氨基酸分离纯化的研究进展_白云峰

异， 因此只有当混合氨基酸之间的等电点相差较大时
此外， 利用氨基酸在水中溶解度小而易溶于液氨
才能较好地分开。现有的离子交换剂主要有离子交换 的性质， 发展了液氨萃取技术［１１］。应用这种技术， 在蒸
树脂和离子交换纤维两大类。
发了氨后， 可以获得氨基酸的极好结晶。可以分离戊二
离子交换树脂研究较为成熟， 提取氨基酸处理量 酸、谷氨酸、天门冬氨酸和雅安二醋酸等。
综述
食品研究与开发
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氨基酸分离纯化的研究进展
白云峰， 丁玉， 张海燕 （ 中国矿业大学化工学院， 江苏 徐州 ２２１００８）
摘 要 ： 总结了氨基酸分离纯化过程中常用的技术 ， 如 沉 淀 法 、离 子 交 换 法 、萃 取 法 和 膜 分 离 法 ， 介 绍 了 各 种 技 术 的 基 本 原 理 、特 点 和 发 展 动 态 。 关键词： 氨基酸； 沉淀； 离子交换； 膜分离； 萃取
兴起的。反向微胶团是在非极性溶剂中， 双亲物质的亲 速率高、分离和浓缩一步完成、能从低浓度的溶液中有
水基相互靠拢， 以亲油基朝向溶剂而形成的聚集体。用 效地回收溶质等优点。
于萃取氨基酸的反胶团主要为以下两类： 一类是以 ＡＯＴ［二（ ２－ 乙基己基） 琥珀酸酯磺酸钠］为代表的磺酸
Ｉｔｏｎ 等人［１８］采 用 ＮａＤ２ＥＨＰＡ 为 载 体 研 究 了 乳 状 液 膜 体 系 中 各 种 参 数 ， 如 外 相 ｐＨ 值 、表 面 活 性 剂 浓 度 、
一是无毒或低毒萃取剂的选择及萃取剂残留物对产品 集。在乳状液膜的外相和内相界面上， 溶质的萃取和
质量的影响； 其二是萃取过程中的乳化问题。
反 萃 取 同 时 完 成 。由 于 乳 状 液 膜 分 离 过 程 通 常 在 较 温
３．２ 反胶团萃取法
和的条件下进行， 而且单位体积设备的表面积可达到
反胶团萃取法分离氨基酸是从 ２０ 世纪 ８０ 年代末 １ ０００ ｍ２／ｍ３￣３ ０００ ｍ２／ｍ３ ［１７］， 因此具有活性损失小、传质
沉淀法分离氨基酸主要包括特殊试剂沉淀法和等 电点沉淀法。 １．１ 特殊试剂沉淀法
ＰＰ－ ｇ－ Ｓｔ－ ＳＯ３Ｈ 分离组氨酸和谷氨酸的分辨率达 １．８７， 两 性 纤 维 ＰＰ－ ｇ－ ４ＶＰ－ ＳＯ３Ｈ 分 离 丙 氨 酸 和 谷 氨 酸 的 分 辨率达 ２．６９， 在相同的条件下， 分离效果要好于 ７３２ 型
某些氨基酸可以与一些有机或无机化合物结合， 树脂。
形成结晶性衍生物沉淀， 利用这种性质向混合氨基酸
由于离子交换纤维价格较高， 目前还未见将其用
溶液中加入特定的沉淀剂， 使目标氨基酸与沉淀剂沉 于氨基酸分离工业化生产的报道。
淀下来， 从而与其他氨基酸分离。
精氨酸与苯甲醛在碱性和低温条件下， 可缩合成 ３ 萃取法
盐形成的反胶团； 一类是有机胺盐表面活性剂形成的 载体浓度 、搅拌速度， 以及 内 相 初 始 盐 酸 浓 度 等 对 Ｌ－
反胶团。这两类反胶团只能应用于从无机盐浓度较低 苯丙氨酸传递的影响， 并且获得了最优化条件。实验证
的料液如发酵液中萃取分离氨基酸， 而无法应用于像 明， 经过一次间歇操作以后， ８０ ％的 Ｌ－ 苯丙氨酸可以
胱氨酸母液含大量无机盐的氨基酸料液。
从外相转移到内相， 而且内相 Ｌ－ 苯丙氨酸的浓度是外
反胶团萃取氨基酸的机理是： 氨基酸是以带电离 相的 ８ 倍。Ｔｈｉｅｎ［１９］等采用阳离子萃取剂 Ａｌｉｑｕａｎｔ３３６（ 氯
子状态被反胶团萃取的， 不同带电状态下被萃取的程 化甲基三辛基季铵盐） 为流动载体、ＫＣｌ 溶液为内相试
［６］ 李 琴 ，张 世 春 ，等 ．益 生 菌 营 养 及 保 健 作 用 ［Ｊ］． 食 品 研 究 与 开 发 ， ２００４（２）：１０６￣１０８．
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性和产率引起了人们的浓厚兴趣。 几乎所有的氨基酸分离纯化工艺均利用了氨基酸
在不同的 ｐＨ 值时荷电不同这一特性。氨基酸的分离
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１＋１ 联剂， 由益生菌培养物和中药配成的混合制剂等
１９４￣１９７．
等。但是通常要考虑菌体载体对菌存活率的影响， 常用 干酪和酸牛乳作其载体， 能使益生菌在胃液环境中较 好 地 存 活［９］。今 后 随 着 现 代 生 物 技 术 的 发 展 及 一 些 保 护 剂和微胶囊的应用， 其应用范围会更大。
萃取剂最为典型， 如二（ ２－ 乙基己基） 磷酸（ Ｄ２ＥＨＰＡ） 、 十 二 烷 基 磷 酸 等 ； 另 一 类 是 在 高 ｐＨ 下 萃 取 氨 基 酸 阴
等电点沉淀法是根据氨基酸的等电点不同， 在等 离子的季铵盐， 如甲基三辛基氯化铵（ ＴＯＭＡＣ） 。Ｃａｓ－
电点处， 氨基酸分子的净电荷为零， 便于氨基酸彼此吸 引形成结晶沉淀下来。目前， 国内味精厂都采用等电点
［５］ 王 世 宾，等．益 生 菌 ＬＧＧ 研 究 进 展［Ｊ］．乳 业 科 学 与 技 术，２００２（２）：
４ 展望
２０￣２２．
随着生物技术的发展， 人们对益生菌的研究越来 越广泛， 加之社会的不断进步、人们消费意识的不断提 高， 自然的、健康的功能食品已成为 ２１ 世纪食品主流， 具有保健功能的益生菌将为功能食品工业的发展开辟 更宽广的前景。
成特殊化学物质的中间体， 如低热质甜味剂、螯合剂以 生产技术的发展相比较， 其分离和纯化的下游技术的
及多肽。
发展显得有些不相适应。通常， 分离纯化的成本可以占
目前， 多数氨基酸采用发酵法生产， 部分氨基酸则 到总成本的 ５０ ％以上 ， 因 此 ， 提 高 氨 基 酸 分 离 的 选 择
作者简介： 白云峰（ １９８１－ ） ， 男（ 汉） ， 硕士研 究 生 ， 主 要 从 事 生 物 分 离 研究。
洗脱剂阴离子和 ｐＨ 值对洗脱分离的影响规律。
实了不同的 Ｌｅｗｉｓ 酸与 不 同 的 Ｌｅｗｉｓ 碱 配 对 混 合 萃 取
离子交换纤维是近些年才兴起的一项技术， 它和 Ｌ－ 苯丙氨酸的可能性。
离子交换树脂一样， 含有固定离子， 并有与固定离子带
溶剂萃取法与离子交换法相似， 只有当混合氨基
电相反的活动离子。和离子交换树脂相比， 它的特点是 酸之间的等电点相差足够大时才能被萃取分离开。近
大， 成本低， 操作条件容易控制。目前， 离子交换法在工
氨基酸荷电中性分子的萃取分离途径主要有三
业应用中已经有很多成功的实例， 例如谷氨酸的分离 个： 质子转移反应、混合型离子溶剂萃取和可逆螯合反
提取。日本味之素公司［５］研究的氨基酸提纯技术采用逆 应。刘阳生等［１２］详细研究了利用质子转移反应分离荷
［９］ 张俐，等．微生态制剂及其在功能食品中的应用［Ｊ］．食品科技，２００２
参考文献：
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（６）：７２￣７４．
收稿日期： ２００６－ ０８－ ２３
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综述
纯化方法主要有： 沉淀法、离子交换法、萃取法 和膜分 纤维、无纺布、网、织物等多种形式应用。符若文 等 ［７￣８］ 研
离法等几种。
究用强酸性离子交换纤维 ＰＶＦ－ ｇ－ ＳＯ３Ｈ 对碱性氨基酸 Ｌ－ 组氨酸和 Ｌ－ 赖氨酸进行分离， 树脂吸附率和分辨
１ 沉淀法
率 要 高 于 ７３２ 型 树 脂 ， 强 酸 型 离 子 交 换 纤 维
氨基酸是组成蛋白质的基本单元， 是生物有机体 存在多种生产方法 。发 酵 法 得 到 的 是 单 一 品 种 的 Ｌ－
的重要组成部分， 具有极其重要的生理功能。氨基酸广 氨基酸， 夹杂其它氨基酸的种类和含量较少； 蛋白质水
泛应用于食品、饲料添加剂以及医药领域， 也被用作合 解法得到的是多种氨基酸的混合物。与氨基酸发酵等
流连续多级交换， 大大减少树脂用量和洗涤树脂的用 电中性分子 Ａ±， 实验证实了有机相中 Ｌｅｗｉｓ 酸性络合
水 量 。季 浩 宇［６］研 究 了 用 阳 离 子 树 脂 从 胱 氨 酸 废 液 中 分 离提取组氨酸、赖氨酸和精氨酸的工艺条件， 并探讨了
剂— ——Ｄ２ＥＨＰＡ 的存在可以实现络合剂和荷电中性 分 子 Ａ±之间的质子转移， 形成离子对性萃合物。实验证
［２］ 益生菌的功效及其在食品中的应用［Ｊ］．四川食品与发酵，２００５（１）： ２７￣３０．
［３］ 王 娇． 乳 酸 菌 生 理 功 能 的 研 究 进 展［Ｊ］．四 川 食 品 与 发 酵，２００５（２）： ４３￣４４．
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比表面积较大、交换与洗脱速度快、容易再生 ， 可以短 年来， 采用溶剂萃取法分离氨基酸的研究报道很多， 但
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大多数是提出了专利申请或处于研究阶段， 未见工业 两相隔离开， 利用液膜的选择性迁移作用， 使外相料
报道。要推广到工业化， 还要在两个方面有所改进， 其 液中被分离组分能够逆浓度梯度转移到内相中的富
ｃａｖａｌ［９］采 用 Ｄ２ＥＨＰＡ 通 过改变水溶液的 ｐＨ， 完 成 了 对 一系列酸性、碱性和中性氨基酸的萃取分离， 并认为可
沉淀法使谷氨酸从发酵液中粗结晶出来。采用这种方 以在工业生产中实现对氨基酸发酵液的萃取。Ｎａｔｏ 等
法 可 以 从 生 产 半 胱 氨 酸 的 废 母 液 中 回 收 胱 氨 酸［４］。