乳酸萃取技術的研究進展

2024年3月31日發(作者：一個戒指)

乳酸萃取技術的研究進展

作者：朱化雷 高大成 王鵬翔

來源：《當代化工》2020年第10期

摘 要：乳酸是現在最重要的有機酸之一，目前乳酸生產方式主要為生物發酵法，并使用

鈣鹽沉淀法進行精制。傳統方式精制過程中會產生大量廢棄物，其他可行精制方案中，萃取精

制具有操作簡單、條件溫和等優勢，是一種較為理想的精制工藝。本文從萃取劑組成方面出

發，介紹了烴類與含氧萃取劑、胺類萃取劑、含磷萃取劑等幾類常用萃取劑，以及離子液體、

支撐液膜技術、雙水相萃取等新型萃取體系，并介紹了pH震蕩再生法、三甲胺法、溫度震蕩

再生法、稀釋劑震蕩再生法、氣相反溶劑再生法等反萃工藝。由于對于乳酸發酵體系，大部分

萃取劑對微生物有毒害作用，需要進一步開發微生物固定技術和無毒萃取溶劑體系。

關 鍵 詞：乳酸;精制;萃取

中圖分類號：TQ 216 文獻標識碼： A 文章編號： 1671-0460（2020）10-2332-07

Abstract： Lactic acid is one of the most important organic acids at prent. The production

method of lactic acid is mainly the biological fermentation method， and it is refined by calcium salt

precipitation method. A large amount of waste will be produced in the traditional refining method. In

other feasible refining schemes， extraction refining is an ideal refining process becau of its

advantages of simple operation and mild conditions. In this paper， veral kinds of commonly ud

extraction agents were introduced，such as hydrocarbons and oxygen-containing extraction agent，

amine extraction agent， phosphorous extraction agent， and so on. And other new extraction

systems were discusd such as ionic liquids， supported liquid membrane technology， aqueous

two-pha extraction. The methods for back extraction of lactic acid were also introduced， such as

pH swing regeneration， trimethylamine（TMA） method， temperature swing regeneration，

diluent swing regeneration and gas antisolvent induced regeneration. For lactic acid fermentation

system， most extraction agents are toxic to microorganisms， so it is necessary to further develop

the technology of microorganisms immobilization and non-toxic extraction solvent system.

Key words： Lactic Acid; Purification; Extraction

乳酸是一種通過發酵產生的商品化學品，用于食品、化工和制藥領域。乳酸是一種重要的

化學物質，可以轉化為丙二醇、丙烯酸聚合物和聚酯。從生物乳酸制備的乳酸酯被認為是優良

的替代溶劑。同時，乳酸是生產可生物降解聚乳酸的原料。隨著對生物可降解聚合物的需求日

益增長，它不僅可以替代傳統的塑料材料，還可以替代特殊用途的新材料，如控釋藥物或人工

假體等，這使得人們注意到改進傳統乳酸生產工藝的必要性。

傳統發酵液中乳酸的回收工藝比較復雜。利用蒸餾法從發酵液或稀釋廢水中分離乳酸并不

經濟，這是因為蒸發水會消耗大量的能量。另外，由于乳酸揮發度低，蒸餾效果并不明顯。在

常規工藝中，利用氫氧化鈣沉淀乳酸鈣有以下步驟：沉淀，過濾，添加硫酸，用活性炭凈化，

蒸發和結晶。其中分離和最終提純階段占生產成本的50%[1]。因為該流程中消耗大量熟石灰

和硫酸，并產生硫酸鈣固廢，所以這種精制方式成本高且環境不友好。因此，需要尋找其他更

廉價環保的乳酸精制方法。

除沉淀法外，乳酸精制方法還有：溶劑萃取法、膜生物反應器法、吸附法、直接蒸餾法、

電滲析法、反萃取法、離子交換法等。由于乳酸發酵液中微生物細胞的存在，使用吸附法、電

滲析法、反萃取法、離子交換法等方法同時需要與膜組件結合濾除菌體，以防菌體對工藝的影

響，而膜組件在使用一段周期后會因為堵塞導致通量下降，必須經過清洗才能重新恢復通量，

因此影響生產效率。而由于乳酸揮發度低，且高溫下易聚合或變質，使用蒸餾法進行精制時需

要在高真空度下進行。相比較下，溶劑萃取法操作較簡單、條件較溫和，是一種較為理想的精

制工藝。

乳酸萃取工藝中，乳酸先通過萃取劑從發酵液中萃取出來，再通過反萃方式從萃取劑相中

回收至另一種溶劑中。由于乳酸在食品工業中的廣泛應用，對于乳酸的萃取劑，除了對于通常

萃取劑的高容量、高選擇性、廉價、低毒等要求之外，還有對乳酸有高分配系數，易于反萃與

溶劑再生，不易形成乳化液等要求。

KERTES與KING[2]將萃取用有機溶劑分為3種主要類型：傳統烴類與含氧萃取劑、含磷

-氧萃取劑、高相對分子質量脂肪胺。乳酸作為一種有機酸，分子中除了一個羧基外還含有一

個羥基，具有強烈的親水性。對于羧酸，由于其羧基水活度較低，導致羧酸的分配系數較低，

因此傳統的有機溶劑，如醇類、酮類、醚類與脂肪烴等效果并不理想[3]。相較于傳統萃取

劑，含磷有機萃取劑（如氧化三辛基膦（TOPO）、磷酸三丁酯）和脂肪胺等分配系數更高，

其中脂肪胺與含磷萃取劑相比更加高效廉價。近年來，除上述3種類型的有機溶劑外，離子液

體[4]與雙水相體系也被發現對乳酸有著可觀的萃取作用，針對這兩類萃取劑用于的乳酸

萃取，研究者們也開展了廣泛的研究。

1 烴類與含氧萃取劑

JENEMANN[5]研究了一種以異丙醚為萃取劑，并通過連續逆流萃取方式提取乳酸的方

法，該方法已經獲得杜邦公司的專利。英國Croda Browmans Chemicals Ltd公司通過改進該方

法，實現了乳酸連續萃取工藝的商業規模應用[6]。

王甲衛[7]等使用正丁醇作為乳酸的萃取劑，但對于萃取后的混合液并不進行反萃，而是

直接進行酯化。

勒布庫徹與賴森韋伯[8]則使用異丁醇等選自鏈烷醇、酮、醚和酯或其混合物的有機溶

劑，萃取后的混合液同樣直接進行酯化制乳酸酯。

魏搏超[9]等篩選了多種鹽析萃取體系，發現使用磷酸氫二鉀與甲醇或乙醇形成的體系在

萃取發酵液中乳酸時有明顯的效果，同時能夠將大部分細胞、葡萄糖與可溶蛋白等留在水相，

實現乳酸提純。普拉克公司[10]使用選自五碳以上酮類、乙醚和MIBK中的有機溶劑作為萃取

劑，并在體系中加入氯化鎂增強鹽析效應。孫亞琴[11]等使用選自醇類、酯類、環醚等有機溶

劑作為萃取劑，結合鹽析萃取，進行乳酸的發酵偶聯分離。

HU[12]等使用連續超聲溶劑萃取法，使用乙酸乙酯從發酵液或食品廢液中萃取乳酸。通過

加入超聲提高了萃取效率。

2 胺類萃取劑

相較于傳統烴類或含氧萃取劑，胺類萃取劑與含磷萃取劑則采用絡合萃取技術。所謂絡合

萃取，即為萃取劑與待萃物質以一定比例形成絡合物，并轉移至萃取相中的過程。絡合萃取技

術可高效并高選擇性分離稀溶液中極性有機物。

通常來說伯胺與水有著較高的互溶性，不適合作為萃取劑，仲胺在作為萃取劑時與有機酸

的分配系數可以很高，但在后續蒸餾再生過程中，仲胺與殘存羧酸易于形成酰胺，降低回收萃

取劑收率與純度。叔胺萃取劑在萃取有機酸時，通常會與有機酸形成絡合中間體，從而顯示出

很高的分配系數[13]。

目前已有一些脂肪胺成功應用于脂肪酸萃取的案例[2， 13]，且有關于乳酸萃取的專利[14-

16]。

柴金嶺[17]等使用伯胺N1923-CCl4體系進行乳酸萃取，并分析萃取機理以及不同稀釋劑

對萃取性能的影響，董巖[18]等同樣使用伯胺N1923對乳酸萃取進行研究。

BAILEY[14]等先將乳酸發酵液進行除菌與懸浮物等預處理后，優選了將叔胺Adogen364

溶解于60%～75%異丁基庚基酮作為乳酸的萃取劑，從乳清滲透液中提取乳酸。

WASEWAR[19]等研究了分別用MIBK、辛醇和癸醇作稀釋劑，與Alamine 336配置為萃

取劑，反應萃取乳酸，并提出了使用三甲基胺進行反萃的工藝。研究結果表明使用TMA進行

反萃，回收率可達99%。同時他們研究了反應萃取的動力學，發現該反應在Alamine 336中為

零級反應，而在乳酸中為一級反應，此外他們也研究了使用TMA進行反萃時的動力學。

YABANNAVAR和WANG[20]開發了應用于葡萄糖為底物，連續發酵生產乳酸，并連續

萃取去除乳酸的發酵系統。研究發現，對細胞具有最小毒性的萃取體系為在油醇中質量分數為

15%的Alamine 336。此外，研究中使用細胞固定化技術，將菌體與溶劑隔絕。對比不使用溶

劑萃取的工藝，乳酸產量從每升凝膠每小時7 g提升至12 g。通過氫氧化鈉反萃，最終得到90

g·L-1的乳酸產品。

CHOUDHURY[21]等使用三辛胺（TOA）與Aliquat336與3種稀釋劑（MIBK、辛醇和液

蠟）配置萃取劑，進行乳酸萃取。在各組萃取劑中，TOA的萃取效果均優于Aliquat336。

HONG[22]等采用三丙胺（TOA）和三辛胺（TOA）溶解于1-辛醇/正庚烷的混合物中，以

此為萃取劑從水溶液中萃取乳酸。結果表明，當TPA/TOP質量比在6∶4到8∶2之間，萃取

5%（wt）的乳酸水溶液時，最大分配系數可達90%。通過在TOA中引入TPA，克服了原體系

易形成第三相的問題，萃取后靜置時間比僅使用TOA萃取更短。

J?RVINEN[23]等研究了復合發酵液中乳酸的萃取。他們使用癸醇中質量分數為40%的叔

胺Hostarex A327（三-n-辛基/n-癸胺）萃取乳酸，單步萃取得率超過50%。

MALMARY[24]等研究用1-辛醇與庚烷混合作稀釋劑，使用長鏈脂肪族叔胺從水相中萃取

乳酸的機理。研究結果表明對于特定有機酸，其分配系數與溶質種類有關，尤其是在水相中酸

濃度較低時該效應更為明顯。研究者提出一個同時考慮物理因素與化學因素的數學模型。該模

型表明，胺與有機酸之間形成的各種絡合物有助于建立兩相間溶質在平衡狀態的分布。

通常情況下，通過萃取劑萃取得到的乳酸比按照乳酸-胺1∶1絡合的計算量要多[25]。在

有機酸特別是單酸萃取中這種現象較為常見。2∶1與3∶1絡合的乳酸-胺絡合物的形成取決于

水相中乳酸的濃度，而1∶1與2∶1的乳酸-胺絡合物的存在比例與稀釋劑相關[26]。SAN-

MARTIN[25]等進行了多個實驗來確定乳酸的分布平衡，研究了鹽和乳糖對乳酸提取的影響。

結果表明，在甲苯中溶解的Alamine 336對乳酸的提取不受乳糖的影響，在氯離子存在的情況

下，有機相對乳酸的提取量較少。

TIK[27]等研究了固定化乳酸菌在葵花籽油、Alamine 336和油醇存在下的萃取發酵。他們

研究了油醇（j = 33.3%）、固定化和葵花籽油（5%、10%、15 %）存在下固定化的效果。結

果表明，15%的Alamine 336與15%的葵花籽油固定化細胞相結合，發酵所得乳酸總濃度最

高，是未萃取時的2.5倍。該結果說明葵花籽油的共固定化可能影響了微生物的代謝。脂肪和

油被用作碳源，它們被分解成甘油和脂肪酸。脂肪酸被用作ATP的來源，而甘油通過糖酵解

轉化為丙酮酸。在厭氧條件下，丙酮酸形成乳酸。因此，隨著葵花油濃度的增加，乳酸的產量

也隨之增加。葵花籽油還可以將擴散到凝膠中的Alamine 336萃取出，防止溶劑對菌體的毒性

作用。這就是葵花籽油被用于提取發酵實驗的原因。

李振宇[28]等研究了三辛胺（TOA）作萃取劑，對一系列有機酸開展萃取平衡特性的研

究，發現被萃物質的酸性與親油性是影響分配系數的關鍵因素。親油性高、pKa小，則該種羧

酸更容易被TOA萃取。石從亮[29]等使用酰胺類化合物與醇類化合物復配，從重相乳酸中萃

取乳酸。

SINGHVI[30]等使用正癸醇與正十二烷稀釋的TOA作為乳酸萃取劑，使用原位分離技術

進行萃取發酵。

KRZYZANIAK[31]等使用N，N-二-十二烷基吡 啶-4-胺（DDAP）作為乳酸萃取劑，并使

用1-辛醇作為稀釋劑。KRZYZANIAK[32]還從包括胺、酰胺、超堿、胍和N-氧化物中篩選萃

取劑，并從辛醇、 2-辛基-1-十二醇和庚烷等有機溶劑中篩選稀釋劑，研究結果表明叔胺仍是

萃取效果最好的萃取劑。

KYUCHOUKOV[33]等使用正辛胺（TOA）與異辛胺（TIOA）溶解于十二烷與不同醇的

混合溶劑中，用于萃取乳酸。確定了萃取劑、改性劑和稀釋劑濃度對總體和特定分布系數的影

響。結合萃取機理和水相中相互作用產物的濃度，對實驗結果和觀察現象進行了討論。

3 含磷萃取劑

WANG[31]等提出使用以煤油為稀釋劑的三辛基氧化膦（TOPO）作為萃取劑，并在水相

與萃取劑相中使用中空纖維疏水膜，形成了乳酸回收的非分散提取工藝，克服了TOPO暴露在

空氣中析出結晶導致膜堵塞的缺點。此外HANO[35]等人測定了乳酸與TOPO的萃取平衡。

MATSUMOTO[36]等研究了乳酸的協同萃取體系，并在此基礎上開發了原位萃取發酵技

術。在乳酸萃取體系中加入正己烷稀釋的磷酸三丁酯（TBP）與正辛胺（TOA），研究發現其

有顯著的協同效應作用。研究者認為在萃取過程中形成了HA-TOA-2TBP的絡合混合物，從而

促進了萃取過程。MATSUMOTO[37]等也研究了三辛基氧化膦（TOPO）萃取有機酸的動力

學，構建雙膜理論，并發現萃取速率受到有機相傳質的限制。

李紹壯[38]、盧英華[39]等使用50%TOPO/50%磺化煤油的萃取體系進行乳酸萃取，并發現

水相中初始乳酸、乳酸鈣、葡萄糖、無機鹽濃度均對分配系數有明顯影響，并使用90 ℃水進

行反萃。

魏琦峰[40]等使用三烷基氧化膦或高級醇作為萃取劑，從水熱液化液中選擇性萃取乳酸與

乙醇酸，萃取率達到90%以上，并使用雙蒸水進行反萃，收率超過95%。

4 離子液體

離子液體即全部由離子組成的液體，通常指室溫下或附近呈液態的離子液體。因為其具有

高溫下穩定、不易燃、難揮發、液態溫度范圍寬、電化學窗口穩定以及對有機/無機物的溶解

度高等特點而受到廣泛關注。離子液體也廣泛應用于萃取分離有機物，包括烴類化合物、酚

類、醇類、有機酸以及生物質中產物提取等。

MATSUMOTO[41]等利用含有咪唑陽離子的離子液體作為萃取劑，從發酵液中提取乳酸，

系統考察了陽離子為[Bmim]+、[Hmim]+和[Omim]+，陰離子為PF6-的離子液體的萃取能力和

毒性。研究發現這3種離子液體對細胞的毒性低于有機溶劑（甲苯），但萃取能力較弱。此

外，以磷酸三丁酯作為萃取劑，用離子液體稀釋，其萃取性能接近于常規有機溶 劑[62]。

TONOVA[42]使用3-烷基-1-甲基咪唑糖精鹽離子液體作為乳酸萃取劑，并考察了不用助溶

劑對乳酸萃取率的影響。

MARTáK[43-45]等研究了以膦離子液體為萃取劑從水溶液中提取乳酸和丁酸。WANG[44]

等選擇[P6，6，6，14]Phos進行萃取，發現由于萃取劑與酸之間存在氫鍵，乳酸在低濃度下的

分配系數可達40。OLIVEIRA[46]等使用疏水性膦離子液體從水溶液中萃取乳酸、蘋果酸與琥

珀酸，使用的萃取劑為[P6，6，6，14]Cl、[P6，6，6，14]Dec和[P6，6，6，14]Phos，考察了

陰離子結構和酸濃度對萃取率和分配系數的影響。研究發現，乳酸萃取率和分配系數與酸濃度

正相關。陰離子為Cl-與Dec-時分配系數較小（1.4～2.0），萃取率也較低（<66%）;陰離子為

Phos-時分配系數在 2～5 之間，萃取率高于 67%，最大可達83%，該結果表明[P6，6，6，

14]Phos 萃取乳酸的性能要優于另外兩種萃取劑[67]。

除了陽離子為咪唑類和膦類的離子液體，由于銨類離子液體具有價格低廉、萃取能力強的

優勢，目前也常用于萃取有機酸。

LAZAROVA[47]等通過采用Aliquat 336（季銨鹽）對模型乳酸水溶液的萃取研究，發現

在pH=5～6、溫度35 ℃時有最好的萃取效果[48]，同時這也是使用干酪乳酸菌發酵乳酸的通

常條件。在正辛烷作為稀釋劑條件下，該萃取劑對3 g·dm-3乳酸菌液膜萃取的最佳質量分數

為5%。

KYUCHOUKOV[49]等用銨類離子液體Aliquat 336的氯鹽（[A336]Cl）從水溶液中萃取乳

酸。研究表明[A336]Cl 萃取乳酸有兩種途徑：化學萃取乳酸根離子和物理萃取乳酸分子，萃取

全過程與溶液 pH 值和乳酸濃度相關聯。乳酸濃度提高使化學萃取先增后減，而物理萃取則先

減后增;pH值較低時主要是物理萃取占主導，而隨著pH值升高，化學萃取量增加，但總體上

還是物理萃取對萃取起主要貢獻[70]。

KYUCHOUKOV[50]等還提出一種使用改性Aliquat336萃取劑提取乳酸的方法，他們將改

性季銨鹽與不同濃度的碳酸銨，溶解于1-癸醇與正十二烷中，用碳酸根離子取代Aliquat 336

中氯離子。研究結果表明，Aliquat 336的碳酸鹽比氯化物具有更高的萃取性能。

YANG[3]等研究了羧酸與叔胺和季胺的相互作用。其中季銨鹽Aliquat 336同時萃取未解

離乳酸與解離的乳酸根離子，而叔胺Alamine 336只萃取未解離的乳酸。通過向二者中加入極

性稀釋劑辛醇，能夠提高非極性胺Alamine 336的溶解能力，從而提升其萃取性能。但對于季

銨鹽Aliquat 336，無論是極性或者非極性稀釋劑，都不能有效提升其溶解性能。

HIRONAKA[51]等研究了以季銨鹽——三辛烷基氯化銨為萃取劑，油醇為稀釋劑的萃取發

酵過程，并研究了乳酸的萃取與解吸動力學。他們考察了萃取速率對初始乳酸和萃取劑濃度的

相關性。他們用雙膜理論進行動力學研究，發現由于有機相的高黏度，通過有機膜的擴散是萃

取過程的決速步驟。

KUMAR[52]使用環境友好的離子液體氯化三正辛基甲基銨（TOMAC），并使用米糠油與

己烷作為稀釋劑，進行乳酸萃取，并研究了不同工藝參數（乳酸濃度、NaOH濃度、溶劑加入

量、溫度、攪拌速度、攪拌時間）對乳酸萃取率影響。

TONOVA[53]使用由磷酸基陽離子部分和糖化陰離子組成的離子液體作為乳酸的萃取溶

劑，并與將陰離子換為氯離子的離子液體進行比較，通過對平衡雙相體系中酸和水的分配量的

測量，估算出酸、水和離子液體的摩爾比，從而推斷出乳酸的萃取途徑。同時TONOVA[53]也

研究了鹽析添加劑在兩相中增強疏水性的作用，以確定最佳的雙相體系，該體系具有低毒、高

萃取效率的特點。

LATEEF[54]使用溴化1-己基-3-甲基咪唑離子液體從紅酒中萃取乳酸。

5 支撐液膜技術

支撐液膜[55-56]（SLM）是一種液體膜，通過將疏水性微孔高分子聚合物支撐體浸在溶解

有機載體的膜液中，在表面張力作用下膜液充滿支撐體微孔而形成支撐液膜;以其為料液相與

反萃相提供分隔界面，料液相中的溶質離子在SLM的一側表面被膜液中的有機萃取劑（載

體）萃取，以絡合物的形式在支撐體微孔內擴散傳遞至SLM另一側表面，再被反萃而實現分

離。

SIRMAN[57]等研究了含有Alamine 336的SLM對檸檬酸和乳酸的分離，得出結論為檸檬

酸的整體提取率高于乳酸。REISINGER和MARR[58]考察了含有Amberlite LA-2（一種仲胺）

的液體表面活性劑膜（LSM）對發酵液中有機酸的分離。他們發現除了乳酸外，其他一元羧酸

可以被分離和純化，并指出對于二、三羧酸，膜相的載體含量必須適應較慢的萃取動力學才能

實現快速滲透。

以正庚烷鏈烷烴為原料，以正庚烷鏈烷烴加入Alamine 336和表面活性劑SPAN[59]為主要

組分，通過對發酵液進行細胞脫除后的乳酸提取，建立了乳化液膜體系[60]。Alamine 336對乳

酸的選擇性較低，因為它可能與其他競爭性溶質結合。

6 雙水相萃取

當兩種聚合物、一種聚合物與親液鹽或是兩種鹽（離散鹽與親液鹽）在適當的濃度或溫度

下相混合時可形成雙水相系統。雙水相系統已被用于乳酸的生產[61-63]。然而，乳酸在雙水相

之間的均勻分布，加上雙水相使用的聚合物的成本較高，使得該工藝在經濟上不可行。

DISSING與MATTIESSON[64]以葡萄糖為原料，采用雙水相萃取發酵法，對使用聚乙烯

亞胺 （PEI） -羥乙基纖維素（HEC）雙相萃取體系從葡萄糖發酵液中提取乳酸進行了研究。

乳酸被分為富PEI的下相和HEC的上相，細胞則聚集在上相或兩相界面處。

由聚電解質、聚乙烯亞胺（PEI）和中性聚合物羥乙基纖維素（HEC）組成的相體系已被

發現適用于乳酸的萃取發酵[62， 64]。由于PEI帶正電荷，它可以與發酵過程中產生的乳酸根

形成離子對，乳酸在富PEI相形成之后就從原相中分離。文獻中還報道了其他相體系的成功應

用，如環氧乙烷/環氧丙烷-葡聚糖T40 ATPS[65]和PEG /羥丙基淀粉（HPS），以及環氧乙烷

和環氧丙烷（EO-PO） / HPS[66]的隨機共聚物用于乳酸的生產。為了克服雙水相體系對乳酸

回收的適用性限制，提出了一種新的聚合物共軛體 系[67]。合成了聚乙二醇-聚乙烯亞胺

（PEI）和環氧丙 烷-PEI （EOPO-PEI）的偶聯物，并與分離的葡聚糖或粗水解淀粉混合，乳

酸在新的雙水相體系中被分配到富含共軛酸的頂部相。他們發現，在含2%磷酸鹽的10%

EOPO-PEI-8% DEX體系中，乳酸的分配系數為2.1。

7 其他萃取研究

金季春[67]等使用60%石油亞砜-甲苯混合液對乳酸水溶液進行萃取，通過使用五段假逆流

萃取，其回收率超過98%。并使用液堿進行反萃，一次回收率達到100%。同時用水進行反

萃，五級反萃回收率為81.0%。萃取劑多次回用，性能無明顯退化。

研究者們還研究了溫度對分配系數的影 響[37，68]，他們發現分配常數與平衡絡合常數隨

溫度增高而降低。在有機相中的絡合反應涉及質子轉移反應或氫鍵形成，為放熱反應。而萃取

過程中系統有序度增加，是熵減過程。因此升溫不利于有機酸萃取。

8 反萃技術

研究者們也提出了多種從負載乳酸的有機相中反萃乳酸的方法，例如pH震蕩再生法[69-

70]、三甲胺法[23， 71-72]、溫度震蕩再生法[73]、稀釋劑震蕩再生法[74]、氣相反溶劑再生法

[75]等。

YABANNAVAR[69]等使用pH震蕩再生法來回收有機相中乳酸，并比較了兩種方案，一

種為使用NaOH溶液進行反萃，另一種是使用濃硫酸從溶劑中置換乳酸。通過pH震蕩再生法

回收乳酸后，水相中存在其他除乳酸外的組分，在使用NaOH溶液反萃時還會轉化為乳酸鈉。

JUNG[70]等使用濃氨水從有機溶劑中反萃乳酸，轉化為乳酸銨。使用pH震蕩再生法反萃后通

常還需采取進一步操作精制乳酸。

J?RVINEN[23]等、POOLE[71]等、WASEWAR[72]等分別在各自研究中使用三甲胺

（TMA）作為乳酸反萃劑。相比于pH震蕩再生法，使用TMA進行反萃后雖然會形成乳酸三

甲胺這種復合物，但該物質可通過真空中加熱的方式分解，從而實現熱再生。

TAMADA[73]等發現溫度改變會顯著影響有機相中羧酸的溶解度，羧酸在有機相中的溶解

度隨溫度升高而下降，并提出了溫度震蕩再生法。在萃取步驟中，在較低的溫度下進行，而反

萃時使用較高的溫度。該方法只需提高操作溫度即可從有機相中反萃羧酸，操作較簡單，設備

成本也較低。

因為通常萃取過程中會在萃取劑中加入稀釋劑，其中部分活性稀釋劑能優先穩定萃取過程

中形成的酸-胺絡合物，從而有效提高分配系數，而另一部分惰性稀釋劑則無此效果。因此有

人提出一種被稱為稀釋劑震蕩再生法的過程[73-74]。稀釋劑震蕩再生法是通過改變萃取體系中

稀釋劑的濃度，從而改變酸在水相到有機相之間的平衡分布，即改變萃取的方向，應用此方法

即可實現乳酸的反萃。BANIEL[74]等對改變萃取體系中稀釋劑濃度的方法進行了總結。通過

稀釋劑震蕩再生法回收羧酸，首先是將其從水相萃取至含萃取劑的有機相中，這一步驟中需要

調節有機相組成，例如使用的稀釋劑中含有更多（>70%）的活性組分和更少（<30%）的惰性

組分。在反萃步驟中，通過蒸餾或稀釋等方式改變含酸的有機相的組成，增加惰性稀釋劑的組

分。然后將調節組分后的含酸有機相與新的水相接觸，則會使產品從溶劑相轉移至水相，剩余

貧酸溶劑相可循環使用。這種系統存在一個缺陷，即改變萃取劑組成時通常需要使用蒸餾操作

來分離稀釋劑中活性組分和惰性組分，因此能耗較高。

MCMORRIS[75]等提出了氣相反溶劑再生法的新工藝以避免溶劑震蕩再生法帶來的能源消

耗。在此過程中，通過用氣體抗溶劑（如丙烷）加壓來實現稀釋劑中惰性組分的增加，降低其

對羧酸溶解度。對于在室溫下以固體形式存在的羧酸，該操作可能會將萃取物相中酸產物的沉

淀，從而實現分離。而對于在室溫下不是固體的酸，當萃取劑與水產品相接觸時，將使羧酸進

入水相中，實現反萃。氣相反溶劑再生法在再生過程中不需使用有毒物質，該過程相對其他再

生過程不需蒸餾過程，因此能耗更低，因此被認為是進行有機相反萃與再生的最好方法。

9 結束語

傳統乳酸精制采用的鈣鹽沉淀法技術成熟且簡單可靠，但其成本較高且環境并不友好。因

此開發高效、經濟、低廢渣的精制工藝具有重要意義。萃取工藝是一個閉環的過程，選擇適當

的萃取體系和反萃取工藝可以達到很高的產率。此外，通過萃取法從發酵液中原位回收乳酸，

可以顯著提高發酵過程的產率。

在萃取工藝中，大多數萃取劑在低pH條件下萃取率更高，而大多數微生物在低pH條件

下活性卻顯著降低。同時，大多數溶劑對微生物有毒害作用，因此需要進一步開發微生物固定

技術和無毒萃取溶劑體系。

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