乳清高效增值新策略：渗透膜蒸馏与生物转化联产低聚半乳糖及其底物效应研究

本文创新性地将间歇反应器(R-Batch)与渗透膜蒸馏(OMD)技术耦合，系统评估了酸乳清(AW)、甜乳清(SW)和理想乳清(IW)三种底物对低聚半乳糖(GOS)合成及膜性能的影响。研究发现，经超滤处理的理想乳清(UF/IW)展现出最优性能：GOS总产量达156 g L-1（其中三糖GOS-3含量110 g L-1），乳糖转化率52%，其产物益生元活性与商业产品相当。该研究为乳制品副产物高值化利用提供了膜基酶促合成系统的优化方案。

　　

Highlight

本研究通过将间歇反应器与渗透膜蒸馏技术创新性结合，建立了乳清高值化利用的新范式。

Comparative evaluation of flux performances

本实验采用的乳清原料在OMD处理前均经过微滤(MF)和超滤(UF)预处理。这种预处理能有效降低体系粘度，减少膜-液界面颗粒附着，从而最大限度控制膜污染现象。连续MF-UF处理实现了脱脂乳中99.2%蛋白质的分离（见表1）。MF和UF工艺的联用显著改善了后续OMD系统的通量表现，特别是对蛋白质含量较高的酸乳清处理效果尤为明显。

Conclusion

本研究证实了R-Batch与OMD系统联用对于乳清酶法生产GOS的卓越价值。超滤处理的理想乳清(UF/IW)表现最为亮眼：乳糖转化效率高达52%（UF/AW和UF/SW仅分别为39%和24%），GOS总产量达到156 g L^-1，其中三糖(GOS-3)含量高达110 g L^-1，显著优于其他乳清类型。R-Batch+OMD系统通过持续浓缩反应体系，在提升转半乳糖基化活性的同时，成功抑制了水解反应速率。