基于活度模型的氨基酸溶液体系热力学性质和分子间相互作用研究

摘要

氨基酸是构成蛋白质和肽的基础单元，不仅是合成人体激素、酶和抗体的原料，也是生物、制药、食品、精细化工等多种工业的重要原料。在氨基酸的分离纯化过程，氨基酸溶液体系的活度和氨基酸溶液体系分子间的微观相互作用大小也是相关工业生产过程的主要设计依据之一。通过研究氨基酸溶液体系热力学性质，既可以获得氨基酸溶液体系适合的活度模型又有助于了解氨基酸溶液体系分子间相互作用方面的信息。具体研究内容如下:
　　 (1)本文主要以丙氨酸、甘氨酸、精氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、亮氨酸、丝氨酸、赖氨酸、缬氨酸和蛋氨酸的水溶液体系为研究对象，分析总结了甘氨酸在288.15 K、293.15 K、298.15 K、303.15 K和丙氨酸在288.15 K、293.15 K、298.15K、303.15 K、310.15K，以及其他氨基酸在298.15 K时的渗透系数和活度系数;另外还分析总结了20种氨基酸在不同温度和不同压强条件下在水中的溶解度数据，方便了需要此数据的研究者们。
　　 (2)采用Pitzer模型拟合氨基酸-水二元体系的热力学数据，拟合效果较好，得到了Pitzer模型的参数值，即第二维利系数BΦMX(Ⅰ)、BΥMX(Ⅰ)和第三维利系数CΦMX(Ⅰ）、CΥMX(Ⅰ)，建立了以Pitzer模型为基础、以质量摩尔浓度为单位的氨基酸-水溶液体系中氨基酸的活度模型;采用正规溶液模型拟合氨基酸-水二元体系的热力学数据，得到了相互作用能参数ω，建立了以正规溶液模型为基础、以摩尔分数为单位的氨基酸的活度模型。
　　 (3)在获得了氨基酸的活度模型后，结合分析整理的氨基酸的溶解度数据。计算出了甘氨酸在288.15 K、293.15 K、298.15K、303.15 K、310.15K温度下和DL-丙氨酸在288.15 K、293.15 K、298.15K、303.15K温度下的溶解平衡常数，以及精氨酸、谷氨酸、L-亮氨酸、DL-丝氨酸、DL-缬氨酸、DL-蛋氨酸在298.15K时的溶解平衡常数。另外还得到了甘氨酸和DL-丙氨酸的溶解焓变。
　　 (4)用Pitzer模型探讨这些氨基酸溶液系中溶质-溶质之间相互作用大小，即氨基酸-氨基酸分之间相互作用，还得到了甘氨酸在298.15K和293.15 K时的临界浓度点(2.9 mol/Kg和3.4 mol/Kg)，丙氨酸在288.15K和293.15K时的临界浓度点(1.5 mol/Kg)以及303.15K时的临界浓度点(0.3 mol/Kg)，谷氨酸在298.15K时的临界浓度点(0.06 mol/Kg);采用正规溶液模型探讨溶质-溶剂之间相互作用大小，得到了甘氨酸和丙氨酸在不同温度下氨基酸-水之间相互作用大小情况，以及在298.15K时所有研究对象的氨基酸相互作用大小情况。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 氨基酸的性质和用途

1．2 氨基酸溶液体系的研究现状

1．3 选题与研究内容

第2章 氨基酸热力学数据的分析总结

2．1 活度系数与渗透系数的基本热力学理论

2．1．1 不同标度的溶液组成的相互关系

2．1．2 电解质活度和离子活度以及渗透系数

2．1．3 氨基酸渗透系数的实验测定方法概述

2．2 氨基酸热力学数据的收集整理和分析

2．3 可用于本文的实验数据的分析总结

2．3．1 氨基酸渗透系数分析总结

2．3．2 氨基酸溶解度数据分析总结

第3章 氨基酸溶液体系活度模型的研究方法

3．1 引言

3．1．1 热力学模型

3．1．2 氨基酸活度模型应用情况

3．2 Pitzer模型理论

3．3 正规溶模型理论

第4章 基于活度模型的氨基酸溶液体系的热力学研究

4．1 氨基酸溶液体系的Pitzer模型拟合

4．2 氨基酸溶液体系的正规溶液模型拟合

4．3 氨基酸水溶液体系热力学性质分析

4．3．1 氨基酸-水二元体系模型参数的获取

4．3．2 氨基酸-水溶液体系的平衡常数

4．3．3 氨基酸-水溶液体系的溶解焓变

第5章 基于活度模型的氨基酸溶液体系各分子之间相互作用的研究

5．1 氨基酸-水溶液体系溶质与溶质相互作用

5．1．1 氨基酸分子间相互作用研究方法

5．1．2 氨基酸分子间相互作用情况分析和探讨

5．2 氨基酸-水溶液体系溶质与溶剂相互作用

结论

参考文献

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

致谢