Способ определения концентрации аммонийного азота Советский патент 1992 года по МПК C12Q3/00 

Изобретение относится к бродильным производствам, а именно к способам контроля параметров микробиологического синтеза, и может найти применение при регулировании процессов культивирования бактерий, продуцентов антибиотиков, дрожжей, ферментов, аминокислот и т.д.

Известен способ определения содержания аммонийного азота в процессах культивирования микроорганизмов, включающий измерение парциального давления растворенного аммиака с помощью газочувствительного мембранного электрода после введения в пробу анализируемой жидкости щелочи до значения рН 12 1 .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения концентрации аммонийного азота в процессах культивирования микроорганизмов путем измерения содержания ионов аммония с помощью аммоний-селективного электрода с жидкостной мембраной. Он прост в использовании и экспрессен.

Недостатком этого способа является мешающее влияние ионов щелочных металлов, особенно калия.

Целью изобретения является повышение точности способа.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля концентрации аммонийного азота с помощью ионоселективного электрода с жидкостной мембраной на основе нейтрального носителя, осуществляют добавку аликвоты анализируемого раствора отфильтрованной культуральной жидкости к стандартному раствору хлорида аммония, содержащему хлорид лития в концентрации, обеспечивающей приблизительное равенство ионной силы смешиваемых растворов.

Введение анализируемого раствора в стандартный существенно расширяет диапазон соотношения концентраций ионов щелочных металлов к ионам аммония, пригодных для количественного определения ионов аммония (табл. 1 и 2). Опытным путем установлено, что самое меньшее влияние среди щелочных металлов на работу электЁ

s|

о

GJ О Ч) vj

рохимического датчика оказывают ионы лития, которые и были выбраны в качестве катионной составляющей при создании ионной сипы стандартного раствора. Значение ионной силы раствора культуральной жидкости оценивали на основании определения 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.

В качестве электрода сравнения использовали насыщенный хлорсеребрянный электрод с двойным солевым мостиком, за- полненным 1 М раствором хлорида натрия. Это позволяет при необходимости длительно выдерживать электрод сравнения в анализируемом растворе, исключая мешающее влияние ионов калия (особенно при низких содержаниях ионов аммония).

Стандартные растворы хлорида аммония с добавками хлорида лития готовили из высушенного при 105-110°С хлорида аммония (чда) и моногидрата хлористого лития (чда).

Пример. Определение концентрации аммония (азота) в культуральных жидкостях ферментационного получения пенициллина на комбинате Красноярскмедпрепараты, 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- ния. содержащего 0,2 моль/л хлорида лития для создания подходящей ионной силы, и якорь магнитной мешалки. Ставят стакан на магнитную мешалку и опускают туда электрод сравнения (насыщенный хлорсеребрян- ный электрод с двойным солевым мостиком, заполненным 1 М раствором хлорида натрия) и индикаторный аммоний - селективный электрод с жидкостной мембраной ЭМ-МН% - 01. После перемешивания в те- чение 1-2 мин записывают установившееся значение ЭДС (Ei). Затем вводят аликвоту 2,0 мл отфильтрованной культуральной жидкости продуцента бензилпенициллина и записывают через 2 мин установившееся значение потенциала (Ј2).

Расчет концентрации аммонийного азота CNH 4, моль/л, в культуральной жидкости проводят по уравнению

- Ccm{ 10(E -E,)/K fe+VJL) - Јl ,

VxVx

где CCT - концентрация аммонийного азота в стандартном растворе, моль/л;

VCt - обьем стандартного раствора, взятого для анализа, мл;

Vx- обьем аликвоты культуральной жидкости, мл;

К - крутизна электродной функции,равная для ионоселективных электродов марки ЭМ - NH% - 01 56 + 1 мВ/pNH 4.

В табл. 1 приведены экспериментальные данные, полученные предлагаемым способам, способом отгонки и способом- прототипом.

Анализ производственных растворов пенициллинового производства показал, что состав культуральной жидкости в процессе ферментации практически не изменялся по содержанию макрокомпонентов, например калия от 3 до 4,5 ммоль/л. Поэтому влияние абсолютной концентрации калия, как единственного мешающего анализу в данных условиях, изучено с использованием искусственных растворов (табл. 2).

При концентрации калия 4«10 3 моль/л использовали стандартный раствор 2-10 моль/л хлорида аммония, содержащий 0.2 моль/л хлорида лития, а при содержании калия 4 10 моль/л концентрация аммония в стандартном растворе составляла моль/л и хлорида лития 0.99 моль/л. Ионная сила в исскуственных растворах составляла 0,2 и 1.0 соответственно и поддерживалась хлоридом лития.

Без введения хлористого лития результаты анализов культуральной жидкости и ис- кусственных растворов оказываются неудовлетворительными, если при введе- нии добавки анализируемого раствора к стандартному происходит значительное изменение ионной силы.

Как видно из результатов табл. 1, по сравнению с прототипом, предлагаемый способ пригоден по крайней мере при 10- кратном молярном избытке калия по отношению к аммонию, в то время как первый дает удовлетворительные данные лишь при равных концентрациях ионов калия и аммония. Известно, что при концентрации аммонийного азота ниже 1 -10 моль/л метод отгонки дает неудовлетворительные результаты. Это подтверждается результатами табл. 1.

Данные полученные на искусственных растворах (табл. 2) свидетельствуют о применимости методики при различных концентрациях ионов калия.

Формула изобретения

Способ определения концентрации аммонийного азота, включающий смешение исследуемой культуральной жидкости со стандартным раствором хлорида аммония и измерение концентрации ионов аммония с

помощью ионоселективного электрода с жидкостной мембраной, отличающийся тем. что, с целью повышения точности, смешение проводят путем добавления культуральной

жидкости к стандартному раствору хлорида аммония, содержащему хлорид лития в концентрации, обеспечивающей равенство ионных сил смешиваемых растворов.

Т а б л и ц а 1

Изобретение относится к бродильным производствам, а именно к способам контроля параметров микробиологического синтеза. Цель изобретения - повышение точности способа. Измерение проводят с помощью ионоселективного электрода с жидкостной мембраной. Аликвоту анализируемого раствора добавляют к стандартному раствору хлорида аммония, содержащему хлорид лития в концентрации, обеспечивающей равенство ионных сил смешиваемых растворов. 2 табл.

Таблица2