全 文 ：第７卷第６期
２００９年１１月
生 物 加 工 过 程
ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｐｒｏｃｅｓｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏｌ．７Ｎｏ．６
Ｎｏｖ．２００９
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１７６２－３６７８．２００９．０６．００９
收稿日期：２００９－０２－２３
基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３计划）资助项目（２００６ＡＡ０２０１０２）；安徽省重点攻关资助项目（０７０１０２０２０７６）
作者简介：李 娟（１９８５—）女，安徽桐城人，硕士研究生，研究方向：生物物理学；郑之明（联系人），研究员，博士生导师，Ｅｍａｉｌ：ｚｍｚｈｅｎｇ＠ｉｐｐ．ａｃ．ｃｎ
双极膜电渗析分离发酵液中 Ｌ 乳酸
李 娟，陈 振，王 鹏，姚黎明，张腊梅，王 丽，郑之明
（中国科学院 等离子体物理研究所 离子束生物工程重点实验室，合肥 ２３００３１）
摘 要：采用三室型双极膜电渗析装置将发酵液中的Ｌ乳酸钠转化为Ｌ乳酸。探讨操作电压、流速、进料Ｌ乳酸
钠质量浓度等工艺参数对转化过程的影响，考察电渗析过程参数对转化率、物料损失率、电流效率和能耗等技术指
标的影响。在最优操作条件下（流速４０Ｌ／ｈ，电压１５Ｖ）对２Ｌ的１００２５ｇ／Ｌ乳酸钠发酵液进行分批重复电渗析处
理。结果表明：整个过程的转化率为８１２２％，损失率为１５％，能耗为０８１ｋＷ·ｈ／ｋｇ，电流效率为９１８％，得到的
Ｌ乳酸质量浓度可达１４４３１ｇ／Ｌ。电渗析残液补糖后可回到发酵罐中用于发酵生产Ｌ乳酸。
关键词：双极膜；电渗析；Ｌ乳酸钠；Ｌ乳酸
中图分类号：ＴＱ９２１＋３；Ｑ８５１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７２－３６７８（２００９）０６－００４５－０６
ＳｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＬｌａｃｔｉｃａｃｉｄｆｒｏｍｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｂｒｏｔｈｂｙ
ｂｉｐｏｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓ
ＬＩＪｕａｎ，ＣＨＥＮＺｈｅｎ，ＷＡＮＧＰｅｎｇ，ＹＡＯＬｉｍｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＬａｍｅｉ，
ＷＡＮＧＬｉ，ＺＨＥＮＧＺｈｉｍｉｎｇ
（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＩｏｎＢｅａｍＢｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｌａｓｍａＰｈｙｓｉｃｓ，
ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｈｅｆｅｉ２３００３１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＬｌａｃｔｉｃａｃｉｄｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｆｒｏｍｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｂｒｏｔｈｂｙｂｉｐｏｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅｅｌｅｃ
ｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓｗｉｔｈｔｈｒｅｅｃｈａｍｂｅｒｓ．Ｅｆｅｃｔｓｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎｖｏｌｔａｇｅ，ｆｌｏｗｒａｔｅａｎｄｉｎｉｔｉａｌｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｓｏｄｉｕｍ
Ｌｌａｃｔａｔｅｏｎｓｏｍｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ，ｓｕｃｈａｓｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｒａｔｉｏｏｆｓｏｄｉｕｍｌａｃｔａｔｅ，ｌｏｓｓｒａｔｅ，ｅｎｅｒｇｙ
ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄｃｕｒｅｎｔｅｆｉｃｉｅｎｃｙｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．ＲｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｆｉｎａｌＬｌａｃｔｉｃａｃｉｄｃｏｎｃｅｎ
ｔｒａｔｉｏｎｗａｓ１４４３１ｇ／ＬｗｈｅｎｆｅｄｂａｔｃｈｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓｗａｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄｔｏｐｒｏｄｕｃｅＬｌａｃｔｉｃａｃｉｄｆｒｏｍｔｈｅ
ｂｒｏｔｈｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ１００２５ｇ／ＬｏｆｓｏｄｉｕｍＬｌａｃｔａｔｅｕｎｄｅｒｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎｖｏｌｔａｇｅａｔ１５
Ｖａｎｄｆｌｏｗｒａｔｅａｔ４０Ｌ／ｈ．Ｔｈｅｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｒａｔｉｏｏｆｓｏｄｉｕｍｌａｃｔａｔｅ，ｌｏｓｓｒａｔｅ，ｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ａｎｄ
ｃｕｒｅｎｔｅｆｉｃｉｅｎｃｙｗｅｒｅ８１２２％，１５％，０８１ｋＷ·ｈ／ｋｇ，ａｎｄ９１８％．Ｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓｗａｓｔｅｗａｔｅｒｓｕ
ｐｐｌｅｍｅｎｔｅｄｗｉｔｈｇｌｕｃｏｓｅｗａｓｒｅｕｓｅｄａｓａｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｍｅｄｉｕｍｆｏｒＬｌａｃｔｉｃａｃｉｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｉｐｏｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅ；ｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓ；Ｌｓｏｄｉｕｍｌａｃｔａｔｅ；Ｌｌａｃｔｉｃａｃｉｄ
乳酸（ＬＡ）是一种天然有机酸，广泛应用于食
品、医药、化学工业和环保等领域［１－２］。特别是以
Ｌ乳酸作为前体生产的聚乳酸（ＰＬＡ），由于其良好
的使用性能和可降解的环境效应正备受关注［３］。
目前，国内外普遍采用微生物发酵法来生产乳酸。
但Ｌ乳酸发酵产物通常以乳酸钙形式生成，需要硫
酸酸化后提取，这不仅增加了 Ｌ 乳酸生产成本，产
生的大量硫酸钙会污染环境，同时钙盐法提取的Ｌ
乳酸耐热性不够，难以满足聚合物工业等行业的要
求。因此，开发新的提取工艺对于乳酸生产具有非
常重要的意义。
双极膜电渗析技术作为一种新兴的膜分离技
术，已广泛应用于有机酸分离提取［４－６］。它可以在
不引入酸的条件下，将有机酸盐转化为有机酸，并
回收利用碱溶液，能够降低化工原料生产过程能
耗，减少环境污染。因此将其应用于Ｌ乳酸的分离
提取以取代现行的发酵液浓缩、乳酸钙结晶和乳酸
钙酸解３道工序，有利于提高 Ｌ 乳酸的生产效益，
具有显著的工业应用价值和环境效应。而且，双极
膜电渗析可以与发酵耦联，形成一种新型原位分离
技术即电渗析发酵来生产Ｌ乳酸，已成为国内外研
究热点［７－８］。
本实验以去除菌丝体后的 Ｌ 乳酸钠发酵液为
分离体系，对双极膜电渗析直接提取Ｌ乳酸的工艺
进行优化。为进一步降低Ｌ乳酸的生产成本，本实
验还考察双极膜电渗析后的残液回到发酵罐中循
环使用，得到的碱液用于调节发酵罐ｐＨ的可行性。
１ 材料与方法
Ｂ—双极膜；Ｃ—阳离子交换膜；Ａ—阴离子交换膜；
Ｌ－—乳酸根离子；ＮａＬ—乳酸钠；ＨＬ—乳酸
图１ 三室双极膜电渗析原理示意图
Ｆｉｇ．１ Ｓｃｈｅｍｅｏｆｔｈｒｅｅｃｈａｍｂｅｒｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓｗｉｔｈ
ｂｉｐｏｌａｒｍｅｍｂｒａｎｅ
１１ 实验装置
本实验采用三室型双极膜电渗析装置将发酵
液中的Ｌ乳酸钠转化为 Ｌ 乳酸，原理见参考文献
［５］，示意图如图１所示。电渗析器由北京市三元
八达科技开发有限公司提供，主要由膜堆，流量计，
输液泵、贮液罐、直流电源、组装框架等组成。其中
电渗析隔板尺寸为１００ｍｍ×３００ｍｍ，阳极为钛涂
钌材质，阴极为不锈钢材质。膜堆由６个单元组成，
阴、阳离子交换膜为北京市环宇利达环保设备有限
责任公司提供，型号分别为 ＪＡＭ １阴膜、ＪＣＭ １
阳膜，双极性膜为德国ｆｕｍａｓｅｐＦＢＭ双极性膜。
１２ 实验方法
１２１ Ｌ乳酸钠发酵液的制备
固定化米根霉 ＲＬ６０４１在３７Ｌ鼓泡式发酵罐
中制得［９］，Ｎａ２ＣＯ３为中和剂，Ｌ 乳酸钠质量浓度
为２０～１００ｇ／Ｌ。
发酵培养基（ｇ／Ｌ）：葡萄糖１４０，（ＮＨ４）２ＳＯ４３，
ＫＨ２ＰＯ４０３，ＭｇＳＯ４·７Ｈ２Ｏ０７５，ＺｎＳＯ４·７Ｈ２Ｏ０２。
发酵液经超滤去除游离菌丝。
１２２ 双极膜电渗析分离Ｌ乳酸
盐室中装有Ｌ乳酸钠发酵液，酸室和碱室初始
溶液均为蒸馏水，极室采用阴阳两极室联通，用电
导为５０００～１００００μｓ／ｃｍ的 ＮａＯＨ溶液作为循环
液，实验过程中酸碱盐室的流速保持一致，阴阳两
极室的流速保持一致。实验采用间歇式操作，循环
１５ｍｉｎ后开始在恒压状态下进行转化。最佳操作
电压、流速分别由实验确定。在操作过程中，每隔５
ｍｉｎ记录电流电压值，每隔１ｈ测量酸碱盐室的体
积、电导率和ｐＨ，并取样进行Ｌ 乳酸钠、Ｌ 乳酸和
ＮａＯＨ的定量分析。
１３ 分析方法和数据处理
电导率、ｐＨ分别由上海精密科学仪器有限公司
的雷磁ＤＤＳ ３０７电导率仪和雷磁 ｐＨＳ ２５型 ｐＨ
计测定。用酸碱滴定法测定 ＮａＯＨ和 Ｌ 乳酸质量
浓度，生物传感分析仪测定Ｌ乳酸钠质量浓度。
实验过程中的参数如下：
能耗ＥＣ ＝
∑ＵｉＩｉΔｔ
３６００ｃ（ＨＬ）Ｖ（ＨＬ）Ｍ（ＨＬ） （１）
式中ＥＣ单位为ｋＷ·ｈ／ｋｇ。
电渗析过程的能耗指生产１ｋｇ的Ｌ 乳酸所需
要的电能，它直接决定其经济可行性。
电流效率ηＩ＝
９６５００ｃ（Ｈ）Ｖ（ＨＬ）
Ｎ∑ＩｉΔｔ
（２）
电流效率是电渗析器的主要指标，它表示电渗
析过程中电流的利用效率，即转化１ｍｏｌＬ 乳酸所
需的实际电量与理论电量的比值。
转化率ＲＣ ＝
ｃ（ＨＬ）Ｖ（ＨＬ）Ｍ（ＨＬ）
ｍ（Ｌ－０）
×１００％
（３）
６４ 生 物 加 工 过 程 第７卷
损失率ＲＬ ＝
ｃ（Ｌ－碱）Ｖ（Ｌ
－
碱）Ｍ（Ｌ
－
碱）
ｍ（Ｌ－０）
×１００％（４）
转化率是指酸室中生成的乳酸（ＨＬ）占盐室初
始Ｌ－的比例；损失率是指渗透到碱室中的 Ｌ－占盐
室初始Ｌ－的比例。因电渗析结束时会残留少量的
乳酸钠，故本实验中转化率和损失率之和小于１。
在式（１）～（４）中：ｃ（ＨＬ）和Ｖ（ＨＬ）指酸室中的
Ｌ乳酸浓度（ｍｏｌ／Ｌ）和体积（Ｌ）；ｃ（Ｌ－碱）和Ｖ（Ｌ
－
碱）指
碱室中的Ｌ乳酸根浓度（ｍｏｌ／Ｌ）和体积（Ｌ）；ｍ（Ｌ－０）
指盐室初始乳酸根 Ｌ－的质量；Ｍ（ＨＬ）和Ｍ（Ｌ－）指
乳酸和乳酸根的相对分子质量；Ｎ指膜对数，本实验
中为６；Ｕｉ和Ｉｉ指Δｔ时间间隔内（本实验中为５ｍｉｎ）
的电压值（Ｖ）、电流值（Ａ）。
２ 结果与讨论
２１ 操作电压对转化过程的影响
当盐室Ｌ 乳酸钠质量浓度为７５３７ｇ／Ｌ、三室
的流速为 ３０Ｌ／ｈ时，考察体系电压分别为 １００、
１２５、１５０、１８５和 ２００Ｖ对电渗析过程的影响。
其电流 电压曲线如图２所示，能耗与电流效率随电
压的变化如图３所示。
图２ 不同电压下的电流变化曲线
Ｆｉｇ．２ Ｃｕｒｒｅｎｔｃｕｒｖｅｓａｔｄｉｆｅｒｅｎｔｖｏｌｔａｇｅ
图３ 电压对电流效率和能耗的影响
Ｆｉｇ．３ Ｅｆｅｃｔｓｏｆｖｏｌｔａｇｅｏｎｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄ
ｃｕｒｒｅｎｔｅｆｉｃｉｅｎｃｙ
由图２可知：不同电压下的电流曲线均存在快
速上升期、稳流期、下降期和电流很小的平流期，且
电压越大，稳流期越短，电流最大值越大。初始电
流急剧上升时期为膜传质过程达到稳定操作的时
间，水向双极膜内中间层溶解扩散，达到稳定平衡，
阴、阳膜表面附近形成 Ｌ－和 Ｎａ＋扩散的浓度边界
层。因初始的酸碱室均为水溶液，整个体系电阻比
较大。随着实验的进行，盐室中Ｌ乳酸钠逐渐转化
为Ｌ乳酸和 ＮａＯＨ，盐室的离子浓度下降，酸碱室
的离子浓度升高，电导率变大，且体系溶液的温度
升高，导致电流很快达到最大值。随着实验的进一
步进行，盐室中的离子浓度下降到一定程度，而酸
室中的乳酸为弱电解质，致使体系总电阻上升，而
体系的总体温度已经趋于平衡，所以电流下降，直
至电流很小的稳流期。
由图３可知，随着电压的增加，电流的最大值增
加，处理时间也相应地缩短。电压的升高加大了离子
迁移动力，时间的缩短也在一定程度上抑制了浓差扩
散和水渗透等现象，所以电流效率提高。但电压的升
高也导致了体系温度的升高，热损失加大，能耗随着
电压的增加由０６４ｋＷ·ｈ／ｋｇ升高到１４１ｋＷ·ｈ／ｋｇ。
例如，当电压为２００Ｖ时，体系的温度可达３８℃，而
本实验中的膜在高于４０℃时会变形，影响膜的寿命。
同时能耗高不利于工业应用。转化率随着时间的延
长而升高，在上述不同电压下的转化率都大于９５％，
损失率小于３％。因此综合考虑能耗、电流效率、转
化率和损失率，选用１５Ｖ为操作电压比较合适。
２２ 流速对转化过程的影响
在操作电压、溶液浓度基本恒定条件下，改变
酸碱盐室流量，分别为２０、３０、４０、５０、６０Ｌ／ｈ，考察对
转化过程的影响。图４和图５反映了电流效率、能
耗、转化率、损失率随流速的变化关系。
图４ 流速对电流效率和能耗的影响
Ｆｉｇ．４ Ｅｆｅｃｔｓｏｆｆｌｏｗｒａｔｅｏｎｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄ
ｃｕｒｒｅｎｔｅｆｉｃｉｅｎｃｙ
７４ 第６期 李 娟等：双极膜电渗析分离发酵液中Ｌ乳酸
图５ 流速对转化率和损失率的影响
Ｆｉｇ．５ Ｅｆｅｃｔｓｏｆｆｌｏｗｒａｔｅｏｎｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｒａｔｉｏｏｆ
ｓｏｄｉｕｍｌａｃｔａｔｅａｎｄｌｏｓｓｒａｔｅ
由图４和图５可知，流速的增加使湍流程度加
剧，溶液在膜两侧的湍动和接触充分，膜表面的滞流
层变薄、电阻减小，因而电流效率增加、能耗减小。流
量低时，料液在电渗析器中停留的时间长，离子的传
递比较充分，因而转化率高，损失率小。相反，高流量
虽然可以获得较大的电流密度，但料液停留的时间太
短，离子迁移不够充分，因而转化率低，损失率大。因
此对流速的选择，在达到一定转化率要求的前提下，
应尽量选择流速较小的范围，以保证乳酸根离子的损
失控制在可接受的范围内。根据本实验结果，选择流
速为４０Ｌ／ｈ，此时能耗为０７６ｋＷ·ｈ／ｋｇ，电流效率达
８３６％，转化率和损失率分别为９５９％和２９４％。
２３ 初始乳酸钠质量浓度对转化过程的影响
在操作电压为１５Ｖ、流量为４０Ｌ／ｈ的情况下，
分别测定不同的初始 Ｌ 乳酸钠质量浓度 ２７２７、
３８１９、５６２８、９６２４ｇ／Ｌ对过程性能的影响，结果如
图６所示。
由图６可知：随着初始Ｌ乳酸钠质量浓度的增
大，转化率、损失率和耗电量均增加，电流效率呈现
先增后减的趋势。盐室中初始 Ｌ 乳酸钠的质量浓
度升高，由乳酸根 Ｌ－浓度差造成的离子推动力增
大，乳酸根Ｌ－由盐室分别向酸碱室扩散，所以转化
率和损失率增加，电流效率增大。但浓度增加到一
定程度，膜两侧溶液浓度升高，膜渗透压增大，水的
浓差扩散也加大，难以扩散进入双极膜内，从而降
低了双极膜水解离速度，导致电流效率有所下降。
同时初始Ｌ乳酸钠浓度越高，处理时间越长，导致
能耗也随之增加。由于双极膜电渗析的一个主要
应用是和发酵耦联形成原位分离技术，即电渗析发
酵。因此，具体的Ｌ乳酸钠质量浓度还应根据具体
实验来选择。
图６ Ｌ 乳酸钠质量浓度对转化率、电流效率、
能耗、损失率的影响
Ｆｉｇ．６ ＥｆｅｃｔｓｏｆｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆＬｓｏｄｉｕｍｌａｃｔａｔｅｏｎ
ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｒａｔｉｏｏｆｓｏｄｉｕｍｌａｃｔａｔｅ，ｃｕｒｒｅｎｔ
ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ａｎｄｌｏｓｓｒａｔｅ
２４ 重复分批双极膜电渗析方式制备Ｌ 乳酸
重复分批方式是提高酸室中的 Ｌ 乳酸浓度的
一种有效方式，即在一批处理完后，倒掉盐室的电
渗析废液，补入新的料液，而保留酸室中的 Ｌ 乳酸
溶液，继续下一批分离过程。采用稳压方式
（１５Ｖ），在４０Ｌ／ｈ下，用２Ｌ的１００２５ｇ／ＬＬ乳酸
钠发酵液作为盐室的分离体系，用双极膜电渗析进
行重复分批方式处理，以制备高浓度的 Ｌ 乳酸，结
果见图７。
８４ 生 物 加 工 过 程 第７卷
图７ 重复分批方式下的三室的浓度变化
Ｆｉｇ．７ Ｔｉｍｅｃｏｕｒｓｅｓｏｆｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｒｅｅｃｈａｍｂｅｒｓ
ｄｕｒｉｎｇｒｅｐｅａｔｅｄｂａｔｃｈｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓ
由图７可知：在三轮双极膜电渗析处理过程中，
Ｌ乳酸钠浓度变化趋势相似，说明膜的性能保持良
好。酸室中Ｌ乳酸质量浓度不断升高，最后达到
１４４３１ｇ／Ｌ。此外，碱室中的乳酸根离子浓度也在一
直上升，说明随着时间的延长，损失率在不断地增加。
经过连续 １６ｈ的操作，整个过程的转化率为
８１２２％，能耗为０８１ｋＷ·ｈ／ｋｇ，电流效率为９１８％，
损失率为１５％。因此与文献［１０－１２］相比，本研究
具有操作简便、能耗低转化率高的优点。
此外，在用双极膜电渗析处理乳酸钠的过程
中，发现碱室的体积基本不变，而酸室体积增加，盐
室体积减少。这是由水迁移造成的，主要来自２个
方面：１）水与Ｌ－、Ｎａ＋形成水合离子而迁移，即水的
电渗透；２）水由于渗透压作用而发生迁移［１３］。酸室
体积的增加降低了Ｌ乳酸的质量浓度，也增加了后
续的浓缩成本，不利于工业应用。因此，要采取措
施减少水迁移现象，如提高膜的性能，增加酸室的
流量以减少水由于渗透压作用向酸室迁移等。
２５ 电渗析残留液用于固定化米根霉发酵产Ｌ 乳酸
双极膜电渗析提取 Ｌ 乳酸后的发酵液残液中
含有一些残糖、蛋白质、色素、离子等，可以将其重
复利用，用于固定化米根霉发酵生产 Ｌ 乳酸。图８
对比了固定化米根霉利用普通发酵培养基以及在
电渗析残留液中补加葡萄糖后的培养基的发酵过
程。由图８可以看出，和正常发酵培养基的发酵过
程相比，虽然利用补糖后的电渗析后残液的发酵时
间延长了１０ｈ，产酸量为９６２４ｇ／Ｌ（低于正常水平
的１０４２６ｇ／Ｌ），转化率为 ７０５％，略低于正常的
７４４％，但这种方法是可行性的，不仅可以减少废水
的排放，降低生产Ｌ 乳酸的成本，而且为后期的固
定化发酵与双极膜电渗析分离耦联生产 Ｌ 乳酸
（即电渗析发酵）提供了可能性。
图８ 固定化米根霉产Ｌ 乳酸的发酵曲线
Ｆｉｇ．８ ＴｉｍｅｃｏｕｒｓｅｓｏｆＬｌａｃｔｉｃａｃｉｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｂｙ
ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄＲ．ｏｒｙｚａｅ
３ 结 论
本实验采用三室双极膜电渗析从 Ｌ 乳酸钠发
酵液制取Ｌ乳酸，同时回收ＮａＯＨ溶液。综合考察
转化过程中的能耗、电流效率、转化率和损失率，流
速为４０Ｌ／ｈ，电压为１５Ｖ的操作工艺较优。在该条
件下对２Ｌ的１００２５ｇ／Ｌ乳酸钠发酵液进行分批
重复电渗析处理，整个过程的转化率为８１２２％，损
失率为１５％，能耗为０８１ｋＷ·ｈ／ｋｇ，电流效率为
９１８％，Ｌ乳酸质量浓度可达１４４３１ｇ／Ｌ。同时电
渗析后的残液可以作为米根霉发酵的原料回到发
酵罐中，减少了废水排放和环境污染，也为固定化
发酵耦联双极膜电渗析生产Ｌ乳酸提供了基础。
利用双极膜电渗析提取 Ｌ 乳酸，过程简单，消
耗化工原料少，无污染。但由于浓差扩散、水的渗
透和电渗透，回收液中Ｌ乳酸所能达到的浓度是有
限的；加之发酵液中其他正离子也将混入回收液
中，故电渗析在整个提取工艺中一般用于产品的初
步分离，所以还需进一步的浓缩和纯化以得到高纯
度Ｌ乳酸。
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２６７２８２．
国外动态
Ｍｅｔａｂｏｌｉｘ利用植物提取生产降解塑料原料
美国马萨诸塞州剑桥市消息称，Ｍｅｔａｂｏｌｉｘ公司宣布在最近完成的温室试验中，利用 Ｍｅｔａｂｏｌｉｘ多基因表
现技术结合Ｍｅｔａｂｏｌｉｘ公司在植物工程领域方面的专业知识，成功地使柳枝稷的叶片组织产生了大量生物降
解塑料聚羟基烷酸（ＰＨＡ）。作为柳枝稷中一个功能性多遗传途径的首次成功表达，该成果显示了该公司开
创性的生物工程技术能力，并将该能力作为一个强大的工具为生物塑料和生物燃料的生产最大限度地挖掘
植物的潜力。
担任首席科学官的 ＯｌｉｖｅｒＰｅｏｐｌｅｓ博士指出：“Ｍｅｔａｂｏｌｉｘ公司７年来一直在研究可以使柳枝稷产生出
ＰＨＡ聚合物的生产技术。这一结果证实了在柳枝稷内经济型生产 ＰＨＡ聚合物的可能性，首次证明了柳枝
稷作为生物能源作物的增值性能。”
柳枝稷是美国草原地区大量生长的一种植物。它已被能源部和农业部确定作为一种重要原料来生产
下一代生物燃料和生物制品。
（文伟河）
０５ 生 物 加 工 过 程 第７卷