大孔树脂吸附分离S-腺苷甲硫氨酸的研究

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------D01：10.3969/j.issn.l005-6521.2018.16.012

大孔树脂吸附分离s-腺苷甲硫氨酸的研究

张晓青，杜瑾,张爱君，郝建安,曹军瑞A,王树2

(国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所，天津300192)

摘要：采用大孔树脂吸附法对S -腺苷甲硫0酸（S -adenosylmethionine，SAM )纯化工艺进行研究。通过考察上 柱流速、浓度、pH等因素对S-腺苷甲硫氨酸动态吸附的泄露曲线和树脂饱和吸附量影响，确定S-腺苷甲硫氨酸树 脂动态吸附的最佳工艺条件为：上柱流速！.6 0:/03+，进样料液浓度5.\" g/L，初始pH=5.0。用0.5瓜,//:硫酸以流速 3.6 mL/min洗脱吸附饱和树脂，产品得率为92.57 %。树脂重复使用5次后其对SAM的吸附量和解吸率分别下降了 13.68 mg/g 和 6.76 %。

关键词：S-腺苷甲硫氨酸;动态吸附；大孔弱酸性树脂；解吸

Study on Adsorption and Separation of S-adenosylmethionine by Macroporous Resin

ZHANG Xiao-qing, DU Jin,ZHANG Ai-jun, HAO Jian-an, CAO Jun-ruiP, WANG Shu-xun (institute of Seawater Desalination and Multipurpose Utilization, SOA,Tianjin 300192, China)

Abstract： The purification process of S-adenosylmethionine was studied by macroporous resin adsorption. By

investigating the effect of flow rate, concentration and pH value on leakage curve and saturated adsorption capacity of S-adenosylmethionine during resin dynamic adsorption,the optimum purification conditions were obtained as follows： the flow rate was 3.6 mL/min, the concentration of feed liquid was 5.0 g/L,the initial pH was

5.0. The saturated resin was eluted with 0.5 mol/L sulfuric acid at a flow rate of 3.6 mL/min, and the yield of S-

adenosylmethionine was 92.57 %. The adsorption and desorption properties of S-adenosylmethionine decreased by 13.68 mg/g and 6.76 % respectively after repeated use for 5 times.

Key words: S-adenosylmethionine#dynamic adsorption#macroporous weakly-acid resins#desorption

引文格式：

张晓青，杜瑾，张爱君，等.大孔树脂吸附分离S-腺苷甲硫氨酸的研究[J].食品研究与开发，2018,39(16):60-63 ZHANG Xiaoqing，DU Jin，ZHANG Aijun，et al. Study on Adsorption and Separation of S-adenosylmethionine by Macroporous Resin[J].Food Research and Development，2018,39^ 16)：60-63

S-腺昔甲硫氣酸（S-adenosylmethionine，SAM)是

微生物发酵法[5,化学合 本高 密高

SAM

存在产率低、成

作

包

[6。

L-甲硫氨酸，

广泛存在生物体内代谢中间体，是人体内

，与 关 ,SAM

键。SAM

方

化

工艺是 化合

生物化

用

，微生物

SAM工业化生

核酸生物代[2-3]。广用的关合成法[4]和 *

谢密切相关[1]。临床研究明S-腺苷甲硫氨酸 通过在微生物培养基中

在细胞内催化ATP (腺嘌呤核苷三磷酸，adeno sine -

triphosphate)与L-甲硫氨酸反应，合成较高浓度的 SAM。用

生产SAM微生物 [8]

[9]是

SAM

[7,

中

基金项目：海洋公益性行业科研专项项目（201505032-2);中央级 公益性科研院所基本科研业务费专项基金项目（K-JBYWF-2017-

T08)。

微生物 。,

SAM 是 内 物, 化 程 [10] 是

微生物 。 。

性

性SAM盐制

[11]是SAM主要分离方性物质之间相

剂之间

作者简介:张晓青（1983—）,女(汉）,工程师，硕士，研究方向：海洋 环境微生物。

*通信作者:曹军瑞，高级工程师，研究方向：海水淡化及净水技术。

过程，是根据溶质离子所带电荷与

分离提取

张晓青，等：大孔树脂吸附分离S-腺苷甲硫氨酸的研究

静电相互作用力的差别进行溶质分离的一种层析方 法[12]，具有操作工艺简单、有机溶剂用量少、成本低等优 点，目前离子交换树脂分离纯化已应用于胡萝卜素[13]、 糖类[14]等天然产物的提取纯化。

在前期静态吸附研究基础上[15]，开展大孔树脂动 态吸附SAM工艺的研究，考察进样料液浓度、初始

-H、流速等对泄漏 树脂吸附量的 ，优化

SAM树脂吸附工艺，

期 SAM的

化分离纯化

提 。1

材料与方法

1.1试验材料

SAM标准品（A2408-100 mg，纯度！80 6,色谱

纯）:Sigma公司;SAM粗品” I 物科

有公 D112树脂:大孔

离子树脂，

度范围 0.315 mm! 1.25 mm，粒径 0.4 mm~0.7 mm，淡黄

色， 料公

浓

、

化 、

等

天

天化 ，

分析纯

1.2方法 1.2.1树脂的活化

树脂化:取量大孔树脂D112，用去离子 清洗干净；用3倍体积的1 m=l/L HA1 2 h后，用 离子

然后用3倍体积1 m=l/L NaOH

2h，用去离子 用3有

1 mol/LHGl

4h，用去离子

，用。1.2.2不同条件对动态吸附的

称取一量化树脂， 析

子采用湿法

，

析 ！ = 17mm，

度：H=

(16±0.1) cm，柱床体积约 36.2mL，温度为（25±1)#。 分别测定不同上柱流速1.2、2.4、3.6、4.8 mL/min，SAM 溶液初始浓度 2.0、5.0、8.0 g/L，初始-H 为 3.0、5.0、7.0

吸附流出液SAM浓度，

流出液浓度与进料液浓度相等，考察 大孔树脂D112吸

附SAM的泄漏

吸附容量化。

1.2.3不同流速对D112解吸效果的影响

取一 量吸附

树脂 D112

析

，

玻璃层析柱！=17 mm，装填高度H=(16±0.1)cm，温度 为(25±1 )#〇以静态试验[13]筛选出0.5 mol/L H2SO4为洗 剂，对吸附

树脂进行动态

，分

不同流速2.4、3.6、4.8 mL/min下洗脱液SAM浓度，直

吸流 液 SAM 浓度1.2.4

SAMSAM

采用超高效液相色谱测定。色谱柱G18

反相柱(BEGH G18 2.1 mmx50 mm，1.7 \"m);流动相：

61

-

0.01 mol/L 甲酸铵，-H 3.0〜4.0;流速 0.3 mL/min;柱 温为30#。PDA检测器的检测波长为254 nm。SAM 标准品及分析样品在进样分析前都使用022 \"m的微孔 滤月鍵行过滤。

配制浓度为1 000 mg/L SAM标准溶液，准确移取 一定量标准溶液，稀释浓度分

50、100、200、400、

800、1 000 mg/L，利用超高效液相色谱测定溶液SAM 浓度。分别连续进样3次，SAM浓度(！，mg/L) 横坐标，吸收峰面积(\").纵坐标，绘制标准 ，计

算其标准

回归方程

\"=0.009 8!+0.013 9，$2=

0.999 9。1.2.5计算方法

树月旨

吸附量％、泄漏值&、吸附率p、SAM洗脱

率（分按照公式(1)〜(4)计算：

%=

(C0-C1)*

+( 1))〇

( 2)p6:=

)0C-1

)1 x100( 3)y/6=^2%-1

*1 x100( 4)

式中为树脂的饱和吸附容量，mg/g;C。为SAM 的初始浓度，mg/L;C1为吸附后总料液SAM的浓度，

mg/L;* 吸附料液总

，L;& 泄漏值，吸附

SAM浓度初始浓度的比值;+ 树脂量，g;c,吸附

后SAM的浓度，mg/L;C2

吸溶液中SAM的浓度，mg/L; %1

树脂的吸附总量，mg;*1为洗脱液的

，L；p 吸附率，6;( 率，6。

2

结果与讨论

2.1

上样流速对树脂D112吸附性能的影响

在SAM初始浓度=5.0 g/L，PH=5.0,分别调节流速 为1.2、2.4、3.6、4.8 mL/min，流速对SAM泄漏曲线的影

图1不同流速下SAM的泄漏曲线

Fig.1 Leakage curves at different velocity of flow

张晓青，等：大孔树脂吸附分离S-腺苷甲硫氨酸的研究

分离提取

响见图1。

决定大孔树脂吸附效率一个重要影响因素是流 速。流速既影响SAM和树脂之间接触时间，又能影 响树脂柱的处理能力[16]。从图1可以看出，随着流速 的增加，穿透时间提前，当流速从1.2 mL/min增加到4.8 mL/min时，SAM穿透时间从13 5增加到53 5。这 是由于流速增加，SAM溶液在柱子中停留时间减少， 不利于料液中的SAM分子在树脂中进行颗粒扩散和 膜扩散，从而影响离子交换过程%17]。流速对树脂饱和吸 附容量也有一定影响，流速为1.2、2.4、3.6、4.8mL/min 时，树脂D112饱和吸附容量分别为155.61、200.12、 203.13、197.31 mg/g。从

可以看出当流速大于

2.4 mL/min时，流速对树脂总吸附量和单位饱和吸附 容量影响不，树脂到和时间减少。综合考虑生 产效率和SAM稳定，选 3.6mL/min

流速。2.2

对树脂D112吸附性能影响

在初始pH=5.0，流速=3.6 mL/min，SAM溶液浓度 分 3.0、5.0、8.0 g/L时对泄漏曲线的影响图2。

图2

不同浓度下SAM的泄漏曲线

Fig.2 Leakage curves with different concentration

从图2可以看出，随着料液中SAM浓度从2.0 g/L 増加到8.0 g/L，穿透时间从47 5缩短到13 5。这是因 随着进料液

增加，料液树脂中SAM g

，

增

，加 离子交换过程，穿透时间

提前。在料液

分

2.0、5.0、8.0 g/L时，

树脂饱和吸附容量分别为161.31、203.13、204.21 mg/g， 可以看出随着料液 增加树脂饱和吸附量

增

大，当

增到8.0 g/L时，树脂和吸附量增加

减少，这是因 孔树脂D112对SAM吸附合

Langmuir单分子吸附，SAM浓度的增加，吸附量

増加，但存在

的吸附量。综合考虑SAM的吸附率

和树脂的和吸附量，选E.0g/L

进样料液 。

2.3 ?H值对树脂D112吸附

影响

在SAM溶液浓度=5.0 g/L，流速=3.6 mL/min，分别

pH

3.0、5.0、7.0，pH 对

的影

响见图3。

图3不同pH条件下SAM的泄漏曲线

Fig.3 Leakage curves at different pH value

当料液初始pH值分别为3.0、5.0、7.0时，树脂

D112穿透时间分

10、20、15.5 5,树脂饱和吸附容

量分别为44.18、203.13、164.37 mg/g。从结果可以看 出，当SAM溶液？H值从3.0

到5.0时，穿透时间

增加，树脂和吸附容量增 这是由于树脂

D112 于

树脂，在？H=3.0时解离

，SAM

主要以SAM2+

在。随着溶液中？H

到5,

SAM的离子价态降低，由SAM3+、SAM2+变为SAM1+，因

此SAM分子合的树脂

增加。当？H 从

5.0上升到7.0,溶液中SAM主要以SAM0

在，

SAM离子

，溶液中 离子SAM&+

树脂中的交换，穿透时间提前，和交换量

减少%18( ，SAM在 加稳定，因此

选择？H=5.0

树脂D112

吸附

。

2.4 吸流速对解吸效果的影响前

[15]，选

0.5 mol/L H2SO4 作

为洗脱剂，不同洗脱流速2.4、3.6、4.8 mL/min对S-腺

的

效

图4。

7o

6 o5 o(一/如)/4 3o 2侧

o1餐

o4.8 mL/min o

1A

3.6 mL/min IV2.4 mL/min

S0 50 100 150 200 250 300

洗脱液体积/mL

图4

不同流速硫酸的洗脱曲线

Fig.4 Desorption effect with different velocity of H2SO4 flow

从图4可以看出，不同流速条件下，SAM洗脱曲

，但是随着

流速从2.4 mL/min增加到

4.8 mL/min，顶

右移，达到

时所

分离提取

张晓青，等：大孔树脂吸附分离S-腺苷甲硫氨酸的研究

需要洗脱液体积也增加，从48 mL增加到60 mL，同 时洗脱液中SAM最大浓度降低，从59.39 g/L下降到 44.88 g/L。这是由于流速较慢时，洗脱剂硫酸可以和树 脂充分接触，洗脱越完全。解吸收集时间越短，解吸液 有效浓度越高，越有利于下一步的结晶过程，因此选 用3.6 mL/min作为最佳解吸速度，在此条件下，'AM 解吸率达到92.57 5。2.5大孔树脂D112再生性能

在确定最佳动态吸附和解吸流速条件下，利用树 脂D112进行5次吸附-解吸循环试验，考树脂

SAM吸附-解吸性能的稳定性，结

5

。

05

o 1Zoo

(

9^208

o o 7o%2156o/) o10 5

/吸附量 4o嫌_ 5

-o釤銮o 〇-解吸率

32o媒1釤

3

4

5

o o

2

0

o次数

o

图5

循环使用对树脂D112饱和吸附量和解吸率的影响

Fig.5 Adsorption capacity and recovery yield after the reuse of

resin D112

从图5可以看出，树脂D112连续使用5次后对

SAM的吸附量和解吸率略有下降，吸附量下降了 6.765,

说明大孔树脂D112定性较好，可用于SAM的分离 纯化。3

结论

研究进样料液浓度、上样流速、初始pH值对大 孔弱酸树脂D112吸附S- 硫酸的

和吸附的影响，

较佳动态吸附

条件:流

速3.6 mL/min，料液浓度5.0 g/L，初始5.0。解吸实 验表明3.6 mL/min为较佳解吸速度，SAM解吸率达到 92.57%。树脂D112

用5次吸附量和解吸率定，可 次

用。

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收稿日期+ 2018-02-09