第一章 緒論

如圖 1-1 電滲析脫鹽原理圖所示，從左到右陽(yáng)離子膜與陰離子膜之間構(gòu)成濃縮室，陰膜與陽(yáng)膜之間構(gòu)成淡化室。陽(yáng)離子膜和陰離子膜為選擇性透過(guò)膜，分別只允許陽(yáng)離子和陰離子透過(guò)。以 NaCl 為例，淡室中的陽(yáng)離子 Na+受到陰極的吸引發(fā)生遷移，透過(guò)陽(yáng)膜進(jìn)入右邊的濃縮室；而陰離子 Cl－則受陽(yáng)極的吸引左移，透過(guò)陰膜進(jìn)入左邊的濃縮室。這樣淡化室中的陰、陽(yáng)離子均可分別向兩側(cè)遷出，使該室離子濃度逐漸變小。而濃縮室的變化正好相反，陽(yáng)離子受陰極吸引左遷遇到陽(yáng)膜不能透過(guò)；陰離子受陽(yáng)極吸引右遷遇到陰膜也不能透過(guò)。即在濃縮室離子只能遷入不能遷出。于是經(jīng)過(guò)反復(fù)循環(huán)，濃室液體鹽含量越來(lái)越高，淡室液體鹽含量逐漸下降，達(dá)到脫鹽的目的。在電滲析過(guò)程中，兩邊的極室發(fā)生電解反應(yīng)，其中左邊的陽(yáng)極室將物質(zhì)氧化，右邊的陰極室將物質(zhì)還原，使電流不斷通過(guò)電滲析器[163]。由于脫鹽效率高、便于實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)，電滲析脫鹽在海水淡化[164]、廢水處理[165,166]和脫鹽純化[167]等方面有廣泛應(yīng)用。

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第二章 大豆糖蜜上清液的制備及成分分析

2.1 引言

大豆糖蜜是大豆低聚糖的良好來(lái)源。但是不同于大豆乳清，大豆糖蜜中含有較多的脂類，使其性狀粘稠且易乳化，直接稀釋、離心不能得到澄清的上清液，為后續(xù)純化工作帶來(lái)較大的負(fù)擔(dān)。目前從大豆糖蜜中提取大豆低聚糖的方法主要有有機(jī)溶劑萃取[1]、酸沉法[2]和發(fā)酵法[3]。采用發(fā)酵法提取大豆低聚糖，主要目的在于利用菌種發(fā)酵去除蔗糖，提高功能性低聚糖的純度，過(guò)程較為復(fù)雜。因此當(dāng)對(duì)于大豆低聚糖中功能性低聚糖純度要求不高時(shí)可以不采用此法。酸沉法則是通過(guò)稀釋、酸沉去除大豆糖蜜中的脂類和大分子蛋白等組分，過(guò)程簡(jiǎn)便、大豆低聚糖得率較高，上清液澄清透明，后續(xù)純化過(guò)程的負(fù)擔(dān)小。同時(shí)酸沉過(guò)程產(chǎn)生的沉淀還可繼續(xù)用于磷脂、皂甙和異黃酮等功能性組分地提取[4,5]，使大豆糖蜜的利用率更高。然而無(wú)論是哪種方法，對(duì)于純化過(guò)程的機(jī)理的研究都不夠深入。造成此種情況其中一個(gè)很重要的原因是大豆糖蜜上清液中成分復(fù)雜，許多組分都需要先定性分析，才能找到標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行定量分析。如果不能進(jìn)行含量測(cè)定，僅憑吸光度[6]或色度[7]之類的數(shù)據(jù)，很難對(duì)某一特定的組分進(jìn)行數(shù)學(xué)模型擬合，從而解釋該現(xiàn)象發(fā)生的機(jī)理。并且吸光度是無(wú)量綱的數(shù)據(jù)，即使擬合數(shù)學(xué)模型也沒(méi)有現(xiàn)實(shí)性的意義。

2.2 材料與方法
大豆糖蜜上清液中含氮組分OPA衍生-LC-MS/MS分析：ESI+/MS：毛細(xì)管電壓：3.5 kV，一級(jí)錐孔電壓：30V，二級(jí)錐孔電壓：30 V，離子源溫度：100 ℃，脫溶劑氣溫度：400 ℃，錐孔氣流量（氮?dú)猓?0 L/h，脫溶劑氣流量（氮?dú)猓?00 L/h，m/z 范圍：50~1000。色譜柱：Waters BEH C18（2.1×100 mm，1.7 μm）。流動(dòng)相 A：乙腈，流動(dòng)相 B：20 mmol/L 醋酸銨溶液。梯度洗脫條件：0-0.1 min，95%B；0.1-16 min，95-55%B；16-17 min，55-0%B；17-17.1 min，0-95%B；17.1-20 min，，95%B。檢測(cè)時(shí)間：20 min。流速：0.25 mL/min，掃描波長(zhǎng)：200~400 nm。柱溫：45 ℃，進(jìn)樣量：5.0 μL。大豆糖蜜上清液中含氮組分 LC-MS/MS 分析：ESI+/MS：毛細(xì)管電壓：3.5 kV，一級(jí)錐孔電壓：30V，二級(jí)錐孔電壓：30 V，離子源溫度：80 ℃，脫溶劑氣溫度：400 ℃，錐孔氣流量（氮?dú)猓?0 L/h，脫溶劑氣流量（氮?dú)猓?00 L/h，m/z 范圍：50~1500。色譜柱：Waters BEH C18（2.1×100 mm，1.7 μm）。流動(dòng)相 A：乙腈，流動(dòng)相 B：0.1%甲酸-水。梯度洗脫條件：0-0.1 min，100%B；0.1-25 min，100-70%B；25-32 min，70-0%B；32-32.1 min，0-100%B。檢測(cè)時(shí)間：30 min。流速：0.30 mL/min，掃描波長(zhǎng)：200~400 nm。柱溫：45 ℃，進(jìn)樣量：5.0 μL。

第三章 活性炭對(duì)大豆糖蜜上清液脫色處理............49

3.1 引言.............49
3.2 材料與方法....................49
3.3 結(jié)果與討論.......................51
3.4 本章小結(jié)...........................63
第四章 超濾法去除大豆糖蜜上清液中的蛋白質(zhì)...................69
4.1 引言....................69
4.2 材料與方法..............70
4.3 結(jié)果與討論..........................71
4.4 本章小結(jié).....78
第五章 大豆糖蜜脫色超濾透過(guò)液中無(wú)機(jī)鹽的脫除...................81
5.1 引言..........................81
5.2 材料與方法..............................81
5.3 結(jié)果與討論................83
5.4 本章小結(jié).........................93

第五章 大豆糖蜜脫色超濾透過(guò)液中無(wú)機(jī)鹽的脫除

5.1 引言

膜法脫鹽又包含超濾、納濾和電滲析等。其中超濾法脫鹽依據(jù)的原理為分子篩，納濾脫鹽則依據(jù)膜表面攜帶電荷可由帶電離子選擇性透過(guò)。而電滲析則是在直流電場(chǎng)的作用下，離子透過(guò)選擇性離子交換膜而遷移，使電解質(zhì)離子自溶液中部分分離出來(lái)。電滲析法適合目標(biāo)組分不帶電荷情況下的脫鹽。電滲析是常用的脫鹽方法，廣泛用于海水淡化[12]、廢水處理[13,14]和脫鹽純化[15]等方面。本研究中，目標(biāo)組分大豆低聚糖不帶電荷但分子量與無(wú)機(jī)鹽離子差異不大，因此脫色糖液中的鹽分可以利用離子交換吸附或電滲析的方法去除。本章主要比較了離子交換吸附和電滲析對(duì)大豆糖蜜上清液中無(wú)機(jī)鹽的脫除。離子交換樹(shù)脂吸附法主要研究了對(duì)不同陽(yáng)離子的吸附曲線和吸附動(dòng)力學(xué)；電滲析法主要研究了脫鹽過(guò)程的極限電流密度，電壓、流量、溶液 pH 等對(duì)脫鹽效果的影響，以及電滲析離子膜的污染及恢復(fù)。

5.2 材料與方法

經(jīng)活性炭和超濾處理的大豆糖蜜上清液，以下簡(jiǎn)稱糖液。陽(yáng)離子交換樹(shù)脂（001×7）和陰離子交換樹(shù)脂（201×7）均為江蘇蘇青水處理工程集團(tuán)有限公司產(chǎn)品Φ 2.6 cm×20 cm 玻璃層析柱（上海滬西分析儀器廠有限公司）；HL-2 型恒流泵（上海滬西分析儀器廠有限公司）；BSZ-100 型自動(dòng)分部收集器（上海滬西分析儀器廠有限公 司 ）； 實(shí) 驗(yàn) 型 電 滲 析 器 （ 浙 江 千 秋 環(huán) 保 水 處 理 有 限 公 司 ）； 數(shù) 顯 pH 計(jì)（METTLER-TOLEDO）；天平（METTLER-TOLEDO）；DDS-307 型電導(dǎo)率儀（上海天達(dá)儀器有限公司）。離子交換樹(shù)脂用清水洗滌干凈后，用 1.0 mol/L HCl 和 1.0 mol/L NaOH 交替處理。中間用去離子水洗至樹(shù)脂流出液為中性時(shí)換另一種溶液。交替洗滌至樹(shù)脂流出液呈無(wú)色、透明后完成樹(shù)脂的洗滌。用 1.0 mol/LHCl 將陽(yáng)離子交換樹(shù)脂轉(zhuǎn)化為 H+型，用 1.0 mol/LNaOH 將陰離子交換樹(shù)脂轉(zhuǎn)化為 OH-型。轉(zhuǎn)型完成后用去離子水洗滌至樹(shù)脂流出液接近中性備用。

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第六章 游離氨基酸、小肽和有機(jī)酸的去除

6.1 引言

離子交換法是常用的生化分離方法。離子交換的基礎(chǔ)是帶電分子與固相基質(zhì)的可逆的靜電作用。固相基質(zhì)上共價(jià)連接了與帶電分子帶相反電荷的側(cè)鏈基團(tuán)，其中連接了陽(yáng)性基團(tuán)的為陰離子交換樹(shù)脂，可以吸附帶負(fù)電荷的組分；同理連接了陰性基團(tuán)的為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，可以吸附帶正電荷的組分。離子交換樹(shù)脂是具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、不溶性的高分子化合物，通常是球形顆粒狀。按照基體分類，常見(jiàn)的有苯乙烯系樹(shù)脂、丙烯酸系樹(shù)脂和纖維素樹(shù)脂。根據(jù)所帶基團(tuán)的性質(zhì)，又可分為強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂、弱酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂、強(qiáng)堿性陰離子樹(shù)脂和弱堿性陰離子樹(shù)脂。其中強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂因?yàn)檫m用 pH 范圍廣、吸附能力強(qiáng)被廣泛應(yīng)用于各類雜質(zhì)的脫除。本章首先利用靜態(tài)吸附法對(duì)樹(shù)脂的型號(hào)進(jìn)行了篩選，考察了溶液 pH 對(duì)吸附的影響。然后又分別研究了離子交換樹(shù)脂吸附過(guò)程的等溫模型和固定床吸附動(dòng)力學(xué)，以及影響吸附的因素等。

6.2 材料與方法

經(jīng)活性炭脫色、超濾去除胰蛋白酶抑制劑以及電滲析脫鹽后的糖液。離子交換樹(shù)脂（江蘇蘇青水處理工程集團(tuán)有限公司）。Φ 2.6 cm×20 cm 玻璃層析柱（上海滬西分析儀器廠有限公司）；HL-2 型恒流泵（上海滬西分析儀器廠有限公司）；BSZ-100 型自動(dòng)分部收集器（上海滬西分析儀器廠有限公司）；HH-4 型數(shù)顯恒溫水浴鍋（江蘇省金壇市億通電子有限公司）；數(shù)顯 pH 計(jì)（METTLER-TOLEDO）；天平（METTLER-TOLEDO）。參照5.2.3.1的方法將陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂分別轉(zhuǎn)化為H+型和OH-后，抽濾去除樹(shù)脂中多余的水分后備用。

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參考文獻(xiàn)（略）

本文編號(hào)：35033