1 概述

左旋肉堿別稱 L- 肉毒堿。其本質(zhì)是一種類氨基酸，它可以 將脂肪轉(zhuǎn)化為能量供人類使用。外觀呈白色晶狀體或白色透明 細(xì)粉，對(duì)人體沒有副作用，但是與人體的健康有關(guān)，紅色肉類是左旋肉堿的主要來源。左旋肉堿在人體內(nèi)發(fā)揮著積極的作用，如：可以有效提高細(xì)胞內(nèi)丙酮酸脫氫酶的活性，促進(jìn)葡萄糖的 氧化速率，有利于減緩運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的疲勞感；有助于保護(hù)細(xì)胞 膜的穩(wěn)定性，可以增強(qiáng)人體的免疫力。 目前左旋肉堿的制備方法主要有直接提取法、生物合成 法、化學(xué)合成法、消旋體拆分法等。通過這些方法所制得的左旋肉堿存在著不同的問題，如：產(chǎn)量低，純化步驟多，成本高且 難以形成規(guī)?；a(chǎn)。其中最重要的一個(gè)工藝化環(huán)節(jié)是左旋肉堿的脫鹽純化，主要應(yīng)用的方法有萃取法，離子交換法、色譜分 離法等。這些方法存在不同的弊端，例如生產(chǎn)周期較長(zhǎng)、污染大、原料消耗多等。本文主要介紹了一種高效的左旋肉堿脫鹽純化方法，即電滲析法。電滲析法的優(yōu)點(diǎn)是無外加藥劑、物料損 失率低、污染小、生產(chǎn)周期短等。 

2 方法介紹

2.1 離子交換法 

離子交換法主要用于化學(xué)合成法所得到的含左旋肉堿的產(chǎn)品的純化除鹽。此工藝要利用 10%氨水洗滌交換樹脂以獲取產(chǎn)品，后用鹽酸溶液再生柱子，所以會(huì)消耗大量氨水和鹽酸并產(chǎn)生大量廢水。使用過后的鹽酸會(huì)進(jìn)入污水系統(tǒng)，氨水進(jìn)入蒸 發(fā)工序，吸收不完全則可能進(jìn)入大氣污染環(huán)境，這給污水和廢 氣處理造成極大壓力。

2.2 萃取法 

萃取法主要利用了鹵化物無機(jī)鹽完全不溶于添加有脂肪 酸脂肪酯的低級(jí)烷基醇，左旋肉堿能溶于此類混合溶劑等特 點(diǎn)，來實(shí)現(xiàn)純化除鹽，獲得高純度的左旋肉堿產(chǎn)品。該法對(duì)左旋肉堿的提純耗時(shí)較長(zhǎng)，若粗產(chǎn)品復(fù)雜，需根據(jù)萃取情況選用不同的萃取劑進(jìn)行提純，且對(duì)有機(jī)溶劑的處理處置也是一個(gè)棘 手的問題。

2.3 色譜分離法 

色譜分離法是采用色譜柱對(duì)左旋肉堿和無機(jī)鹽進(jìn)行分離。 該分離方法需在溫度為 0- 100℃，pH 為 3- 8的條件下進(jìn)行，首 先將含有肉堿和無機(jī)鹽的肉堿粗品用去離子水配制成質(zhì)量百分濃度為 1%- 40%的水溶液，使水溶液進(jìn)入裝填色譜介質(zhì)的色 譜柱，再以水作為洗提劑進(jìn)行洗提，分別收集洗提液和殘留液，從而獲得左旋肉堿和無機(jī)鹽兩種產(chǎn)物[5]。其缺點(diǎn)在于采用單一 色譜柱效率低下，所以一般采用連續(xù)色譜分離系統(tǒng)進(jìn)行色譜分 離，從而導(dǎo)致分離單元過多，清洗難度大，離子交換樹脂重復(fù)使 用率低。

2.4 電滲析法

電滲析法是在直流電場(chǎng)的作用下，利用離子交換膜的選擇 透過性，使溶液中的離子發(fā)生遷移，溶液中的陰、陽離子（無機(jī) 鹽）分別通過陰、陽離子交換膜進(jìn)入到另一個(gè)水系中而達(dá)到脫 鹽的目的。含有高鹽的左旋肉堿粗品通過電滲析設(shè)備，將粗品中的無機(jī)鹽脫除，從而滿足生產(chǎn)的進(jìn)一步要求。采用電滲析法相比其他方法有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）不引入其他藥劑，保證更高的物料純度，降低物料損失率。（2）污染小，脫鹽過程中產(chǎn)生其他的污染物較少。 （3）工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，更加穩(wěn)定可靠。 下面通過我司參與所做的某藥廠中試實(shí)驗(yàn)，來具體說明電 滲析技術(shù)在左旋肉堿脫鹽工藝應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)。 

3 實(shí)驗(yàn)

3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 

實(shí)驗(yàn)所采用的是綠邦膜公司的中試一體化設(shè)備, 電滲析器型號(hào)為 ROWER- C，配備的膜片型號(hào)為 REMEX- C，膜尺寸為400mm×800mm，膜堆中共有 250 對(duì)膜片，膜堆有效面積約51.2m2。配套相應(yīng)的電源、動(dòng)力、容器、自動(dòng)化儀器儀表等，而組 成的撬裝式一體化設(shè)備 ROWER- EP。

3.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo) 

根據(jù)某藥廠的要求，生產(chǎn)過程中需要將生產(chǎn)原料液（左旋肉堿粗料）中的鹽分（主要是氯化銨、氯化鈉等無機(jī)鹽）采用電 滲析法進(jìn)行脫除。要求生產(chǎn)原料液的電導(dǎo)率經(jīng)過電滲析脫鹽后需達(dá)到 100μS/cm 以下，物料的損失率越低越好，達(dá)到對(duì)左旋肉堿脫鹽純化的目的，淡水中肉堿的濃度越高越好，為后續(xù)蒸發(fā)提純減少蒸汽使用量。

3.3 方法與步驟

3.3.1 初步實(shí)驗(yàn) 

初次實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn) 1）直接對(duì)原料進(jìn)行脫鹽，將 500L 料液置于電滲析系統(tǒng)的淡水箱中，濃水箱采用電導(dǎo)率小于 100μS/cm 的 純水，循環(huán)脫鹽。隨著濃水中無機(jī)鹽的濃度上升，濃淡水之間的 濃度差已經(jīng)達(dá)到極限，更換濃水繼續(xù)脫鹽。經(jīng)過三次濃水的更 換，淡水的電導(dǎo)率最終達(dá)到 89μS/cm，達(dá)到了業(yè)主的要求。對(duì)實(shí) 驗(yàn)的過程數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定電滲析的脫鹽級(jí)數(shù)為兩極，并通 過電流效率的分析，確定了每一級(jí)濃淡水的最佳終點(diǎn) （電導(dǎo) 率）。

3.3.2 深入實(shí)驗(yàn) 

由于原料中肉堿的含量（旋光度）高，與濃水的濃度差大，必 然會(huì)有肉堿竄入到濃水中，物料發(fā)生損失。為了避免此情況的發(fā)生，需要降低物料的濃度，加入一定比例的純水，從而保證物 料的保有率，降低物料的損失。經(jīng)過數(shù)批次的不同配比的實(shí)驗(yàn)， 最終找到最佳的純水配比量，極大的降低了物料損失率，每批次的脫鹽時(shí)間較為穩(wěn)定，重現(xiàn)性較高。從 表 1 中 可 以 看 出 ，6 批 次 的 脫 鹽 終 點(diǎn) 均 能 夠 達(dá) 到
100μS/cm 以下，隨著純水的配比減少，淡水的旋光度逐漸增 高，從表 2 中可以看出，除初次實(shí)驗(yàn)外，后 5 批次中濃水排水的 旋光度極小，側(cè)面反映肉堿的含量極低。通過計(jì)算分析肉堿的損失量極小。結(jié)合表 1 和表 2 最終確定了純水與原料的最佳配比為 1：0.814，生產(chǎn)原料液與濃水排放比為 1:2.85。 

4 結(jié)果與分析

4.1 進(jìn)出水質(zhì)情況 

通過對(duì) 6 次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理發(fā)現(xiàn)，第五次實(shí)驗(yàn)最為理想。淡水的進(jìn)出水水質(zhì)見表 3。

對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以看出，在左旋肉堿與無機(jī)鹽的分 離工程中，可以使原料液的電導(dǎo)率降低；通過對(duì)原料液補(bǔ)水，使 物料損失率降至最低，且出水物料濃度高、純度高。經(jīng)測(cè)算單位能耗處理物料約10.8kg/kWh，體現(xiàn)了該技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性。

4.2 結(jié)論 

在左旋肉堿的生產(chǎn)過程中，其粗品的脫鹽純化可以通過電 滲析技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。電滲析技術(shù)相比其他工藝而言，具有物料保 有純度高、物料損失率低、脫鹽效率高、工藝簡(jiǎn)單穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，可 以成功將料液中的左旋肉堿與無機(jī)鹽進(jìn)行分離，無藥劑投入，產(chǎn)生的廢水污染指數(shù)低。因此，采用電滲析技術(shù)對(duì)左旋肉堿進(jìn) 行脫鹽純化具有一定的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益，可以推廣到實(shí)際應(yīng)用中。

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