（食品科学专业论文）超滤和电渗析的组合分离γ氨基丁酸发酵液.pdf

摘要 y 氨基丁酸( y ，唧i n o b u t ) ，r i ca c i d ，简称g a b a ) ，是一种天然存在的，非蛋白组成氨 基酸，具有辫糕血压、改善膝功能、增强长期淀忆及提离肝、肾机缝等诸多生理活犍。 g a b a 广泛存在于自然界，但含量都很低，早期的化学合成方法成本较高，得率较低， 并且因在生产中使罔了危险溶剂丽无法应用于食品工业。利用生物合成法生产g a b a ， 具有成本低，含量高，使用安全等优点，在食品工业中的应用目菔广泛。g a b a 发酵液 的分离纯化是实现g a b a 工业化生产的关键环节。膜分离具有无相变、低耗能、操作条 件滠和、分离选择性好等优点，是首选的分离技术。 本研究题利用膜分离技术中的超滤和电渗析组合工艺，对g a b a 发酵液进行分离纯 亿，以袈获褥高纯度帮高圈收率鲍g a b a 产晶。本 舜究主要包援三个方面的内容： 1 在高速离心预处理的基础上，采用截留相对分子质量4 5 0 0 0 的超滤膜对g a b a 发酵 滚进行超滤分离。研究超滤压慧和循环流速对超滤过程的影响，褥出了最健超滤条 牛。 在压差0 1 0 m p a ，循环流速1 1 5 州s 的最佳超滤条件下，考察了浓缩比对超滤邋量及g a b a 回收攀的影响，依据超滤膜电镜观察的结果及超滤过程曲线，结合回收率的要求，得出 最傣浓缩比为l o 。实验结果表明，高速离心和怒滤可以截留6 0 以上豹蛋白质，经高速 离心和超滤后，g a b a 的纯度可由最初的3 1 9 增至6 2 0 ，回收率达8 8 6 0 。 2 配置不瓣浓度豹n a c 盐溶液，研究了籽滚浓度和流速对电渗季斤极浆邀流密度豹 影响。浓度越高，流速越高，极限电流密度越大。考察了处于等电点状态的氨基酸的加 入对n l 盐溶液极限电流密度的影响，氨基酸的加入增加了主体溶液的浓度，从丽增大 了极限电流密度，但总的来说，氨基酸没有直接参与电流的传递，因此极限电流密度虽 有所增加，但增加幅度不大。以修正的w i l s o n 经验式为綦础，拟合得到了加入氨基骏前 后极限电流密度的变化及辩液浓度、流速对极限电流密度影响的经验方程式。 3 综合考察诸多电渗析性能参数，为了获得较好的电渗析分离效果，应该在低于极 强电漉的蓠掇下，尽可能提高操作电流。并显遴入电渗橱器的主，c 誊相扬料的浓度越低、 流速越高，电渗析分离效果越好。研究结果同时也表明，电渗析在脱盐的基础上，对发 酵液中存在豹除葡萄糖以外的各秘物溪都有程度不同的分离 乍用，从两提高了产品中 g a b a 的纯度。在实验选定的操作条件下，在高速离心和超滤的基础上，电渗析能够去 除9 1 的灰分、8 5 1 3 的乳酸以及7 9 9 5 的谷氨酸，使发酵液中g a b a 的纯度由1 3 7 4 上升至1 5 4 3 ，回收率8 7 2 1 。 关键诞：g a b a ；超滤；龟渗据；极限电流密度；我盐 江南天学磷士学位论文 a b s 扫? a c t g 猢舢a m l n o b u t y “ca c i d ( g a b af - o rs h o 啦i san a t i v e l ye x i s t 讯gn o n - p r o t e i n 锄i n o a c i d ni sh e l 弘f u lt ol o w 蹦b l o o dp r e s s u r t oi m p m v eb r a i n c t i o n ，t oe n h a n c el o n g - t e r m 撒e 鞠。取岛e n 酝勰o v 甜鞠硅咒强暴l 蠡捌l e t i a 蘸ds oo n ，巍然 s 宅s 巅如l y 拯珏a t 娃辩。韬l 巅氇 v e r yl f 黼c o n t e n t e 雒每c h o m i c a ls y 糠e s 至so fg a b a 融sa 董l i 馥s t 勰dal 。w 黼d u e t i 黼 r 毽t e 。f u r t h e 黼。辩，i tc a n 聪o tb e 鹳e di n 孙o di n d 璐拄yo nr e a s o no f 氆撒g 材o u ss o l v 张招u s e d 抽 m es y n t h e s i s ，t h ep r o d u c t i o no fg a b a 、i t hb 沁l o g i c a lm e t h o d sh a sm ea d v a n t a g e so fl o w e r c 。s 整垂嚣e 。n l 秘 秘d 转e t e rs 鑫爨墩w 建馥e 。罐d 巅d 。l y 珏s 聪诬f 。礤i n 翻s l 掣1 麓e s e p a r a t i o na n dp l l r i f i c a t i o n o ff e r i n e n t a t i o nb r o t hi s o 1 2 m p a ) 流速的影响较为明显，这与两 区域传质机理一致：在压差控制区边界层的阻力较小，传递阻力主要由通过膜的阻力所 决定；而在传质控制区边界层的阻力为主要阻力，加强湍流可以使边界层的厚度变薄， 从而强化传质。但过大的流速会增加流体透过膜组件时的压力降，从而增加能耗，并且 当流速增大到某个程度后继续增加时，通量增加很少1 32 。3 5 】，因此，本研究最终采用了 1 1 5 m s 的循环流速。 考察超滤压差和循环流速对超滤膜截留性能的影响，实验结果分别如图2 7 、图2 8 。 经预处理后的g a b a 发酵液中所含的大分子物质主要是蛋白质，因而在考察超滤膜截 留性能时，也以蛋白质截留率为考察指标。由图可见，超滤压差和循环流速对超滤膜截 留性能的影响不大，这也正说明了超滤最主要的分离机理“筛分机理”。除筛分作 用外，料液中的溶质也会因在膜孔中停