Адсорбция белка на природных сорбентах

Вид материала

Документы

Содержание Ключевые слова

Подобный материал:

• Ответственные составители: д Х. н., проф. А. П. Карнаухов, к Х. н. В. Б. Фенелонов, 178.45kb.
• Курс лекций 1999-2000, 11782.85kb.
• Урок №94 тема. Основные этапы биосинтеза белка, 33.42kb.
• Методическая разработка урока по теме «Биосинтез белка», 59.93kb.
• Молекулярный уровень, 31.47kb.
• Диплом 1 степени, 286.34kb.
• Матрица аминокислот (Биошейп и Противити). Маурицио Лука, 331.19kb.
• Биосинтез белка, 17.68kb.
• Откорм крупного рогатого скота, 305.74kb.
• О в мясе, рыбе, яйцах и молочных продуктах и что все растительные белки якобы неполноценны, 37.76kb.

УДК 637.344.8:661.183

Адсорбция белка на природных сорбентах

Пирузян А.В., Боковикова Т.Н., Найденов Ю.В.


Кубанский Государственный Технологический Университет


Аннотация

В работе исследован процесс сорбции водорастворимого белка природными сорбентами (цеолитом, вермикулитом) и сорбентом из отходов растительного сырья – стрежней початков кукурузы.

Установлен наиболее эффективный сорбент, получены технологические характеристики адсорбционного процесса, позволяющие рекомендовать данный сорбент для очистки сточных вод.

Ключевые слова: сорбенты, белок, адсорбционная емкость, сорбция.


В настоящее время большое внимание исследователей уделяется очистке производственных сточных вод, с целью выделения и утилизации биологически ценного продукта - белка [1]. Простым и эффективным методом очистки воды является адсорбция. Как следует из анализа литературных источников, адсорбционная очистка в большинстве случаев обеспечивает получение воды требуемого качества при разнообразном органическом составе воды, поступающей на обработку [2].

Обычно в водоподготовке используются угольные или синтетические сорбенты. Однако они имеют ряд недостатков: в связи с тем, что регенерация сорбентов неэффективна, эти сорбенты одноразового использования, с трудом утилизируются, экономически не целесообразны, при этом часто токсичны. Поэтому перспективным является применение в водоподготовке природных сорбентов [3].

Целью нашего исследования является проведение сравнительной оценки адсорбции сывороточного белкового альбумина на природных сорбентах: цеолите и вермикулите и сорбенте на основе стержней початков кукурузы.

Стержни початков кукурузы представляют собой целлюлозосодержащий сорбент, являются отходом растительного сырья и поэтому могут быть использованы в очистке воды в неограниченных количествах.

Для получения высокоэффективного и при этом дешевого сорбента стержни початков кукурузы предварительно измельчают, подвергают обработке горячим водяным паром при температуре более 500^оС. Обработка водяным паром способствует удалению низкомолекулярных балластных веществ и развитию микро- и мезопор. При этом достигается высокая сорбционная емкость и гидрофобность полученного сорбента.

Сорбционную активность исследуемых сорбентов по отношению к сывороточному белковому альбумину проводили в статических условиях.

Для исследования сорбционной емкости образцы сорбентов по 2 г помещали в конические колбы и добавляли 200 мл раствора белка концентрацией 1000 мг/л. Сорбенты оставляли в контакте с раствором на 1,5 часа при периодическом перемешивании, после чего твердую фазу отделяли декантацией, определяли мутность раствора и содержание в нем остаточного белка. Мутность раствора определяли методом калориметрии по изменению оптической плотности при длине волны 590 нм.

Остаточное содержание белка определяли методом Лоури с использованием калибровочных кривых [4].

На рис. 1 показана зависимость оптической плотности от времени контакта образцов сорбентов с раствором белка.





Рис.1 – Изменение оптической плотности (D) от времени контакта сорбента с раствором белка. 1 – вермикулит; 2 – цеолит; 3 – стрежни початков кукурузы.


Из рис. 1 видно, что оптическая плотность образцов исследуемых сорбентов со временем уменьшается, что говорит о способности данных образцов извлекать из растворов белок.

Оптимальное время адсорбции белка составляет около 60 мин. Дальнейшее контактирование образцов сорбентов с раствором белка не дает существенных изменений оптической плотности.


Адсорбционную емкость сорбентов определяли по формуле:


А=

где С_н – начальная концентрация белка в растворе, мг/л;

С_к – конечная концентрация белка в растворе, мг/л;

m - навеска сорбента, г;

V - объем раствора белка, л.


Наибольшей адсорбционной активностью по отношению к белку обладает образец №3 – стрежни початков кукурузы.

Механизм сорбции белка обусловлен взаимодействием противоположно заряженных групп поверхности сорбента и молекул белка.

Более эффективную сорбцию белка адсорбентом на основе стержней початков кукурузы можно объяснить специфическим взаимодействием пептидных групп в структуре белка с гидроксигруппами полипентоз, которые являются строительным материалом данного адсорбента.

Менее эффективная сорбция белка на цеолите и вермикулите объясняется неспецифическим взаимодействием молекул белка с адсорбентом посредством сил Ван -дер -Вальса. При полном заполнении поверхности сорбентов коллоидными частицами произойдет переполяризация поверхности, и сорбция белка будет уменьшаться.

Изотермы адсорбции данных образцов сорбентов показаны на рис.2





Рис 2. – Изотермы адсорбции исследуемых сорбентов:1 - вермикулит; 2 – цеолит; 3 – стрежни початков кукурузы.


В таблице 1 представлены значения адсорбционных емкостей данных образцов при начальной концентрации раствора белка 1000 мг/л.


Таблица 1

Адсорбционные емкости исследуемых сорбентов

Сорбент	Конечная концентрация белка в растворе, мг/л	Адсорбционная емкость, мг/г
1. Вермикулит	720	28
2. Цеолит	280	72
3. Стержни початков кукурузы	160	84

Степень извлечения белка из раствора определяли по формуле:


α=

Проведенное исследование показало, что максимальной сорбционной активностью по отношению к белку обладает сорбент на основе стрежней початков кукурузы (α=84%). Для сорбента на основе цеолита α=72%, а для сорбента на основе вермикулита α=28%.

Полученные результаты позволяют рекомендовать образец на основе стрежней початков кукурузы в качестве сорбента для извлечения из производственных сточных вод ценного продукта – белка.

При использовании данного сорбента не требуется дополнительных затрат на регенерацию сорбента, а также необходимых реагентов для извлечения белка (слабые кислоты, щелочи, нейтральные кислоты) с дальнейшей тепловой денатурацией полученного раствора в кислой среде [5] .

Помимо высокой адсорбционной емкости сорбент на основе стержней початков кукурузы является отходом растительного сырья – экономически целесообразен и экологически чистый.

Отработанный сорбент кроме биологически ценного белка содержит клетчатку, что может найти применение в качестве кормовой добавки в животноводстве.


Список литературы

1. Шапкин Н.П., Жамская Н.Н., Скобун А.С. и др. Адсорбция белков и жиров из сточных вод пищевых предприятий на природных сорбентах// Известия Вузов. Пищевая технология , №4, 2001. С.36-38.
   
2. Когановский А.М. Адсорбция органических веществ из воды. Л., Химия. – 1990. – 256с.
   
3. Тарасевич Ю.И. Природные сорбенты в процессах очистки воды. Киев. Наукова думка, 1981. – 278с.
   
4. Lowry O.H., Rosebrough N.J., Farr A.L., Randall R.J. Protein measurement with Folin phenol reagent // J. Biol. Chem.1951. V.193.№1. Р. 265 -275
   
5. Щербак Б.Ф. Способы и средства извлечения белково – жировых отходов из производственных стоков мясокомбинатов с целью использования их в производстве кормовых и технических продуктов. Обзорная информация. – М.: ЦНИИТЭИ мясмолпром., 1979. – 21с.