分子の共同作用に基づく分子認識系の創製と分離プロセスへの応用

• Project/Area Number: 11750668
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 反応・分離工学
• Research Institution: University of Miyazaki
• Principal Investigator: 塩盛 弘一郎 宮崎大学, 工学部, 助手 (80235506)
• Project Period (FY): 1999 – 2000
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2000)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 2000: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000); Fiscal Year 1999: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
• Keywords: 分子集合体 / 抽出分離 / 逆ミセル / 分子認識 / タンパク質 / 分子間相互作用 / 液-液抽出 / バイオセパレーション / 液一液抽出

Research Abstract

ジ(2-エチルヘキシル)スルホコハク酸ナトリウム(AOT)が作る逆ミセルヘ種々のアルキルアミンを添加して水の抽出への影響を明らかにした.長鎖アミンを添加した系は,水相のpHを低下させると逆ミセルへの水の抽出が急激に低下し,逆ミセルが形成しなくなった.水の抽出が低下するpHは,長鎖アミンのpKaと対応しており,アンモニウムイオンの生成とアンモニウムイオンとAOTとのイオン対形成の反応平衡を考慮したモデルにより水のpH変化による抽出挙動を説明できた.これにより長鎖アルキルアミンを添加したAOT逆ミセル系の設計が可能となった.
リゾチームをモデルタンパク質としてジオクチルアミン(DOA)とAOTを混合した逆ミセル系における正抽出および逆抽出挙動を詳細に検討した.特に逆抽出において,DOA,AOTおよびリゾチームの濃度を変化させて実験を行なった.タンパク質の逆ミセルからの逆抽出過程は,逆ミセルの破壊とタンパク質と直接相互作用しているAOTの除去の2段階で進行していることが示唆された.これらの結果に基づき,正抽出槽と逆抽出槽の間を有機相を循環させて連続抽出を行なった.正抽出速度に比べ逆抽出速度は極端に遅く,逆抽出槽において有機相を分散させて接触面積を増加させることにより連続抽出が可能であることを明らかにした.逆抽出条件での界面張力が大きく有機相を逆抽出槽に分散させても容易に相分離できることが明らかとなった.
AOT逆ミセル抽出系において水溶性アミンやアミノ酸を水相に添加すると,pHにより水の抽出挙動が大きく変化した.pHを低下させると親水性の高い化合物の場合は水の抽出量は増加し,親水性の低い化合物の場合は水の抽出量は減少した.添加物質のpKaと対応して水の抽出が変化するpHが変わり,添加化合物とAOTとの静電相互作用により逆ミセルの構造が大きく変化することが分かった.

Research Products

• [Publications] K.Shiomori,T.Honbu,Y.Kawano,R.Kuboi and I.Komasawa: "Formation and Structure Control of Reverse Micelles by the Addition of Alkyl Amines and their Applications for Extraction Processes of Proteins"Studies in Surface Science and Catalysis. 132. 141-144 (2001)
• [Publications] 塩盛弘一郎,本部貴洋,河野恵宣,久保井亮一,駒沢勲: "長鎖アルキルアミン-AOT混合逆ミセル系によるリゾチームの抽出挙動"化学工学論文集. 27・1. 130-133 (2001)
• [Publications] K.Shiomori,Y.Kawano,R.Kuboi and I.Komasawa: "Effect of Electrostatic Interaction on Reverse Micellar Extraction of Large Molecular Weight Proteins"Journal of Chemical Engineering of Japan. 33・5. 800-804 (2000)
• [Publications] T.Sana,K.Shiomori,Y.Kawano,K.Nagayoshi: "Extraction Equilibrium of Nickel from Aqueous Ammonium Sulfate Solution with 5-Dodecylsalicylaldoxime in Kerosene"Solvent Extraction Research and Development, Japan. 7. 206-211 (2000)
• [Publications] D.-P.Hong,R.Kuboi,K.Shiomori,Y.Kawano: "Modification of Reverse Micellar Properties by the Addition of Alcohols or Alkyl Amines and Their Applications for Extraction Process of Proteins"Proceedings of The 8th APCChE Congress. 2. 475-478 (1999)
• [Publications] K.Shiomori,Y.Kawano,R.Kuboi and I.Komasawa: "Extraction of Proteins and Water with Sodium Bis (2-Ethylhexyl) Sulfosuccinate/Long Chain Alkyl Amines Mixed Micellar System"Journal of Chemical Engineering of Japan. 32・2. 177-183 (1999)
• [Publications] D.-P. Hong,R.Kuboi,K.Shimori.Y.Kawano: "Modification of Reverse Micellar Properties by the Addition of Alcohols or Alkyl Amines and Their Applications for Extraction Prcess of Proteins"Proceedings of The 8th APCChE Congress. 2. 475-478 (1999)
• [Publications] K.Shimori,Y.Kawano,R.Kuboi I.Komasawa: "Extraction of Proteins and Water with Sodium Bis(2-Ethylhexyl)Sulfosuccinate/Long Chain Alkyl Amines Mixed Reverse Micellar System"Journal of Chemical Engineering of Japan. 32・2. 177-183 (1999)
• [Publications] K.Shimori,T.Honbu,Y.Kawano,R.Kuboi,I.Komasawa: "Reverse Micellar System for Protein Extraction Using Sodium Bis (2-Ethylhexyl)Sulfosuccinate and Long Chain Alkyl Amines"Proceedings of The Third Taipei-Kyushu Joint Symposium on Chemical Engineering,1999. 212-214 (1999)