乳酸萃取技术的研究进展

2024年3月31日发(作者：一个戒指)

乳酸萃取技术的研究进展

作者：朱化雷 高大成 王鹏翔

来源：《当代化工》2020年第10期

摘 要：乳酸是现在最重要的有机酸之一，目前乳酸生产方式主要为生物发酵法，并使用

钙盐沉淀法进行精制。传统方式精制过程中会产生大量废弃物，其他可行精制方案中，萃取精

制具有操作简单、条件温和等优势，是一种较为理想的精制工艺。本文从萃取剂组成方面出

发，介绍了烃类与含氧萃取剂、胺类萃取剂、含磷萃取剂等几类常用萃取剂，以及离子液体、

支撑液膜技术、双水相萃取等新型萃取体系，并介绍了pH震荡再生法、三甲胺法、温度震荡

再生法、稀释剂震荡再生法、气相反溶剂再生法等反萃工艺。由于对于乳酸发酵体系，大部分

萃取剂对微生物有毒害作用，需要进一步开发微生物固定技术和无毒萃取溶剂体系。

关 键 词：乳酸;精制;萃取

中图分类号：TQ 216 文献标识码： A 文章编号： 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

乳酸是一種通过发酵产生的商品化学品，用于食品、化工和制药领域。乳酸是一种重要的

化学物质，可以转化为丙二醇、丙烯酸聚合物和聚酯。从生物乳酸制备的乳酸酯被认为是优良

的替代溶剂。同时，乳酸是生产可生物降解聚乳酸的原料。随着对生物可降解聚合物的需求日

益增长，它不仅可以替代传统的塑料材料，还可以替代特殊用途的新材料，如控释药物或人工

假体等，这使得人们注意到改进传统乳酸生产工艺的必要性。

传统发酵液中乳酸的回收工艺比较复杂。利用蒸馏法从发酵液或稀释废水中分离乳酸并不

经济，这是因为蒸发水会消耗大量的能量。另外，由于乳酸挥发度低，蒸馏效果并不明显。在

常规工艺中，利用氢氧化钙沉淀乳酸钙有以下步骤：沉淀，过滤，添加硫酸，用活性炭净化，

蒸发和结晶。其中分离和最终提纯阶段占生产成本的50%[1]。因为该流程中消耗大量熟石灰

和硫酸，并产生硫酸钙固废，所以这种精制方式成本高且环境不友好。因此，需要寻找其他更

廉价环保的乳酸精制方法。

除沉淀法外，乳酸精制方法还有：溶剂萃取法、膜生物反应器法、吸附法、直接蒸馏法、

电渗析法、反萃取法、离子交换法等。由于乳酸发酵液中微生物细胞的存在，使用吸附法、电

渗析法、反萃取法、离子交换法等方法同时需要与膜组件结合滤除菌体，以防菌体对工艺的影

响，而膜组件在使用一段周期后会因为堵塞导致通量下降，必须经过清洗才能重新恢复通量，

因此影响生产效率。而由于乳酸挥发度低，且高温下易聚合或变质，使用蒸馏法进行精制时需

要在高真空度下进行。相比较下，溶剂萃取法操作较简单、条件较温和，是一种较为理想的精

制工艺。

乳酸萃取工艺中，乳酸先通过萃取剂从发酵液中萃取出来，再通过反萃方式从萃取剂相中

回收至另一种溶剂中。由于乳酸在食品工业中的广泛应用，对于乳酸的萃取剂，除了对于通常

萃取剂的高容量、高选择性、廉价、低毒等要求之外，还有对乳酸有高分配系数，易于反萃与

溶剂再生，不易形成乳化液等要求。

KERTES与KING[2]将萃取用有机溶剂分为3种主要类型：传统烃类与含氧萃取剂、含磷

-氧萃取剂、高相对分子质量脂肪胺。乳酸作为一种有机酸，分子中除了一个羧基外还含有一

个羟基，具有强烈的亲水性。对于羧酸，由于其羧基水活度较低，导致羧酸的分配系数较低，

因此传统的有机溶剂，如醇类、酮类、醚类与脂肪烃等效果并不理想[3]。相较于传统萃取

剂，含磷有机萃取剂（如氧化三辛基膦（TOPO）、磷酸三丁酯）和脂肪胺等分配系数更高，

其中脂肪胺与含磷萃取剂相比更加高效廉价。近年来，除上述3种类型的有机溶剂外，离子液

体[4]与双水相体系也被发现对乳酸有着可观的萃取作用，针对这两类萃取剂用于的乳酸

萃取，研究者们也开展了广泛的研究。

1 烃类与含氧萃取剂

JENEMANN[5]研究了一种以异丙醚为萃取剂，并通过连续逆流萃取方式提取乳酸的方

法，该方法已经获得杜邦公司的专利。英国Croda Browmans Chemicals Ltd公司通过改进该方

法，实现了乳酸连续萃取工艺的商业规模应用[6]。

王甲卫[7]等使用正丁醇作为乳酸的萃取剂，但对于萃取后的混合液并不进行反萃，而是

直接进行酯化。

勒布库彻与赖森韦伯[8]则使用异丁醇等选自链烷醇、酮、醚和酯或其混合物的有机溶

剂，萃取后的混合液同样直接进行酯化制乳酸酯。

魏搏超[9]等筛选了多种盐析萃取体系，发现使用磷酸氢二钾与甲醇或乙醇形成的体系在

萃取发酵液中乳酸时有明显的效果，同时能够将大部分细胞、葡萄糖与可溶蛋白等留在水相，

实现乳酸提纯。普拉克公司[10]使用选自五碳以上酮类、乙醚和MIBK中的有机溶剂作为萃取

剂，并在体系中加入氯化镁增强盐析效应。孙亚琴[11]等使用选自醇类、酯类、环醚等有机溶

剂作为萃取剂，结合盐析萃取，进行乳酸的发酵偶联分离。

HU[12]等使用连续超声溶剂萃取法，使用乙酸乙酯从发酵液或食品废液中萃取乳酸。通过

加入超声提高了萃取效率。

2 胺类萃取剂

相较于传统烃类或含氧萃取剂，胺类萃取剂与含磷萃取剂则采用络合萃取技术。所谓络合

萃取，即为萃取剂与待萃物质以一定比例形成络合物，并转移至萃取相中的过程。络合萃取技

术可高效并高选择性分离稀溶液中极性有机物。

通常来说伯胺与水有着较高的互溶性，不适合作为萃取剂，仲胺在作为萃取剂时与有机酸

的分配系数可以很高，但在后续蒸馏再生过程中，仲胺与残存羧酸易于形成酰胺，降低回收萃

取剂收率与纯度。叔胺萃取剂在萃取有机酸时，通常会与有机酸形成络合中间体，从而显示出

很高的分配系数[13]。

目前已有一些脂肪胺成功应用于脂肪酸萃取的案例[2， 13]，且有关于乳酸萃取的专利[14-

16]。

柴金岭[17]等使用伯胺N1923-CCl4体系进行乳酸萃取，并分析萃取机理以及不同稀释剂

对萃取性能的影响，董岩[18]等同样使用伯胺N1923对乳酸萃取进行研究。

BAILEY[14]等先将乳酸发酵液进行除菌与悬浮物等预处理后，优选了将叔胺Adogen364

溶解于60%～75%異丁基庚基酮作为乳酸的萃取剂，从乳清渗透液中提取乳酸。

WASEWAR[19]等研究了分别用MIBK、辛醇和癸醇作稀释剂，与Alamine 336配置为萃

取剂，反应萃取乳酸，并提出了使用三甲基胺进行反萃的工艺。研究结果表明使用TMA进行

反萃，回收率可达99%。同时他们研究了反应萃取的动力学，发现该反应在Alamine 336中为

零级反应，而在乳酸中为一级反应，此外他们也研究了使用TMA进行反萃时的动力学。

YABANNAVAR和WANG[20]开发了应用于葡萄糖为底物，连续发酵生产乳酸，并连续

萃取去除乳酸的发酵系统。研究发现，对细胞具有最小毒性的萃取体系为在油醇中质量分数为

15%的Alamine 336。此外，研究中使用细胞固定化技术，将菌体与溶剂隔绝。对比不使用溶

剂萃取的工艺，乳酸产量从每升凝胶每小时7 g提升至12 g。通过氢氧化钠反萃，最终得到90

g·L-1的乳酸产品。

CHOUDHURY[21]等使用三辛胺（TOA）与Aliquat336与3种稀释剂（MIBK、辛醇和液

蜡）配置萃取剂，进行乳酸萃取。在各组萃取剂中，TOA的萃取效果均优于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

此为萃取剂从水溶液中萃取乳酸。结果表明，当TPA/TOP质量比在6∶4到8∶2之间，萃取

5%（wt）的乳酸水溶液时，最大分配系数可达90%。通过在TOA中引入TPA，克服了原体系

易形成第三相的问题，萃取后静置时间比仅使用TOA萃取更短。

JÄRVINEN[23]等研究了复合发酵液中乳酸的萃取。他们使用癸醇中质量分数为40%的叔

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

MALMARY[24]等研究用1-辛醇与庚烷混合作稀释剂，使用长链脂肪族叔胺从水相中萃取

乳酸的机理。研究结果表明对于特定有机酸，其分配系数与溶质种类有关，尤其是在水相中酸

浓度较低时该效应更为明显。研究者提出一个同时考虑物理因素与化学因素的数学模型。该模

型表明，胺与有机酸之间形成的各种络合物有助于建立两相间溶质在平衡状态的分布。

通常情况下，通过萃取剂萃取得到的乳酸比按照乳酸-胺1∶1络合的计算量要多[25]。在

有机酸特别是单酸萃取中这种现象较为常见。2∶1与3∶1络合的乳酸-胺络合物的形成取决于

水相中乳酸的浓度，而1∶1与2∶1的乳酸-胺络合物的存在比例与稀释剂相关[26]。SAN-

MARTIN[25]等进行了多个实验来确定乳酸的分布平衡，研究了盐和乳糖对乳酸提取的影响。

结果表明，在甲苯中溶解的Alamine 336对乳酸的提取不受乳糖的影响，在氯离子存在的情况

下，有机相对乳酸的提取量较少。

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发酵。他们

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。结

果表明，15%的Alamine 336与15%的葵花籽油固定化细胞相结合，发酵所得乳酸总浓度最

高，是未萃取时的2.5倍。该结果说明葵花籽油的共固定化可能影响了微生物的代谢。脂肪和

油被用作碳源，它们被分解成甘油和脂肪酸。脂肪酸被用作ATP的来源，而甘油通过糖酵解

转化为丙酮酸。在厌氧条件下，丙酮酸形成乳酸。因此，随着葵花油浓度的增加，乳酸的产量

也随之增加。葵花籽油还可以将扩散到凝胶中的Alamine 336萃取出，防止溶剂对菌体的毒性

作用。这就是葵花籽油被用于提取发酵实验的原因。

李振宇[28]等研究了三辛胺（TOA）作萃取剂，对一系列有机酸开展萃取平衡特性的研

究，发现被萃物质的酸性与亲油性是影响分配系数的关键因素。亲油性高、pKa小，则该种羧

酸更容易被TOA萃取。石从亮[29]等使用酰胺类化合物与醇类化合物复配，从重相乳酸中萃

取乳酸。

SINGHVI[30]等使用正癸醇与正十二烷稀释的TOA作为乳酸萃取剂，使用原位分离技术

进行萃取发酵。

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

用1-辛醇作为稀释剂。KRZYZANIAK[32]还从包括胺、酰胺、超碱、胍和N-氧化物中筛选萃

取剂，并从辛醇、 2-辛基-1-十二醇和庚烷等有机溶剂中筛选稀释剂，研究结果表明叔胺仍是

萃取效果最好的萃取剂。

KYUCHOUKOV[33]等使用正辛胺（TOA）与异辛胺（TIOA）溶解于十二烷与不同醇的

混合溶剂中，用于萃取乳酸。确定了萃取剂、改性剂和稀释剂浓度对总体和特定分布系数的影

响。结合萃取机理和水相中相互作用产物的浓度，对实验结果和观察现象进行了讨论。

3 含磷萃取剂

WANG[31]等提出使用以煤油为稀释剂的三辛基氧化膦（TOPO）作为萃取剂，并在水相

与萃取剂相中使用中空纤维疏水膜，形成了乳酸回收的非分散提取工艺，克服了TOPO暴露在

空气中析出結晶导致膜堵塞的缺点。此外HANO[35]等人测定了乳酸与TOPO的萃取平衡。

MATSUMOTO[36]等研究了乳酸的协同萃取体系，并在此基础上开发了原位萃取发酵技

术。在乳酸萃取体系中加入正己烷稀释的磷酸三丁酯（TBP）与正辛胺（TOA），研究发现其

有显著的协同效应作用。研究者认为在萃取过程中形成了HA-TOA-2TBP的络合混合物，从而

促进了萃取过程。MATSUMOTO[37]等也研究了三辛基氧化膦（TOPO）萃取有机酸的动力

学，构建双膜理论，并发现萃取速率受到有机相传质的限制。

李绍壮[38]、卢英华[39]等使用50%TOPO/50%磺化煤油的萃取体系进行乳酸萃取，并发现

水相中初始乳酸、乳酸钙、葡萄糖、无机盐浓度均对分配系数有明显影响，并使用90 ℃水进

行反萃。

魏琦峰[40]等使用三烷基氧化膦或高级醇作为萃取剂，从水热液化液中选择性萃取乳酸与

乙醇酸，萃取率达到90%以上，并使用双蒸水进行反萃，收率超过95%。

4 离子液体

离子液体即全部由离子组成的液体，通常指室温下或附近呈液态的离子液体。因为其具有

高温下稳定、不易燃、难挥发、液态温度范围宽、电化学窗口稳定以及对有机/无机物的溶解

度高等特点而受到广泛关注。离子液体也广泛应用于萃取分离有机物，包括烃类化合物、酚

类、醇类、有机酸以及生物质中产物提取等。

MATSUMOTO[41]等利用含有咪唑阳离子的离子液体作为萃取剂，从发酵液中提取乳酸，

系统考察了阳离子为[Bmim]+、[Hmim]+和[Omim]+，阴离子为PF6-的离子液体的萃取能力和

毒性。研究发现这3种离子液体对细胞的毒性低于有机溶剂（甲苯），但萃取能力较弱。此

外，以磷酸三丁酯作为萃取剂，用离子液体稀释，其萃取性能接近于常规有机溶 剂[62]。

TONOVA[42]使用3-烷基-1-甲基咪唑糖精盐离子液体作为乳酸萃取剂，并考察了不用助溶

剂对乳酸萃取率的影响。

MARTÁK[43-45]等研究了以膦离子液体为萃取剂从水溶液中提取乳酸和丁酸。WANG[44]

等选择[P6，6，6，14]Phos进行萃取，发现由于萃取剂与酸之间存在氢键，乳酸在低浓度下的

分配系数可达40。OLIVEIRA[46]等使用疏水性膦离子液体从水溶液中萃取乳酸、苹果酸与琥

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

阴离子结构和酸浓度对萃取率和分配系数的影响。研究发现，乳酸萃取率和分配系数与酸浓度

正相关。阴离子为Cl-与Dec-时分配系数较小（1.4～2.0），萃取率也较低（<66%）;阴离子为

Phos-时分配系数在 2～5 之间，萃取率高于 67%，最大可达83%，该结果表明[P6，6，6，

14]Phos 萃取乳酸的性能要优于另外两种萃取剂[67]。

除了阳离子为咪唑类和膦类的离子液体，由于铵类离子液体具有价格低廉、萃取能力强的

优势，目前也常用于萃取有机酸。

LAZAROVA[47]等通过采用Aliquat 336（季铵盐）对模型乳酸水溶液的萃取研究，发现

在pH=5～6、温度35 ℃时有最好的萃取效果[48]，同时这也是使用干酪乳酸菌发酵乳酸的通

常条件。在正辛烷作为稀释剂条件下，该萃取剂对3 g·dm-3乳酸菌液膜萃取的最佳质量分数

为5%。

KYUCHOUKOV[49]等用铵类离子液体Aliquat 336的氯盐（[A336]Cl）从水溶液中萃取乳

酸。研究表明[A336]Cl 萃取乳酸有两种途径：化学萃取乳酸根离子和物理萃取乳酸分子，萃取

全过程与溶液 pH 值和乳酸浓度相关联。乳酸浓度提高使化学萃取先增后减，而物理萃取则先

减后增;pH值较低时主要是物理萃取占主导，而随着pH值升高，化学萃取量增加，但总体上

还是物理萃取对萃取起主要贡献[70]。

KYUCHOUKOV[50]等还提出一种使用改性Aliquat336萃取剂提取乳酸的方法，他们将改

性季铵盐与不同浓度的碳酸铵，溶解于1-癸醇与正十二烷中，用碳酸根离子取代Aliquat 336

中氯离子。研究结果表明，Aliquat 336的碳酸盐比氯化物具有更高的萃取性能。

YANG[3]等研究了羧酸与叔胺和季胺的相互作用。其中季铵盐Aliquat 336同时萃取未解

离乳酸与解离的乳酸根离子，而叔胺Alamine 336只萃取未解离的乳酸。通过向二者中加入极

性稀释剂辛醇，能够提高非极性胺Alamine 336的溶解能力，从而提升其萃取性能。但对于季

铵盐Aliquat 336，无论是极性或者非极性稀释剂，都不能有效提升其溶解性能。

HIRONAKA[51]等研究了以季铵盐——三辛烷基氯化铵为萃取剂，油醇为稀释剂的萃取发

酵过程，并研究了乳酸的萃取与解吸动力学。他们考察了萃取速率对初始乳酸和萃取剂浓度的

相关性。他们用双膜理论进行动力学研究，发现由于有机相的高黏度，通过有机膜的扩散是萃

取过程的决速步骤。

KUMAR[52]使用环境友好的离子液体氯化三正辛基甲基铵（TOMAC），并使用米糠油与

己烷作为稀释剂，进行乳酸萃取，并研究了不同工艺参数（乳酸浓度、NaOH浓度、溶剂加入

量、温度、搅拌速度、搅拌时间）对乳酸萃取率影响。

TONOVA[53]使用由磷酸基阳离子部分和糖化阴离子组成的离子液体作为乳酸的萃取溶

剂，并与将阴离子换为氯离子的离子液体进行比较，通过对平衡双相体系中酸和水的分配量的

测量，估算出酸、水和离子液体的摩尔比，从而推断出乳酸的萃取途径。同时TONOVA[53]也

研究了盐析添加剂在两相中增强疏水性的作用，以确定最佳的双相体系，该体系具有低毒、高

萃取效率的特点。

LATEEF[54]使用溴化1-己基-3-甲基咪唑离子液体从红酒中萃取乳酸。

5 支撑液膜技术

支撑液膜[55-56]（SLM）是一种液体膜，通过将疏水性微孔高分子聚合物支撑体浸在溶解

有机载体的膜液中，在表面张力作用下膜液充满支撑体微孔而形成支撑液膜;以其为料液相与

反萃相提供分隔界面，料液相中的溶质离子在SLM的一侧表面被膜液中的有机萃取剂（載

体）萃取，以络合物的形式在支撑体微孔内扩散传递至SLM另一侧表面，再被反萃而实现分

离。

SIRMAN[57]等研究了含有Alamine 336的SLM对柠檬酸和乳酸的分离，得出结论为柠檬

酸的整体提取率高于乳酸。REISINGER和MARR[58]考察了含有Amberlite LA-2（一种仲胺）

的液体表面活性剂膜（LSM）对发酵液中有机酸的分离。他们发现除了乳酸外，其他一元羧酸

可以被分离和纯化，并指出对于二、三羧酸，膜相的载体含量必须适应较慢的萃取动力学才能

实现快速渗透。

以正庚烷链烷烃为原料，以正庚烷链烷烃加入Alamine 336和表面活性剂SPAN[59]为主要

组分，通过对发酵液进行细胞脱除后的乳酸提取，建立了乳化液膜体系[60]。Alamine 336对乳

酸的选择性较低，因为它可能与其他竞争性溶质结合。

6 双水相萃取

当两种聚合物、一种聚合物与亲液盐或是两种盐（离散盐与亲液盐）在适当的浓度或温度

下相混合时可形成双水相系统。双水相系统已被用于乳酸的生产[61-63]。然而，乳酸在双水相

之间的均匀分布，加上双水相使用的聚合物的成本较高，使得该工艺在经济上不可行。

DISSING与MATTIESSON[64]以葡萄糖为原料，采用双水相萃取发酵法，对使用聚乙烯

亚胺 （PEI） -羟乙基纤维素（HEC）双相萃取体系从葡萄糖发酵液中提取乳酸进行了研究。

乳酸被分为富PEI的下相和HEC的上相，细胞则聚集在上相或两相界面处。

由聚电解质、聚乙烯亚胺（PEI）和中性聚合物羟乙基纤维素（HEC）组成的相体系已被

发现适用于乳酸的萃取发酵[62， 64]。由于PEI带正电荷，它可以与发酵过程中产生的乳酸根

形成离子对，乳酸在富PEI相形成之后就从原相中分离。文献中还报道了其他相体系的成功应

用，如环氧乙烷/环氧丙烷-葡聚糖T40 ATPS[65]和PEG /羟丙基淀粉（HPS），以及环氧乙烷

和环氧丙烷（EO-PO） / HPS[66]的随机共聚物用于乳酸的生产。为了克服双水相体系对乳酸

回收的适用性限制，提出了一种新的聚合物共轭体 系[67]。合成了聚乙二醇-聚乙烯亚胺

（PEI）和环氧丙 烷-PEI （EOPO-PEI）的偶联物，并与分离的葡聚糖或粗水解淀粉混合，乳

酸在新的双水相体系中被分配到富含共轭酸的顶部相。他们发现，在含2%磷酸盐的10%

EOPO-PEI-8% DEX体系中，乳酸的分配系数为2.1。

7 其他萃取研究

金季春[67]等使用60%石油亚砜-甲苯混合液对乳酸水溶液进行萃取，通过使用五段假逆流

萃取，其回收率超过98%。并使用液碱进行反萃，一次回收率达到100%。同时用水进行反

萃，五级反萃回收率为81.0%。萃取剂多次回用，性能无明显退化。

研究者们还研究了温度对分配系数的影 响[37，68]，他们发现分配常数与平衡络合常数随

温度增高而降低。在有机相中的络合反应涉及质子转移反应或氢键形成，为放热反应。而萃取

过程中系统有序度增加，是熵减过程。因此升温不利于有机酸萃取。

8 反萃技术

研究者们也提出了多种从负载乳酸的有机相中反萃乳酸的方法，例如pH震荡再生法[69-

70]、三甲胺法[23， 71-72]、温度震荡再生法[73]、稀释剂震荡再生法[74]、气相反溶剂再生法

[75]等。

YABANNAVAR[69]等使用pH震荡再生法来回收有机相中乳酸，并比较了两种方案，一

种为使用NaOH溶液进行反萃，另一种是使用浓硫酸从溶剂中置换乳酸。通过pH震荡再生法

回收乳酸后，水相中存在其他除乳酸外的组分，在使用NaOH溶液反萃时还会转化为乳酸钠。

JUNG[70]等使用浓氨水从有机溶剂中反萃乳酸，转化为乳酸铵。使用pH震荡再生法反萃后通

常还需采取进一步操作精制乳酸。

JÄRVINEN[23]等、POOLE[71]等、WASEWAR[72]等分别在各自研究中使用三甲胺

（TMA）作为乳酸反萃剂。相比于pH震荡再生法，使用TMA进行反萃后虽然会形成乳酸三

甲胺这种复合物，但该物质可通过真空中加热的方式分解，从而实现热再生。

TAMADA[73]等发现温度改变会显著影响有机相中羧酸的溶解度，羧酸在有机相中的溶解

度随温度升高而下降，并提出了温度震荡再生法。在萃取步骤中，在较低的温度下进行，而反

萃时使用较高的温度。该方法只需提高操作温度即可从有机相中反萃羧酸，操作较简单，设备

成本也较低。

因为通常萃取过程中会在萃取剂中加入稀释剂，其中部分活性稀释剂能优先稳定萃取过程

中形成的酸-胺络合物，从而有效提高分配系数，而另一部分惰性稀释剂则无此效果。因此有

人提出一种被称为稀释剂震荡再生法的过程[73-74]。稀释剂震荡再生法是通过改变萃取体系中

稀释剂的浓度，从而改变酸在水相到有机相之间的平衡分布，即改变萃取的方向，应用此方法

即可实现乳酸的反萃。BANIEL[74]等对改变萃取体系中稀释剂浓度的方法进行了总结。通过

稀释剂震荡再生法回收羧酸，首先是将其从水相萃取至含萃取剂的有机相中，这一步骤中需要

调节有机相组成，例如使用的稀释剂中含有更多（>70%）的活性组分和更少（<30%）的惰性

组分。在反萃步骤中，通过蒸馏或稀释等方式改变含酸的有机相的组成，增加惰性稀释剂的组

分。然后将调节组分后的含酸有机相与新的水相接触，则会使产品从溶剂相转移至水相，剩余

贫酸溶剂相可循环使用。这种系统存在一个缺陷，即改变萃取剂组成时通常需要使用蒸馏操作

来分离稀释剂中活性组分和惰性组分，因此能耗较高。

MCMORRIS[75]等提出了气相反溶剂再生法的新工艺以避免溶剂震荡再生法带来的能源消

耗。在此过程中，通过用气体抗溶剂（如丙烷）加压来实现稀释剂中惰性组分的增加，降低其

对羧酸溶解度。对于在室温下以固体形式存在的羧酸，该操作可能会将萃取物相中酸产物的沉

淀，从而实现分离。而对于在室温下不是固体的酸，当萃取剂与水产品相接触时，将使羧酸进

入水相中，实现反萃。气相反溶剂再生法在再生过程中不需使用有毒物质，该过程相对其他再

生过程不需蒸馏过程，因此能耗更低，因此被认为是进行有机相反萃与再生的最好方法。

9 结束语

传统乳酸精制采用的钙盐沉淀法技术成熟且简单可靠，但其成本较高且环境并不友好。因

此开发高效、经济、低废渣的精制工艺具有重要意义。萃取工艺是一个闭环的过程，选择适当

的萃取体系和反萃取工艺可以达到很高的产率。此外，通过萃取法从发酵液中原位回收乳酸，

可以显著提高发酵过程的产率。

在萃取工艺中，大多数萃取剂在低pH条件下萃取率更高，而大多数微生物在低pH条件

下活性却显著降低。同时，大多数溶剂对微生物有毒害作用，因此需要进一步开发微生物固定

技术和无毒萃取溶剂体系。

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