง ตัวทำละลายในจานคู่ได้หายไปทั้งหลัง h 10 กับเตาอบที่ 60 ° C จานสองเป็น reweighed เพื่อกำหนดมวลของสารตกค้างเป็นของแข็งและตัวทำละลาย evaporated มวลชนทั้งหมดถูกวัดด้วยดุลอิเล็กทรอนิกส์มีความไม่แน่นอนของ 0.0001 gในระหว่างกระบวนการอบแห้งที่ 60 ° C l-Gln ย่อยสลายเป็นหลีกเลี่ยงไม่ได้ เพื่อการนี้ การทดลองได้ดำเนินการทดสอบอิทธิพลของกระบวนการอบแห้งนี้ในการวัดความเข้มข้นของ l-Gn ในโซลูชัน ชุดโซลูชั่นที่ มีความเข้มข้นแตกต่างกันของ l Gn ได้แห้งตามกระบวนการข้างต้น คำนวณความเข้มข้นขึ้นอยู่กับมวลของสารตกค้างเป็นของแข็ง และตัวทำละลาย evaporated และความเข้มข้นแก้ปัญหาจริงได้เปรียบเทียบใน Fig. 3 ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่า กระบวนการนี้แห้งในการทดลองมีผลต่อการคำนวณความเข้มข้นของ l-Gn ในโซลูชัน4. บทสรุปThe solubilities of l-glutamine in mixed solvents (water + ethanol, water + acetone) are a function of temperature, increasing with an increase in temperature. In the mixed solvent systems, the increase of R increases the solubility, which indicates that pure water has a high dissolving power. Among the two different mixed solvent systems, only if it has the same solvent molar ratio (R), the molar fraction solubility will decrease in the same degree. The ratio of the solubility in water to that in the mixed solvents of R = 20 or R = 40 almost keeps constant along with temperature. The dissolution enthalpy and entropy of l-glutamine in water predicted from the solubility data using van’t Hoff equation is less than that in mixed solvents.
การแปล กรุณารอสักครู่..
