Исследование сорбции гистидина сульфоэтилированными аминополимерами с последующим определением методом лигандообменного капиллярного электрофореза

Владислав Александрович  Ильин; Анастасия Андреевна  Голота; Юлия Сергеевна  Петрова; Елена Леонидовна  Лебедева; Александр Викторович  Пестов; Людмила Константиновна  Неудачина

doi:10.17308/sorpchrom.2025.25/12793

Владислав Александрович Ильин Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург
Анастасия Андреевна Голота Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург
Юлия Сергеевна Петрова Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург
Елена Леонидовна Лебедева Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург
Александр Викторович Пестов Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия, Институт органического синтеза им. И.Я. Постовского УрО РАН, Екатеринбург
Людмила Константиновна Неудачина Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург

DOI: https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2025.25/12793

Ключевые слова: сорбция, аминокислоты, гистидин, аминополимеры, капиллярный электрофорез

Аннотация

Работа посвящена разработке методики электрофоретического определения аминокислот и исследованию сорбции гистидина материалами на основе хитозана со степенью сульфоэтилирования 0.5 (СЭХ 0.5), полиэтиленимина со степенью сульфоэтилирования 0.34 (СЭПЭИ 0.34) и полиаминостирола со степенями сульфоэтилирования 0.5 (СЭПАС 0.5) и 1.5 (СЭПАС 1.5). Разработку методики электрофоретического разделения и определения аминокислот (аланина, γ-аминомасляной кислоты, аргинина, аспарагина, аспарагиновой кислоты, валина, глицина, гистидина, глутаминовой кислоты, серина, метионина, лизина, лейцина, изолейцина, орнитина, оксипролина, треонина, тирозина, триптофана, фенилаланина) проводили с использованием системы капиллярного электрофореза «Капель-105М». В результате проведенных исследований оптимизированы следующие условия разделения аминокислот: длина волны детектирования, температура, время и способ ввода пробы, pH и природа фонового электролита, концентрация β-циклодекстрина. Разработанная методика позволяет осуществлять разделение и определение 12 аминокислот при их совместном присутствии в растворе и определение всех 20 исследуемых аминокислот при их индивидуальном присутствии в растворе. Рассчитаны значения пределов определения и пределов обнаружения исследуемых аминокислот методом лигандообменного капиллярного электрофореза в оптимизированных условиях; определены концентрационные диапазоны линейности градуировочных зависимостей.

Влияние рН аммиачно-ацетатного буферного раствора в диапазоне от 4.0 до 10.0 на сорбцию гистидина сульфоэтилированными аминополимерами исследовано методом ограниченного объема при исходной концентрации аминокислоты 1∙10^-4 моль/дм³ (масса сорбента 0.02 г, объем раствора 10.0 см³). Установлено, что при сорбции гистидина СЭХ 0.5 и СЭПЭИ 0.34 количественного извлечения не наблюдается. Извлечение аминокислоты СЭПАС 1.5 в натриевой форме является максимальным при рН 4.0 и составляет 21%. Степень извлечения аминокислоты СЭПАС 1.5 в медной форме увеличивается с ростом рН и достигает максимального значения, равного 93%, при рН 9.0-10.0. Равновесие сорбции гистидина СЭПАС 0.5 в медной форме и СЭПАС 1.5 в медной форме при рН 9.0 устанавливается в течение 30 минут контакта фаз.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Владислав Александрович Ильин, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург

аспирант, инженер кафедры аналитической химии и химии окружающей среды института естественных наук и математики, Уральский федеральный университет, Екатеринбург, Россия

Анастасия Андреевна Голота, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург

студент кафедры аналитической химии и химии окружающей среды института естественных наук и математики, Уральский федеральный университет, Екатеринбург, Россия

Юлия Сергеевна Петрова, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург

заведующий кафедрой аналитической химии и химии окружающей среды института естественных наук и математики, к.х.н., доцент, Уральский федеральный университет, Екатеринбург, Россия

Елена Леонидовна Лебедева, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург

доцент кафедры аналитической химии и химии окружающей среды института естественных наук и математики, к.х.н., Уральский федеральный университет, Екатеринбург, Россия

Александр Викторович Пестов, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия, Институт органического синтеза им. И.Я. Постовского УрО РАН, Екатеринбург

доцент кафедры органической химии и высокомолекулярных соединений института естественных наук и математики, к.х.н., доцент, Уральский федеральный университет, Екатеринбург, Россия; и.о. заведующего лабораторией органических материалов института органического синтеза им. И.Я. Постовского, УрО РАН, Екатеринбург, Россия

Людмила Константиновна Неудачина, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург

доцент кафедры аналитической химии и химии окружающей среды института естественных наук и математики, к.х.н., доцент, Уральский федеральный университет, Екатеринбург, Россия

Литература

Ezerskaya A.A., Pivovar M.L. Kapil-lyarnyi elektroforez: osnovnye printsipy, primenenie v farmatsevticheskom analize. Vestnik farmatsii. 2019; 83: 35-44.

Yakuba Yu.F. Sistemnyi podkhod k opredeleniyu osnovnykh aminokislot v produktakh pererabotki plodov i vinograda. Plodovodstvo i vinogradarstvo Yuga Rossii. 2015; 32: 168-180.

Zipaev D.V., Tulina A.A., Kozhukhov A.N. Ispol'zovanie metoda kapillyarnogo elektroforeza v otsenke pishchevykh produktov i napitkov. Vestnik Voronezh-skogo gosudarstvennogo universiteta in-zhenernykh tekhnologii. 2020; 82(1): 82-87. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2020-1-82-87

Omar M.M.A., Elbashir A.A., Schmitz O.J. Capillary electrophoresis method with UV-detection for analysis of free amino acids concentrations in food. Food Chemistry. 2017; 214: 300-307. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.07.060

Lorenzo M.P., Navarrete A., Balderas C., Garcia A. Optimization and validation of a CE-LIF method for amino acid deter-mination in biological samples. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 2013; 73: 116-124. https://doi.org/10.1016/j.jpba.2012.03.017

Cui Y., Jiang Z., Sun J., Yu J., Li M., Li M., Liu M., Guo X. Enantiomeric purity determination of (L)-amino acids with pre-column derivatization and chiral stationary phase: Development and validation of the method. Food Chemistry. 2014; 158: 401-407. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.02.133

Mustafa A., Åman P., Andersson R., Kamal-Eldin A. Analysis of free amino ac-ids in cereal products. Food Chemistry. 2007; 105(1): 317-324. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2006.11.044

Poinsot V., Bayle C., Couderc F. Re-cent advances in amino acid analysis by capillary electrophoresis. Electrophoresis. 2003; 24(22-23): 4047-4062. https://doi.org/10.1002/elps.200305692

Holeček M., Histidine in Health and Disease: Metabolism, Physiological Im-portance, and Use as a Supplement. Nutri-ents. 2020; 12(3): 848. https://doi.org/10.3390/nu12030848

Hirayama A., Igarashi K., Tomita M., Soga T. Development of quantitative method for determination of γ-glutamyl peptides by capillary electrophoresis tan-dem mass spectrometry: An efficient ap-proach avoiding matrix effect. Journal of Chromatography A. 2014; 1369: 161-169. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2014.10.007

Nurmukhametova K.R., Lebedeva E.L., Petrova Yu.S., Neudachina L.K. Is-sledovanie sorbtsii arginina sul'foetiliro-vannym khitozanom s posleduyushchim opredeleniem metodom kapillyarnogo el-ektroforeza. Sorbtsionnye i khromato-graficheskie protsessy. 2022; 22(6): 856-868. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2022.22/10892

Kartsova L. A. Problemy analitich-eskoi khimii. T. 18. Kapillyarnyi elektro-forez. M., Nauka, 2014. 444 p.

Kartsova L. A., Alekseeva A. V. Ligandoobmennyi kapillyarnyi elektro-forez. Zhurnal analiticheskoi khimii. 2011; 66(7):.677-685.

Alifkhanova L.M.k., Pestov A.V., Mekhaev A.V., Marchuk A.A. Bosenko S.N., Petrova Yu.S., Neudachina L.K. Sul-foethylated polyaminostyrene – polymer ligand with high selective interaction with silver ions in multicomponent solutions. Journal of Environmental Chemical Engi-neering. 2019; 7(1): 102846. https://doi.org/10.1016/j.jece.2018.102846

Pestov A.V., Petrova Yu.S., Bukha-rova A.V., Neudachina L.K., Koryakova O.V., Matochkina E.G., Kodess M.I., Yatluk Yu.G. Synthesis in a Gel and Sorp-tion Properties of N-2-Sulfoethyl Chitosan. Journal of Applied Chemistry. 2013; 86(2): 290-293. https://doi.org/10.1134/S1070427213020225

Kapitanova E.I., Zemlyakova E.O., Pestov A.V., Sinelshchikova A.R. Petrova Yu.S., Neudachina L.K. Sulfoethylated polyethylenimine: synthesis in gel and sorption properties. Russian Chemical Bul-letin. 2019; 68(6): 1252-1256. https://link.springer.com/article/10.1007/s11172-019-2549-5

Alekseeva A.V., Kartsova L.A. Vozmozhnosti ligandoobmennogo kapilly-arnogo elektroforeza pri opredelenii bio-logicheski aktivnykh veshchestv. Zhurnal analiticheskoi khimii. 2011; 66(7): 764-772.

Karbaum A., Jira T. Chiral separa-tion of unmodified amino acids with non-aqueous capillary electrophoresis based on the ligand-exchange principle. Journal of Chromatography A. 2000; 874(2):.285-292.

Kahle C., Holzgrabe U. Determina-tion of Binding Constants of Cyclodextrin Inclusion Complexes With Amino Acids and Dipeptides by Potentiometric Titration. Chirality. 2004; 16(8); 509-515.

Lyashenko D.Yu. Issledovanie vzaimodeistviya α- i β-tsiklodekstrina s yadrom aromaticheskikh aminokislot v vodnykh rastvorakh metodom UF-spektroskopii. Poverkhnost'. 2018; 10(25): 154-170.

Xu Z., Guan J., Fan S. Combined Use of Cu(II)-L-Histidin Complexand β-Cyclodextrin for the Enantioseparation of Three Amino Acids by CE and a Study of the Synergistic Effect. Journal of Chroma-tographic Science. 2020; 10(1): 969–975.

Chernova R.K., Varygina O. V., Be-rezkina N.S. Izbiratel'noe opredelenie gis-tidina v smeshannykh rastvorakh α-aminokislot Izvestiya Saratovskogo univer-siteta. Novaya seriya. Seriya: Khimiya. Bi-ologiya. Ekologiya. 2015; 15(4): 15-21. https://doi.org/10.18500/1816-9775-2015-15-4-15-21

Panyushkin V.T., Shcherbakov I.N., Volynkin V.A., Bolotin S.N., Bukov N.N., Shvydko T.V., Dzhabrailova L.Kh., Shamsutdinova M.Kh. O stroenii koordi-natsionnykh soedinenii medi (II) s L-gistidinom. Zhurnal strukturnoi khimii. 2017; 58(3): 535-546.

Alifkhanova L. M.k. Diss. kand. khim. nauk. Ekaterinburg, 2022, 130 p.

Kapitanova E. I. Diss. kand. khim. nauk. Ekaterinburg, 2021, 169 p.

Petrova Yu.S., Pestov A.V., Usoltse-va M.K. Neudachina L.K. Selective adsorp-tion of silver(I) ions over copper(II) ions on a sulfoethyl derivative of chitosan. Journal of Hazardous Materials. 2015; 299: 696-701. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2015.08.001

Troshanin N.V., Bychkova T.I. Get-eroligandnye kompleksy medi (II), nikelya (II), kobal'ta (II) s gidrazidom izonikotino-voi kisloty i L-gistidinom. Uchenye zapiski Kazanskogo universiteta. 2021; 163(1): 45-60