第10卷第3期 2010年6月
过程工程学报
The Chinese Journal of Process Engineering
乳酸发酵液电渗析过程中氨基酸的迁移现象
王丽静1，杨鹏波"，吴霞"，丛威"，李春1
(1.石河子大学食品学院，新谨兵团化工绿色过程重点实验室，新谨石河子832000：
2.中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室，北京100190：3.北京理工大学生命科学与技术学院，北京100081)
Vol.10 No.3 June 2010
摘要：使用三室双极膜电渗析法处理乳酸发酵液时，杂质氨基酸的迁移会影响回收乳酸的纯度。通过对乳酸发酵液电渗析过程中氨基酸迁移现象的研究，发现各种不同氨基酸的迁移速率主要受其初始浓度、pI值与料室pH值的差值、阴离子交换膜对其选择性及其自身电迁移率的影响，根据此规律，建立了离子迁移速率计算模型，通过与实际过程比较，表明其可有效预测杂质氮基酸的迁移情况，估算特定体系达到预定收率时的纯度。实验验证结果表明，氨基酸的迁移率为32.5%，与对照实验(82.6%)相比，降低率为60.7%.通过调节氢渗漏控制料室pH值、提高阴膜对乳酸的专一选择性等可控制氨基酸向酸室迁移，以获取更高的乳酸纯度
关键调：三室双极膜电渗析；乳酸：氨基酸；离子迁移；迁移规律
中图分类号：TQ150.1 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2010)03-0451-06
究了蔗糖溶液电渗析体系中甘氨酸的迁移现象并发展了一种从蔗糖溶液中分离甘氨酸的方法；另外，他们还
乳酸(Lacticacid)作为一种重要的有机酸，在食品、
医药及化妆品等领域有广泛应用，生产乳极有化学合成法和发酵法.20世纪80年代以来，随若发酵技术不断革新及其在生产乳酸光学异构方面的优势，发酵法逐渐成为生产乳酸的主要方法.乳酸发酵液的分离与精制直接影响产品的质量和收率，这部分操作费用一般占全部生产费用的50%~60%[2]，传统的钙盐结晶酸解法存在工艺流程长、收率低、化工原料消耗多、环境污染严重等问题3]，因此，导求更为经济、高效的分离方法成为乳酸生产的重要问题。近年来，电渗析法作为一种新型膜分离技术广泛用于有机酸的提取，利用双极膜电渗析法(BipolarMembrane Electrodialysis，BMED)可将乳酸盐转化为乳酸，该法具有收率高、能耗低、不污染环境、装置使用寿命长、经济效益显著等优点
双极膜电渗析法有良好的应用前景，国内外学者开展了大量研究(3-7)，但目前双极膜电渗析法分离乳酸在生产上并没有获得大规模推广，主要原因除了双极膜成本较高及过程易产生膜污染外，另一个重要原因是乳酸发酵液成分复杂，各种杂质氨基酸会伴随乳酸迁移进入酸室，进而影响回收乳酸的纯度，自前，对电渗析体系中离子迁移现象的研究主要针对简单体系的特定离子，如Bukhovets等[9]研究了多种氨基酸混合溶液的电渗析体系中酪氨酸的迁移现象和规律；Eliseeva等[10]研
总结了蔗糖溶液电渗析体系中碳酸根的迁移规律[1] 但复杂体系(如乳酸发酵液)由于成分复杂，对其电渗析过程中各种离子的迁移现象和规律一直未有系统的认识和理解
电渗析过程本身是各种带电离子在电场中定向迁移的过程，离子迁移除与离子特性有关外，还受电场和溶剂环境的影响及其他离子迁移竞争的影响.在乳酸发酵液的各种杂质离子中，氨基酸种类紧多，且与乳酸带电性质相近，是影电渗析法回收乳酸纯度的最主要因素本工作对三室双极膜电渗析法回收乳酸过程中各种杂质氨基酸的迁移现象进行了研究，并探讨了迁移规律及其对实际生产的指导意义.值得一提的是，由于氮基酸在各种发酵液中普遍存在，本工作对其他有机酸发酵液电渗析工艺同样具有指导意义
2实验 2.1材料与试剂
乳酸(铵)发酵液(乳酸菌厌氧发酵，实验室自备)，
氨基酸混合标准品(北京市药检所提供)，碳酸钠和碳酸氢钠标准品（色谱纯，天津市光复精细化工研究所），磷酸二氢钠(分析纯，北京北化精细化学品有限责任公司)，乙睛（色谱纯，加拿大GaledonLaboratoriesLtd.)，甲醇（色谱纯，美国PromptarCompanyLtd.）
收稿日期：201003-09，修图日期：2010-04-16
基金项目：国家高技术研究发展计划(863)重点基金资助项日(编号：2006AA020101)：国家高技术研究发展计划(863)目标导向基金资助项目(编号：
2007AA10Z360)
098-061
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