اثر مایع یونی 1-بوتیل-3-متیل ایمیدازولیم برمید به‌عنوان «ماده کمکی» در تشکیل سامانه های دوفازی آبی {پلی‌اتیلن گلیکول 600- پتاسیم سیترات} در دماهای متفاوت
محورهای موضوعی :
شیمی فیزیک
شعله حمزه زاده
1
,
مصطفی عباسی
2
1 - استادیار شیمی فیزیک، پژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران، تهران، ایران
2 - دانشجوی کارشناسی ارشد شیمی فیزیک، پژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران، تهران، ایران
تاریخ دریافت : 1399/08/19
تاریخ پذیرش : 1400/01/14
تاریخ انتشار : 1400/09/01
کلید واژه:
دما,
مایع یونی,
پلی اتیلن گلیکول,
سیستم دوفازی آبی,
پتاسیم سیترات,
چکیده مقاله :
در زیست فناوری جداسازی، استخراج و خالص سازی زیست مولکول ها با استفاده از سامانه های دوفازی آبی به عنوان یک جایگزین مناسب و پایدار برای سامانه های دوفازی رایج آب – حلال آلی همواره مورد توجه پژوهشگران فرایند بوده است. یکی از راهکارهای پژوهشگران برای بهبود کارایی این سامانه ها در فرایند استخراج استفاده از مایع های یونی به عنوان یک عامل کمکی است. از این رو، در این مقاله تأثیر مایع یونی 1-بوتیل-3-متیل ایمیدازولیم برمید ([C4C1im]Br) در تشکیل سامانه دوفازی آبی متشکل از بسپار پلی اتیلن گلیکول600 و نمک پتاسیم سیترات بررسی شد. منحنی باینودال و داده های تجربی تعادل مایع-مایع سامانه دوفازی آبی موردنظر در حضور مایع یونی [C4C1im]Br به همراه ضرایب توزیع بین دوفاز مایع یونی در دو دمای 15/278 و K 15/318 تعیین شد. نتیجه های به دست آمده نشان داد که با افزایش دما، توانایی مایع یونی در تقویت تشکیل سامانه دوفازی آبی کاهش یافت، به طوری که در دمای K 15/318 افزودن مایع یونی موجب تضعیف تشکیل سامانه دوفازی شد. افزون براین، ضرایب توزیع بزرگتر از یک برای [C4C1im]Br در همه ترکیب درصدها و دماهای مورد مطالعه به دست آمدند که با افزایش طول خطوط ارتباطی در یک دمای معین افزایش می‌یافتند.
چکیده انگلیسی:
Abstract: In biotechnology, separation, extraction, and purification of biomolecules using aqueous biphasic systems, as environmental and economic sustainable alternatives for conventional water-organic solvent extraction techniques, have always been the focus of great attention and examina-tion. One approach proposed by researchers is based on the use of ionic liquids (ILs) as adjuvants in ABS, making the capability of these systems for the extraction of biomolecules to be promoted. In this regard, this work is devoted to study the effect of IL 1-butyl-3-methyl imidazolium bromide ([C4C1im] Br) on the formation of ABS Composed of a polyethylene glycol (PEG) with molecular weight 600 and a biodegradable organic salt potassium citrate. For this purpose, the binodal curves and the liquid-liquid equilibrium (LLE) data of the studied ABS, along with the partition coeffi-cients of [C4C1im]Br were determined at two temperatures of 278.15 K and 318.15 K. The results obtained indicate that the ability of [C4C1im]Br to promote the formation of the studied ABS de-creases with increasing temperature, so that at 318.15 K, the addition of IL makes the formation of two-phase system more difficult. In addition, [C4C1im]Br displays the partition coefficients greater than one for all the compositions and temperatures studied, which increases with increasing TLL at a given temperature.
منابع و مأخذ:
Albertsson, P.-Å.; Nature 182, 709-711, 1958.
Albertsson, P.-Å.; “Partition of cell particles and macromolecules: separation and purification of biomolecules, cell organelles, membranes, and cells in aqueous polymer two-phase systems and their use in biochemical analysis and biotechnology”, Wiley, New York, 1986.
Walter, H.; Brooks, D.E.; Fisher, D.; “Partitioning In Aqueous Two–Phase System: Theory, Methods, Uses, And Applications To Biotechnology”, Academic Press, Toronto, 1985.
Zaslavsky, B.Y.; “Aqueous two-phase partitioning: physical chemistry and bioanalytical applications”, CRC Press, U.S., 1994.
Hatti-Kaul, R. (Ed.); “Aqueous two-phase systems: methods and protocols”, Humana Press, New Jersey, 2000.
Hatti-Kaul, R.; Mol. Biotechnol. 19, 269-277, 2001.
Pereira, J.F.; Lima, Á.S.; Freire, G.; Coutinho, J.A.; Green Chem. 12, 1661-1669, 2010.
Wilkes, J.S.; Green Chem. 4, 73-80, 2002.
Rogers, R.D.; Seddon, K.R.; Science 302, 792-793, 2003.
Zhang, S.; Sun, N.; He, X.; Lu, X.; Zhang, X.; J. Phys. Chem. Ref. Data 35, 1475-1517, 2006.
Gutowski, K.E.; Broker, G.A.; Willauer, H.D.; Huddleston, J.G.; Swatloski, R.P.; Holbrey, J.D.; Rogers, R.D.; J. Am. Chem. Soc. 125, 6632-6633, 2003.
Freire, M.G.; Claudio, A.F.M.; Araujo, J.M.; Coutinho, J.A.; Marrucho, I.M.; Lopes, J.N.C.; Rebelo, L.P.N.; Chem. Soc. Rev. 41, 4966-4995, 2012.
Freire, M.G.; “Ionic-liquid-based aqueous biphasic systems”, Springer, Berlin, 2016.
de Souza, R.L.; Campos, V.C.; Ventura, S.P.; Soares, C.M.; Coutinho, J.A.; Lima, Á.S.; Fluid Phase Equilib. 375, 30-36, 2014.
Almeida, M.R.; Passos, H.; Pereira, M.M.; Lima, Á.S.; Coutinho, J.A.; Freire, M.G.; Sep. Purif. Technol. 128, 1-10, 2014.
Souza, R.L.; Ventura, S.P.M.; Soares, C.M.F.; Coutinho, J.A.P. ; Lima, Á.S.; Green Chem. 17, 3026-3034, 2015.
Hamzehzadeh, S.; Vasiresh, M.; Fluid Phase Equilib. 382, 80-88, 2014.
Hamzehzadeh, S.; Abbasi, M.; J. Chem. Thermodyn. 80, 102-111, 2015.
Hamzehzadeh, S.; Majouy, A.; Mokhtarani, B.; J. Mol. Liq. 213, 235-246, 2016.
Hamzehzadeh, S.; Touri, S.; Biotechnol. Prog. 34, 1149-1166, 2018.
Santos, J.H.P.M.; Martins, M.; Silva, A.R.P.; Cunha, J.R.; Rangel-Yagui, C.O.; Ventura, S.P.M.; J. Chem. Eng. Data 65, 3794-3800, 2020.
Marchel, M.; João, K.G.; Marrucho, I.M.; Sep. Purif. Technol. 210, 710-718, 2019.
Ferreira, A.M.; Faustino, V.F.; Mondal, D.; Coutinho, J.A.; Freire, M.G.; J. Biotechnol. 236, 166-175, 2016.
Rita de Cássia, S.S.; Pereira, M.M.; Freire, M.G.; Coutinho, J.A.P.; Sep. Purif .Technol. 196, 244-253, 2018.
Neves, C.M.; Rita de Cássia, S.S.; Pereira, M.M.; Freire, M.G.; Coutinho, J.A.; Biochem. Eng. J. 141, 239-246, 2019.
Marchel, M.; Soares, H.R.; Vormittag, P.; Hubbuch, J.; Coroadinha, A.S.; Marrucho, I.M.; Engineering Reports 1, e12030, 2019.
Jocić, A.; Marić, S.; Dimitrijević, A.; Tot, A.; Gadžurić, S.; Vraneš, M.; Trtić-Petrović, T.; J. Mol. Liq. 303, 112484-112493, 2020.
Tang, N.; Wang, Y.; Liu, M.; Liu, L.; Yin, C.; Yang, X.; Wang, S.; Sep. Purif. Technol. 246, 116898-116907, 2020.
Vernau, J.; Kula, M.R.; Biotechnol. Appl. Biochem. 12, 397-404, 1990.
Ting, A.M.; Lynn, S.; Prausnitz, J.M.; J. Chem. Eng. Data 37, 252-259, 1992.
Cheluget, E.L.; Gelinas, S.; Vera, J.H.; Weber, M.E.; J. Chem. Eng. Data 39, 127-130, 1994.
Hartounian, H.; Floeter, E.; Kaler, E.; Sandler, S.; AIChE J. 39, 1976-1984, 1993.
Bailey, F.;Callard, R.; J. Appl. Polym. Sci. 1, 56-62, 1959.
Bjoerling, M.; Karlstroem, G.; Linse, P.; J. Phy. Chem. 95, 6706-6709, 1991.
Tubío, G.; Pellegrini, L.; Nerli, B.B.; Picó, G.A.; J. Chem. Eng. Data 51, 209-212, 2006.
Remsing, R.C.; Swatloski, R.P.; Rogers, R.D.; Moyna, G.; Chem. Commun. 12, 1271-1273, 2006.
Rodríguez, H.; Francisco, M.; Rahman, ; Sun, N.; Rogers, R.D.; Phys. Chem. Chem. Phys. 11, 10916-10922, 2009.
Rodríguez, H.; Rogers, R.D.; Fluid Phase Equilib. 294, 7-14, 2010.
Tomé, L.I.N.; Pereira, F.B.; Rogers, R.D.; Freire, M.G.; Gomes, J.R.B.; Coutinho, J.A.P.; J. Phys. Chem. B118, 4615–4629, 2014.
Visak, Z.P.; Lopes, J.N.C.; Rebelo, L.P.N.; Monatsh. Chem. 138, 1153-1157, 2007.
_||_
Albertsson, P.-Å.; Nature 182, 709-711, 1958.
Albertsson, P.-Å.; “Partition of cell particles and macromolecules: separation and purification of biomolecules, cell organelles, membranes, and cells in aqueous polymer two-phase systems and their use in biochemical analysis and biotechnology”, Wiley, New York, 1986.
Walter, H.; Brooks, D.E.; Fisher, D.; “Partitioning In Aqueous Two–Phase System: Theory, Methods, Uses, And Applications To Biotechnology”, Academic Press, Toronto, 1985.
Zaslavsky, B.Y.; “Aqueous two-phase partitioning: physical chemistry and bioanalytical applications”, CRC Press, U.S., 1994.
Hatti-Kaul, R. (Ed.); “Aqueous two-phase systems: methods and protocols”, Humana Press, New Jersey, 2000.
Hatti-Kaul, R.; Mol. Biotechnol. 19, 269-277, 2001.
Pereira, J.F.; Lima, Á.S.; Freire, G.; Coutinho, J.A.; Green Chem. 12, 1661-1669, 2010.
Wilkes, J.S.; Green Chem. 4, 73-80, 2002.
Rogers, R.D.; Seddon, K.R.; Science 302, 792-793, 2003.
Zhang, S.; Sun, N.; He, X.; Lu, X.; Zhang, X.; J. Phys. Chem. Ref. Data 35, 1475-1517, 2006.
Gutowski, K.E.; Broker, G.A.; Willauer, H.D.; Huddleston, J.G.; Swatloski, R.P.; Holbrey, J.D.; Rogers, R.D.; J. Am. Chem. Soc. 125, 6632-6633, 2003.
Freire, M.G.; Claudio, A.F.M.; Araujo, J.M.; Coutinho, J.A.; Marrucho, I.M.; Lopes, J.N.C.; Rebelo, L.P.N.; Chem. Soc. Rev. 41, 4966-4995, 2012.
Freire, M.G.; “Ionic-liquid-based aqueous biphasic systems”, Springer, Berlin, 2016.
de Souza, R.L.; Campos, V.C.; Ventura, S.P.; Soares, C.M.; Coutinho, J.A.; Lima, Á.S.; Fluid Phase Equilib. 375, 30-36, 2014.
Almeida, M.R.; Passos, H.; Pereira, M.M.; Lima, Á.S.; Coutinho, J.A.; Freire, M.G.; Sep. Purif. Technol. 128, 1-10, 2014.
Souza, R.L.; Ventura, S.P.M.; Soares, C.M.F.; Coutinho, J.A.P. ; Lima, Á.S.; Green Chem. 17, 3026-3034, 2015.
Hamzehzadeh, S.; Vasiresh, M.; Fluid Phase Equilib. 382, 80-88, 2014.
Hamzehzadeh, S.; Abbasi, M.; J. Chem. Thermodyn. 80, 102-111, 2015.
Hamzehzadeh, S.; Majouy, A.; Mokhtarani, B.; J. Mol. Liq. 213, 235-246, 2016.
Hamzehzadeh, S.; Touri, S.; Biotechnol. Prog. 34, 1149-1166, 2018.
Santos, J.H.P.M.; Martins, M.; Silva, A.R.P.; Cunha, J.R.; Rangel-Yagui, C.O.; Ventura, S.P.M.; J. Chem. Eng. Data 65, 3794-3800, 2020.
Marchel, M.; João, K.G.; Marrucho, I.M.; Sep. Purif. Technol. 210, 710-718, 2019.
Ferreira, A.M.; Faustino, V.F.; Mondal, D.; Coutinho, J.A.; Freire, M.G.; J. Biotechnol. 236, 166-175, 2016.
Rita de Cássia, S.S.; Pereira, M.M.; Freire, M.G.; Coutinho, J.A.P.; Sep. Purif .Technol. 196, 244-253, 2018.
Neves, C.M.; Rita de Cássia, S.S.; Pereira, M.M.; Freire, M.G.; Coutinho, J.A.; Biochem. Eng. J. 141, 239-246, 2019.
Marchel, M.; Soares, H.R.; Vormittag, P.; Hubbuch, J.; Coroadinha, A.S.; Marrucho, I.M.; Engineering Reports 1, e12030, 2019.
Jocić, A.; Marić, S.; Dimitrijević, A.; Tot, A.; Gadžurić, S.; Vraneš, M.; Trtić-Petrović, T.; J. Mol. Liq. 303, 112484-112493, 2020.
Tang, N.; Wang, Y.; Liu, M.; Liu, L.; Yin, C.; Yang, X.; Wang, S.; Sep. Purif. Technol. 246, 116898-116907, 2020.
Vernau, J.; Kula, M.R.; Biotechnol. Appl. Biochem. 12, 397-404, 1990.
Ting, A.M.; Lynn, S.; Prausnitz, J.M.; J. Chem. Eng. Data 37, 252-259, 1992.
Cheluget, E.L.; Gelinas, S.; Vera, J.H.; Weber, M.E.; J. Chem. Eng. Data 39, 127-130, 1994.
Hartounian, H.; Floeter, E.; Kaler, E.; Sandler, S.; AIChE J. 39, 1976-1984, 1993.
Bailey, F.;Callard, R.; J. Appl. Polym. Sci. 1, 56-62, 1959.
Bjoerling, M.; Karlstroem, G.; Linse, P.; J. Phy. Chem. 95, 6706-6709, 1991.
Tubío, G.; Pellegrini, L.; Nerli, B.B.; Picó, G.A.; J. Chem. Eng. Data 51, 209-212, 2006.
Remsing, R.C.; Swatloski, R.P.; Rogers, R.D.; Moyna, G.; Chem. Commun. 12, 1271-1273, 2006.
Rodríguez, H.; Francisco, M.; Rahman, ; Sun, N.; Rogers, R.D.; Phys. Chem. Chem. Phys. 11, 10916-10922, 2009.
Rodríguez, H.; Rogers, R.D.; Fluid Phase Equilib. 294, 7-14, 2010.
Tomé, L.I.N.; Pereira, F.B.; Rogers, R.D.; Freire, M.G.; Gomes, J.R.B.; Coutinho, J.A.P.; J. Phys. Chem. B118, 4615–4629, 2014.
Visak, Z.P.; Lopes, J.N.C.; Rebelo, L.P.N.; Monatsh. Chem. 138, 1153-1157, 2007.
