Ion Exchange of Glutamic Acid Coupled with Crystallization

결정화 반응이 결합된 글루탐산의 이온교환

A specific ammino auid in a mixture can be crystallized inside an ion exchange column when displacer concentration is high enough to concentrate the amino acid in a pure band beyond its solubility limit. Glutamic acid formpd a discrete crystal layer in a cation exchanger column by operating displacement development mode and using a high concentration of displacer NaOH. The glutamic acid crystal formed was eluded from the column with the effluent stream and collected in a fraction collector. When 1.0 M of NaOH was used as a displacer, more than 60% of the loaded glutamic acid was recovered as crystal. The continuous crystallization and dissolution of crystal occurred, resulting in apparent movement of the crystal along the column without clogging or pressure increase. NaOH was proved a better displacer than NaCl because hydroxide ions neutralized hydrogen ions released from the resin and thus reduced the number of hydrogen ion competing with sodium ion for re-adsorption. The displacement development process coupled with crystallization provided higher concentration and recovery of glutamic acrid than conventional chromatography.

H형 Dowex 50W-X8 강산성 양이온 교환수지 결럼을 이용하여 glutamic acid를 치환전개하면셔 displacer의 농도를 증가시켜 인위적으로 결정화를 유도하였다. Displacer로 사용한 NaOH 놓도를 증 가시킴으로써 glutamic acid가 그 용해도 한계 이상 으로 농축되면서 컬럼내에서 이동도중 결정층이 형 성되었고 생성된 결정은 effluent stream을 따라 fraction collector로 회수되어졌다. 결정충이 이동하는 동안 clogging이나 압력강하의 문제점이 발생 하지 않았으며 1.0 M NaOH를 사용할 때 62% 의 glutamic acid가 결정으로 회수되었다. 수지로부터 치환되 어 나오는 $H^+$에 의한 OH 의 중화작용으로 인해 NaCI 보다는 NaOH가 효과적인 displacer임 을 알 수 있었으며 보다 sharp하고 농축된 band를 얻을 수 있었다 Glutamic acid 결정층의 이동속도 는 displacer 이통속도와 통일하였는데 그 이유는 결정이 이동하는 기작이 고정상의 interstitial fluid를 따라 이통하는 것이 아니라 일정한 두께의 결정층이 형성된 뒤에 앞경계변에셔는 계속 새로운 결정화가, 그리고 뒷경계변에서는 기존결정의 재용해가 일어나 면서 컬럼을 이동하는 것이며 또한 이 결정화 속도 와 재용해 속도가 비슷하게 균형을 이루고 있기 때 문이라고 설명할 수 있다. 이와 같은 이온교환중의 결정화 현상은 수지에 대한 선택도와 함께 용해도라 는 부가적 분리 인자를 통시에 사용함으로써 특정성 분의 분리효율을 높일 수 있으며 이온교환 후 추가 로 거쳐야 할 결정화 콩정의 부담을 줄일 수 있을 것이다. 결정화-재용해가 비슷한 속도로 반복되는 이통결정층이 형성된다는 관찰은 본 실험에서 사용 된 glutamic acid에만 적용할 수 있는 특이한 현상 일 수 있으며 aspartic acid 등 다른 저용해도 아미 노산에도 일반화할 수 있는 현상인지를 밝허가 위해 서는 보충 연구가 펄요하다. 더우기 이러한 결정화 현상은 단순히 용질의 용해도와 displacer 농도뿐만 아니라 pH, ionic strength, 사용하는 수지의 가교 도, mobile phase의 유속, 사용하는 컬럼의 제원에 도 영향을 받을 것이라고 사료되므로 결정회수율을 극대화하기 위한 최적조건의 도출 빛 그 적용범위의 확대에 대한 연구가 필요하다.