CN1162927A - 处理干酪加工废料的方法 - Google Patents

Abstract

一种处理在干酪制造过程中产生的干酪加工废液的方法，在此进行了描述。

Description

处理干酪加工废料的方法

本发明涉及一种处理干酪加工废料的方法。

乳清是干酪制造业的主要副产品，基于环境因素，存在一个难以解决的废处理问题。乳清一般由约5wt％乳糖，1wt％的蛋白质和约0.5wt％盐和余量的水组成。同时蛋白质成份可以经常通过超滤方法回收，并因此用于食品中，乳糖成份迄今为止用处不大。

虽然主要干酪制造国家持续开发处理和利用流体乳清的方法，但废处理问题的重大要求发展改善处理方法。在1993年通过Dairy ProductsAnnual USDA估算仅美国一国就制造出超过626亿磅的流体乳清。常用的流体乳清处理方法包括用作肥料、用作液体动物饲料、用于食品、干燥和倾倒。

在US4001198中Thomus公开了一种通过多步超滤从干酪乳清中回收营养素的方法，其中蛋白质、乳糖和小分子量分子被依次去除。剩余的超滤透过液接着被氧化，用以降低生物需氧量和化学需氧量，以便该超滤透过液可以安全地倾倒。

在US4547386中Chambers等人公开了从乳清中制备动物饲料块的内容，其中乳清浓缩至固形物含量至少是45％，接着通过加入二价阳离子，来促进结构胶凝。

在US4968521中Melnychyn公开了流体牛奶副产品作为针对食品或动物饲料中的植物原料的提取溶剂的用途。

在US4617861中Armstrong公开了通过乳清蛋白的分离，接着通过乳糖发酵来生产乙醇和发酵可溶物的干酪乳清加工方法。蛋白质部分用作食品原料、乙醇作为工业燃料，而发酵可溶物作为动物饲料添加剂。

在US4202909中Pederson.Jr公开了使用超滤方法以减少干酪乳清中矿物质含量，从而使其更易获得相对高纯净的乳糖。

在US4971701和4855056中，Harju等人公开了通过四室电解池来对干酪乳清脱矿质的方法。

在US4543261中，Harmon等人公开了从非离子低分子量有机化合物中分离可溶盐的方法，就是将水性液体通过凝胶型强酸阳离子交换树脂床。

在US5118516中Shimatani等人公开了从乳清、脱脂牛奶或脱蛋白质溶液中分离含唾液酸乳糖的方法，就是通过(a)电渗析，或(b)通过阳离子交换树脂和强碱阴离子交换树脂的离子交换，或(c)电渗析和通过阳离子交换树脂和强碱阴离子交换树脂的离子交换的结合来对超滤透过液脱盐。

在US5270462中Shimatani等人公开了含高浓度唾液酸制品的制备方法，就是调节干酪乳清的pH值至酸性，让该乳清通过阳离子交换器，接着对该洗脱液进行浓缩和脱盐。

JP特许公开01-168693公开了唾液酸组合物制品的制备方法，通过将牛奶、非脂牛奶、酪乳或乳清进行超滤，在pH为4.0至6.0条件下在20000至500000道尔顿分馏，接着进行第二次超滤，在pH为6.0至8.0，0.2至2.0Mpa条件下，在1000至10000道尔顿分馏，以此来去除例如乳糖的杂质。残余物被喷雾干燥或冷冻干燥。

JP特许公开03-143351公开从在乳清脱盐中形成的阴离子交换树脂碱性清洗废料中回收寡糖粘合型唾液酸的方法，通过中和、超滤、反渗透、脱盐，在强碱型阴离子交换树脂上吸收唾液酸，接着进行洗脱、脱盐和干燥。

JP特许公开59-184197公开了附着在唾液酸中的寡糖的制备方法，通过对冷唾液寡糖糖蜜脱盐，将脱盐的溶液通过阴离子交换柱、中和该洗脱液并通过电泳法对该洗脱液脱盐。

因此，通过离子交换色谱法提取有价值的成份来处理干酪加工废料的方法已经公开。用于干酪加工废料中去除唾液寡糖的离子交换基本方法，难以将唾液寡糖从离子交换柱中分离出来。具体地说，被吸收的唾液寡糖通过用几个柱体积的水性盐溶液例如NaCl和NaOAc的柱处理进行洗脱。得到的洗脱液是非常稀的唾液寡糖溶液和高浓度的盐。为了从洗脱液中分离唾液寡糖，该洗脱液须经例如反渗透的脱盐工艺，即将唾液寡糖与盐分离。但是反渗透耗时长且需非常强能量。因此，任何分离工艺最好能避开反渗透脱盐工序。

尽管有许多处理废流体乳清的创造性方法，但不断增长的干酪乳清供给量，需要更有效地废处理方法。

本发明通过提供一种处理干酪废料的方法来解决这个问题，就是提供该物料的经济处理方法。

因此，本发明的一个目的是提供一种处理干酪加工废液的新方法。

本发明的第二个目的是提供一种处理干酪加工废液干酪乳清的新方法。

本发明的第三个目的是提供一种处理干酪加工废液即处理由干燥干酪乳清得到的固体的新方法。

本发明的第四个目的是提供一种处理干酪加工废液即处理通过从干酪乳清中分离乳糖得到的母液的新方法。

本发明的第五个目的是提供一种处理干酪加工废液即乳糖的新方法。

本发明的目的是提供一种处理干酪加工废液的方法，其中依次包括：

i)将干酪加工废料与阴离子交换树脂接触；

ii)从所述干酪加工废料中去除所述阴离子交换树脂，并用锂盐水溶液洗脱所述阴离子交换树脂，得到洗脱液；

iii)浓缩所述洗脱液以形成锂盐固体和干酪加工废物锂盐；且

iv)用有机溶剂清洗所述固体，溶解所述锂盐，并留下所述干酪加工废物锂盐作为固体。

已经发现干酪加工废物锂盐在有机溶剂中具有低的溶解度，而锂盐具有高有机溶剂溶解度，因此该洗脱液可以被“脱盐”，即通过用有机溶剂简单地将锂盐从干酪加工废物锂盐中洗脱。

该方法还可以包括去除带正电物料，这一步骤在所述干酪加工废液与所述阴离子交换树脂接触之前进行，接着根据步骤i)至iv)进行加工。

根据本发明的第二个实施方案，干酪加工废液的处理依次包括：

i)将干酪加工废料与溶剂接触；

ii)从所述干酪加工废液分离所述溶剂；且

iii)分离干酪加工废料提取液。

已经发现干酪加工废料可以用溶剂提取，来获得干酪加工废料提取液。

根据本发明加工的干酪加工废料，可以在干酪制造过程中产生的任何废液中获得。例如酸乳清，这是当脱脂奶凝结以形成酪农干酪时分离掉固体而产生的。酸乳清特征是具有高乳酸含量。当干酪由全脂牛奶制备时，残留的液体是甜乳清，它可以通过蒸发进一步加工成干乳清粉。甜乳清也可以被干燥，脱矿质和蒸发形成脱盐乳清透过液。甜乳清也可以经过超滤产生乳清超滤透过液和乳清超滤透过液浓缩液。乳清超滤透过液可以通过结晶乳糖进一步加工成乳糖和母液。从乳清超滤透过液经结晶乳糖得到的母液在本领域称为“Delac”。适合的干酪加工废料包括初乳、牛奶、奶粉、全乳清、脱矿质乳清透过液，由脱矿质乳清透过液得到的再生液、乳清透过液、结晶乳糖、喷雾干燥乳糖、乳清粉、食用乳糖、乳糖、精制乳糖和USP乳糖。优选使用由结晶乳糖得到的水性母液(即，Delac)。

流体干酪乳清一般被干燥以便得到非吸湿性，高可分散粉末。新鲜流体乳清通过将其通过自动清洗型澄清器被澄清的。该乳清经分离去除脂肪，接着在二效或三效蒸发器中浓缩，使其固形物含量约62wt％。该固形物可以通过在室温下分离被去除，或更优选在固形物被排除之前，冷却该浓缩乳清。

当待加工的干酪加工废料是由干燥乳清得到的固体时，该固体先溶于水，优选约1-620g的量，优选50至200g，更优选约100g的固体每升水。由干燥干酪乳清得到的固体的溶解可在室温下或升高的温度下进行，以此加速溶解过程并增加溶解固体量。优选，温度从20-80℃是合适的。

或者，该固体可以通过溶剂提取直接加工。

在本发明中一般的干酪加工废料都可以利用，而不需要调整pH。因此根据本发明在加工之前一般不需要改变物料的pH值。因此，该方法可以避开由于需要调整pH值而产生的更多的废料。但是如果干酪加工废液的pH值，不适于本方法，该pH值通过加入酸例如盐酸、硫酸、醋酸、乳酸或柠檬酸使其pH值范围是2-9，或通过加入碱例如氢氧化钠，氢氧化铵和氢氧化钾使pH值从2至10、优选从3至9、更优选从4至6。

先于干酪加工废液与阴离子交换树脂处理之前干酪加工废液优选先进行处理以去除乳清蛋白和其它带正电物料。进行预处理以清除带正电物料，可以在阴离子交换树脂需要再生之前，使更大量的干酪加工废料在阴离子交换树脂上处理。

任何本领域普通技术人员已知的技术可以用作去除带正电物料。例如一种用于使乳清蛋白通过与阳离子交换树脂接触而被吸收的合适技术，如J.N.De Witt等人所述(Neth.Milk DairyJ.，40：41-56(1986))和J.S.Ayers等人(新西兰J Dairy Sci & Tech21：21-35(1986)，以及那些在JP特许公开52-151200和63-39545和JP 2-104246和2-138295中所述的方法。

合适的阳离子交换树脂可以通过本领域普通技术公知的常用方法制备。例如适合的阳离子交换树脂可以由可聚合单官能和多官能单体混合物通过游离基乳液聚合反应方法进行，接着用例如以质子形式存在的羧酸基或磺酸基的酸性基团官能化而制得。

阳离子交换树脂的交联度可以根据阳离子交换柱的操作条件进行选择。高度交联树脂提供满意的耐久性和高度的机械牢固性，但造成孔隙率的降低和传质的减弱。低交联树脂更易碎且趋向于由于吸收流动相而膨胀。合适的树脂具有2至12％的交联，优选8％的交联。

阳离子交换树脂的颗粒尺寸的选择应能便于干酪加工废液的有效流动，同时还能有效地去除带正电荷物料。对于30×18cm的柱合适的颗粒尺寸是100-200目。

适合的阳离子交换树脂包括但不仅限于CM-Sephadex、SP-Sephadex、CM-Sepharose、S-Sepharose、CM-Cellulose、磷酸纤维素，Sulfoxyethyl Cellulose，Amberlite，Dowex-50W、Dowex HCR-S、DoWex MacroporousResin，Duolit C433，SP Trisacryl Plus-M、SP Trisacryl Plus-LS、Oxycellulose、AG50W-X2、AG50W-X4、AG50W-X8、AG50W-X12、AG50W-X16、AGMP-50Resin、Bio-Rex70。更特别优选合适的树脂是DOWEX^TM50X8(由Dowchemical提供的连接了一个芳族磺酸的聚苯乙烯交联树脂)和AMBERLYS^TM-15、AMBERLYST^TMIR-120和AMBERLYST^TM-200酸性树脂。

干酪加工废液可以与阳离子交换树脂接触，以任何适合的能使乳清蛋白和其它带正电物料吸收到阳离子交换树脂上的方式进行。优选阳离子交换树脂加装到柱上，且干酪加工废料通过该柱子，以去除乳清蛋白。有效去除带正电物料的阳离子交换树脂的量其选择根据处理的干酪加工废液将会有很大的不同。一般当该废液是乳清透过液时，干酪加工废液与阳离子交换树脂的装载率可以从5至20，优选从8至15，更优选从9至12：1v/v。

当在柱中接触是有效时，干酪加工废料优选通过率从1至70cm/min，优选从2至15cm/min，更优选比率是4.6cm/min。选择合适的压力来获得理想的流动率。一般压力选择从0至100PSIG。通过对柱的洗脱端施加负压也可以获得合适的流动率，且收集洗脱液。也可以采用正压和负压结合的方法。

将干酪加工废料与阳离子交换树脂接触所采用的温度没有特别的限制，只要该温度不是太高以造成废液成份降解就行。一般环境室温采用从17至25℃。

或者，带正电物料可以通过例如电泳、超滤、反渗透或盐沉淀的技术被去除。

在选择性地处理干酪加工废料去除带正电物料处理之后，干酪加工废料与阴离子交换树脂接触。

合适的阴离子交换树脂通过本领域普通技术人员公知的常用方法制备。例如适合的阴离子交换树脂可以由可聚合单官能和多官能单体混合物通过游离基乳液聚合反应方法进行，接着用例如季铵基的强碱基官能化而制得。

阴离子交换树脂的交联度可以根据阴离子交换柱的操作条件进行选择。合适的树脂具有从2至12％的交联，优选8％的交联。

阴离子交换树脂的颗粒尺寸的选择应能便于干酪加工废料的有效流动，同时还能有效地去除带负电物料。对于30×18cm的柱合适的颗粒尺寸是100-200目。

合适的阴离子交换树脂包括但不仅限于DEAE Sephadex，QAE Sephadex，DEAE Sepharose，Q Sepharose，DEAESephacel，DEAE Cellulose，Ecteola Cellulose，PEI Cellulose，QAECellulose，Amberlite，Dowex 1-X2，Dowex 1-X4，Dowex 1-X8，DoWcx2-X8，DoWex Macroporous Resins，Dowex WGR-2，DEAE TrisacrylPlus-M，DEAE Trisacryl plus-LS，Amberlite LA-2，AG 1-X2，AG 1-X4，AG 1-X8 AG 2-X8，AG MP-1 Resin，AG 4-X4，AG 3-X4，Bio-Rex5和ALIQUAT-336(由Henkcl公司提供的氯三辛基甲基铵)。更优选合适的阴离子交换树脂是DOW EX^TM1×8(由Dow chemical提供的连接了一种甲基苄基铵的聚苯乙烯交联树脂)和AMBERLYST^TMA -26、AMBERLYST^TMIRA400。AMBERLYST^TMIRA400、AMBERLYST^TMIRA416和AMBERLYST^TMIRA910，强碱树脂。

干酪加工废料可以与阴离子交换树脂接触以任何合适的能使带负电物料吸收到阴离子交换树脂上的方式进行。优选阴离子交换树脂加装到柱上，且干酪加工废料通过该柱子，以将带负电物料吸收到树脂上。

对阴离子交换树脂的用量加以选择以有利于负电荷物质的吸收，该用量会有很大变化，这取决于待处理的干酪加工废料。一般地，当废料是乳清渗透液时，干酪加工废料与阴离子交换树脂的吸附比是5-200，优选8-15，较优选是9-12：v/v。当接触是在柱中进行时，干酪加工废料优选以1-70cm/min速率，较优选以2-15cm/min速率，更优选以4.6cm/min速率通过。

可选择适宜的压力以获得所需流速。一般选择0-100PSIG的压力。通过对柱的洗脱末端施加负压和收集该洗脱液也可获得适宜的流速率。正压和负压亦可联合使用。

干酪加工废料与阴离子交换树脂接触所用的温度没有特别限制，只要该温度不至太高而引起废料成分的降解，通常使用17-25℃室温。

通过该洗脱液与阴离子交换树脂接触，干酪加工废料的负电荷成分被吸收到阴离子交换树脂上。吸收到阴离子交换树脂上的物质是来自干酪加工废料的负电荷物质，  包括但不限于唾液基寡糖(sialyloligosaccharides)，如3′唾液基乳糖，6′唾液基乳糖和6′唾液基乳胺(6′sialy llactosamine)。

正是除去该唾液基寡糖提供了干酪加工废料的经济处理。如前所述，单在美国流体乳清就以每年约626亿(62.6×10⁹)磅的速度产出。对其价值缺乏认识导致该原料被处理成动物饲料，肥料或者采用常规废料处理技术如埋入地下或倾倒对其处理。业已发现通过从干酪废液中除去唾液基寡糖可使干酪加工废料的处理变得经济。

唾液基寡糖，如3′唾液基乳糖，6′唾液基乳糖和6′唾液乳胺可用作抗粘结剂，抗感染剂和婴儿配方的添加剂。含唾液酸组合物的应用已在US 5,270,462中报导。唾液基乳糖亦有报导用于治疗关节炎方法中(US5,164,374)。

但是，由于唾液基寡糖在天然资源中存量少，因此非常贵。从牛初乳中分离的3′唾液基乳糖由希格玛化学公司(SigmaChemical Company)出售，每毫克60.05美元。从牛初乳中分离的6′异构体的每毫克66.10美元出售。现已发现每千克干酪加工废料能得到多达6克的唾液基寡糖。由于干酪加工废料目前几乎没有或没有商业价值，因此能作为工业废品便宜地得到。1千克先前没有价值的原料能加工提取出价值60,000美元的成分。这样一来，处理干酪加工废料现在经济上可行了。

与阴离子交换树脂接触后形成的液体，其中主要含有水和乳糖，可进行干燥以及处理成动物饲料、肥料或食品辅料。

阴离子交换树脂然后用适宜盐的含水溶液作为洗脱液洗脱而清洗唾液基寡糖，该适宜的盐如乙酸钠，乙酸铵，氯化钠，碳酸氢钠，甲酸钠，氯化铵或锂盐如乙酸锂，碳酸氢锂，硫酸锂，甲酸锂，高氯酸锂，氯化锂和溴化锂。用含水盐清洗阴离子交换树脂可采用本领域的普通技术人员已知的常规手段完成。唾液基寡糖也可用含水碱溶液从阴离子交换树脂中除去，但含水碱溶液的浓度必须足够稀而不致破坏唾液基寡糖的结构，合适的解吸条件可通过例行试验来确定。

当用锂盐的含水溶液洗脱时，不需要反渗透进行脱盐。全部洗脱液浓缩并干燥，残余固体用有机溶剂洗涤。锂盐被溶解，唾液基寡糖的锂盐仍为固体。特别是发现3′唾液基乳糖，6′唾液基乳糖和6′唾液基乳胺的锂盐具有非常小的有机溶剂溶解性。

洗脱液中所用的锂盐必须在水中任意溶解及在有机溶剂中高的溶解性。在本发明的内容中，有机溶剂中的高溶解性是于固体被洗涤的温度下每毫升有机溶剂≥1克锂盐，优选≥5g/ml，更优选≥10g/ml。在水中任意溶解且在有机溶剂中具有高溶解性的适宜的锂盐包括乙酸锂，碳酸氢锂，硫酸锂，甲酸锂，高氯酸锂，氯化锂和溴化锂。

用来洗涤浓缩洗脱液的有机溶剂应该溶解洗脱的锂盐，但对唾液基寡糖的锂盐具有低的溶剂化作用。在本发明内容中，对唾液基寡糖的锂盐的低溶剂化作用为：在固体被洗涤的温度下，唾液基寡糖的锂盐的溶解性≤0.5g/ml有机溶剂，优选≤0.25g/ml，更优选≤0.1g/ml。适宜的溶剂包括但不限于丙酮，甲基乙基酮，3-戊酮，二乙醚，叔丁基甲基醚，甲醇，乙醇及其混合物。

有机溶剂优选含≤0.1％wt.，更优选≤0.01％wt.的水，该有机溶剂最优选不含水，使用含高水浓度的有机溶剂导致唾液基寡糖锂盐的溶解，有机溶剂的温度没有特别限制，但优选有机溶剂为室温或更低温度下，较优选是0-5℃。

由于唾液基寡糖锂盐的高吸湿性，固体的洗涤在本领域普通技术人员已知的常规条件下进行以限制大气水分的吸收。例如这种洗涤可在氮气下在干燥箱中进行或采用Schlenk-型设备。

当用洗脱液清洗阴离子交换树脂时，适宜的清洗溶液是50mM。洗脱液的pH优选调节至4-9，更优选是5-6。一般2-5，优选4个柱体积的清洗溶液用于从阴离子交换树脂中除去唾液基寡糖，优选在环境温度下完成。乙酸锂优选用来清洗唾液基寡糖的阴离子交换树脂。

唾液基寡糖钠盐可按本领域普通技术人员已知的常规离子交换技术获得。

当用锂盐之外的洗脱剂以从阴离子交换树脂中除去唾液基寡糖时，含唾液基寡糖和盐的洗脱液可进行浓缩及脱盐，如：使洗脱液经反渗透从唾液基寡糖中除去盐。进行反渗透的膜是100-700道尔顿分子量断流(cut off)，优选是400道尔顿纳米断流。

反渗透优选在300-1,600psi，较优选400-600psi，更优选450psi的压力下进行。

经反渗透除盐后，得到的物质进行浓缩以提供含唾液基聚寡糖如3′唾液乳糖和6′唾液基乳糖的固体物质，它可以从水和有机溶剂的混合物中重结晶。

优选的沉淀溶剂选自下组：乙醇，丙酮，甲醇，异丙醇，二乙醚，叔丁基甲基醚，乙酸乙酯，己烷，四氢呋喃和水。

此外，来自阴离子交换柱的洗脱液含有唾液基聚寡糖的混合物，它包括3′唾液基乳糖、6′唾液基乳糖和6′唾液基乳胺，该洗脱液经柱色谱分离其中包含的唾液基聚寡糖，其条件是：DOWEX 1×2阴离子交换树脂，pH值4-6，使用缓冲液，及适宜的盐作洗脱剂，如乙酸钠，乙酸铵，或锂盐如乙酸锂，高氯酸锂，氯化锂和溴化锂。乙酸锂的溶液是优选的。

如前所述，适宜的阴离子交换树脂可通过本领域普通技术人员已知的常规技术来制备。

对阴离子交换树脂交联度的选择取决于阴离子交换柱的操作条件。适宜的树脂可为2-12％交联度，优选2％交联度。

选择阴离子交换树脂的粒度使干酪加工废料可有效流动，同时仍能有效地进行负电荷物质的色谱分离。适于20×100cm柱的粒度是200-400目。

适宜的阴离子交换树脂包括但不限于DEAE交联葡聚糖(DEAE Sephadex)，QAE交联葡聚糖，DEAE琼脂糖(DEAESepharose)，Q琼脂糖，DEAE Sephacel，二乙氨基乙基纤维素(DEAE Cellulose)，Ecteola纤维素，PEI纤维素，QAE纤维素，Amberlite，Dowex 1-X2，Dowex 1-x4，Dowex 1-X8，Dowex 2-X8，Dowex大孔树脂，Dowex WGR-2，DEAE Trisacryl Plus-M，DEAE Trisacryl Plus-LS，Amberlite LA-2，AG 1-X2，AG 1-X4，AG 1-X8，AG 2-X8，AG MP-1树脂，AG 4-X4，AG 3-X4，Bio-Rex5和ALIQUAT-336(汉高公司的氯化三辛基甲基铵)。优选的树脂是DOWEX 1×2(Dow Chemical，三甲基苯基铵连接到聚苯乙烯交联树脂)，AMBERLYST和AMBERLYTE碱性树脂。

欲分离的唾液基寡糖混合物经过阴离子交换树脂的柱色谱。选择阴离子交换树脂的量以实现不同唾液基低寡糖的分离。唾液基寡糖与阴离子交换树脂的负载比一般是0.1-5，优选0.2-4，更优选是在负载浓度为0-10mH的盐下每升树脂1克原料。色谱进行的速度是20cm/h，优选4.6cm/h表观速度。可选择适宜的压力以获得所需流速。压力一般选择0-22PSIG。也可通过对柱的洗脱末端施加负压并收集该洗脱液而获得适宜的流速。正压和负压谱可联合使用。

可采用任何温度使干酪加工废料与阴离子交换树脂接触，只要温度不至太高而引起唾液基寡糖的成分的降解、一般采用环境温度17-25℃。

当缓冲洗脱液是锂盐时，各个唾液基寡糖可这样分离：将该洗脱液浓缩形成固体并用有机溶剂洗去锂盐，从锂盐洗脱液中分离唾液基寡糖锂盐如前所述。

唾液基寡糖钠盐可通过本领域普通技术人员已知的常规离子交换技术来获得。

当缓冲洗脱液不是锂盐时，各个唾液基寡糖可借助反渗透技术进行分离。

根据本发明的第二个实施方案，干酪加工废液可以不采用离子交换柱和不采用反渗透而进行处理。

干酪加工废料，如固体乳糖或乳糖水溶液可与一种溶剂接触，其中唾液基寡糖被提取。

提取的唾液基寡糖包括但不限于3′唾液基乳糖，6′唾液基乳糖和6′唾液基乳胺。

干酪加工废液可以任何方式与一种溶剂接触，借助加溶作用有效地提取唾液基低聚糖。

例如，粉末状的固体乳糖可填充入一根柱中，让一种溶剂通过该填充柱。当溶剂通过该柱时，唾液基寡糖从该固体乳糖中提取出。如提高唾液基寡糖的加溶作用，该溶剂可循环通过柱直到在溶剂获得唾液基低聚糖的平衡浓度。

为提高唾液基寡糖的加溶作用，可在环境压力和高温但低于唾液基寡糖的热降解点下将溶剂进行循环，优选27℃-80℃，更优选60-75℃。

干酪加工废料也可与一种溶剂接触成为该溶剂中干酪加工废料的浆液或悬浮液。干酪加工废料与溶剂优选以1∶4v/v比，更优选1∶3v/v进行混合，将该浆液或悬浮液搅拌直到唾液基寡糖溶于该溶剂中。

选择干酪加工废料与溶剂的比例使得回收的唾液基低聚糖量达最大而所用溶剂的量为最小。由于在所选溶剂中唾液基寡糖的高溶解性，溶剂的量一般比干酪加工废料的体积小很多。因此，处理乳糖时，该乳糖不需要完全溶解。

该悬浮液可在任何低于唾液基寡糖热降解点的温度下进行搅拌，优选4℃-80℃，更优选4-27℃，环境压力下。

适宜的溶剂体系是水，C_1-5醇，如甲醇，乙醇，正丙醇，异丙醇，正丁醇，异丁醇，仲丁醇，叔丁醇，叔戊醇和异戊醇及其混合物。C_1-5醇溶剂中的水量根据所用醇而不同。该溶剂优选含0-75％的水(v/v)，较优选含20-70％的水(v/v)，更优选含44-66％的水。特别优选的溶剂体系是含44-66％水的水醇溶剂。

当采用高温时，优选在达到唾液基寡糖的最大浓度之后从柱、浆液或悬浮液中除去溶剂，然后冷却已分离的溶剂。通过冷却已分离的溶剂，加溶的乳糖结晶析出，借助常规手段，如过滤、离心分离和滗析从含唾液基寡糖的溶剂中除去乳糖。

乳糖水溶液，如乳糖结晶得到的母液，也可用溶剂在高温下处理，优选在60-75℃，较优选在68-72℃，然后冷却并从溶液中沉淀乳糖。从该溶剂中分离已沉淀的乳糖，浓缩溶剂得到唾液基寡糖。

乳糖水溶液与溶剂以约1∶3v/v的比例，优选1∶2v/v，较优选1∶1v/v的比例进行混合，适于处理乳糖水溶液的溶剂是C_{1 -5}醇。

分离的溶剂或柱洗脱液进行浓缩得到高纯度的唾液基寡糖。该原料可进一步从含水醇和适宜有机溶剂中重结晶提纯以除去乳糖杂质。

有关柱、浆液或悬浮液处理技术的另一实施方案中，一部分提取溶剂被移除并通过阴离子交换柱，该溶剂返回到体系中。在这一方式中，唾液基寡糖可在阴离子交换柱上浓缩。要经过阴离子交换树脂的溶剂可连续除去或间歇除去。

一旦阴离子交换柱被唾液基寡糖饱和，该柱可从体系拆走并清洗以获得唾液基寡糖。适宜的清洗溶液是120mM LioAc。一般采用2-5，优选4倍柱体系的清洗溶液以从阴离子交换树脂中于室温除去负电荷物质。适宜的阴离子交换树脂，接触条件和清洗条件已在前面描述过。

唾液基寡糖亦可利用超临界CO₂萃取技术从乳清废料中提取，该方法与用于从咖啡豆中提取咖啡咽的方法类似。利用湿法超临界CO₂从咖啡豆中提取咖啡咽的技术载于US3,806,619和4,260,639。通常，超临界CO₂萃取方法包括将乳糖或乳糖水溶液与超临界CO₂接触，接触条件是借助超临界CO₂实现唾液基寡糖的加溶。含有唾液基寡糖的超临界CO₂从乳糖或乳糖水溶液中分离，然后蒸发除去CO₂，剩余为提取的唾液基寡糖。

本发明的其它特征将在以下具体例举的实施方案描述中更为清楚，这些实施方案用来说明本发明但并不旨在限制本发明。

实施例1

500磅食用乳糖(得自Land O′Lakes Dairy)约在环境温度下溶于2,000L水中。将该溶液通过5μm过滤器除去颗粒物质。溶液经过15L DOWEX 50×8阳离子交换树脂。洗脱液经过15LDOWEX 1×8阴离子交换树脂。该树脂再用水洗以除去残余乳糖，再用10倍柱体积的50mM NaOAc洗涤。NaOAc洗脱液进行浓缩并通过反渗透用6倍柱体积的水膜过滤(diafiltercd)以脱盐(400 PSIG下采用400道尔顿断流膜)。得到10L含55克唾液基寡糖的溶液。

实施例2

实施例1的溶液装入含45L DOWEX 1×2树脂的76×36cm柱中，用190L 120mM NaOAc洗脱，速度为55ml/min。6′唾液基乳糖经40-47h后洗脱，3′唾液基乳糖经48-55h后洗脱。含特殊唾液基寡糖的馏分其pH值调节至4.8-5.3+/-0.1，然后浓缩，用10倍柱体积的水进行膜过滤脱盐，该馏分然后调节至pH为8.25，经旋转蒸发浓缩至约200mg/ml，通过0.2μm过滤器，在剧烈搅拌下用4体积乙醇和13.3体积丙酮稀释形成悬浮液。该悬浮液冷至约4℃，固体由离心分离及用丙酮洗涤得到。

实施例31次乳糖柱

约含1.5mg 3′-唾液基乳糖的5g乳糖(来自Land O′LakesDairy)放入柱中并用10ml溶剂洗涤，该溶剂或为66％乙醇水溶液，或为45％乙醇水溶液，或于4℃，或于室温(RT)下。借助高压液相色谱(HPLC)采用峰值积分分析洗涤液中除去的3′-唾液基乳糖的百分比。

条件        3′唾液基(3′-SL)收率％

45％  RT       6.26

45％  4℃       3.7

66％  RT        2

66％  4℃       1.4

实施例4再循环5g乳糖柱

将含1.5mg 3′-唾液基乳糖的5g乳糖(来自Land O′LakesDairy)放入柱中并用泵循环洗液(66％乙醇/4℃)进行洗涤。14小时后分析该洗液。

条件         3′-SL收率％

循环 66％ 4℃    17％

实施例5浆液提取

约含1.5mg 3′-唾液基乳糖的5g乳糖(来自Land O′LakesDairy)放入烧瓶内，于20ml溶剂中搅拌，该溶剂或者是66％乙醇水溶液，或者是45％乙醇水溶液，或者4℃或者室温(RT)下。该乳糖决不会完全溶于溶液中，但3′-唾液基乳糖已经溶解。对上清液进行分析：

条件         3′-SL收率％

45％  RT      33

45％  4℃     9.6

66％  RT      18

66％ 4℃      22.3

实施例6热提取

约含1.5mg 3′-唾液基乳糖的5g乳糖(来自Land O′LakesDairy)放入烧瓶内，加热使乳糖溶于150ml 66％乙醇中，再另用100ml RT 66％乙醇冷却并于4℃搅拌过夜。对上清液进行分析：

条件               3′-SL收率％

加热/66％乙醇冷却    70.5

实施例7热提取-不同条件

6.4g乳糖(来自Land O′Lakes Dairy)(～1.92mg 3′-SL)加热至70℃得到20ml水溶液中。该浓缩的乳糖溶液或于4℃，或于室温(RT)及不同乙醇浓度下搅拌16小时以沉淀乳糖和保留3′-SL。

        条件           3′-SL收率％

    0％  乙醇   RT       100

    33％ 乙醇  RT         32

    50％ 乙醇  RT         36

    66％ 乙醇  RT          7

    0％  乙醇  4℃        63

    33％ 乙醇  4℃        50

    50％ 乙醇  4℃        26

    66％ 乙醇  4℃        24

实施例8热提取-不同条件较长接触时间

60g乳糖(来自Land O′Lakes Dairy)(～18mg 3′-SL)在70℃下加热约10分钟溶于100ml水中。等量的等分试样在不同条件下放置并搅拌约36小时。样品由高压液相色谱(HPLC)分析。

            条件          3′-SL收率％

        0％  乙醇  RT          100

        33％ 乙醇  RT          18.3

        50％ 乙醇  RT           8.3

        66％ 乙醇  RT           8.7

        0％  乙醇  4℃         100

        33％ 乙醇  4℃         27.6

        50％ 乙醇  4℃         15.2

        66％ 乙醇  4℃         100

实施例9母液-加热实验

100ml母液于70℃加热约10分钟，再用2倍体积95％乙醇冷却至4℃。让其搅拌36小时。样品用HPLC分析3′-SL含量。

     条件           3′-SL收率

ML0％  乙醇  4℃       33

根据上述教导，本发明显然可能有大量改进和变化。因此应该知道：在所附权利要求范围内，本发明可不按本文具体描述的内容进行实施。

Claims (26)

1.一种处理干酪加工废料的方法，包括：

i)将干酪加工废料与阴离子交换树脂接触；

ii)从所述干酪加工废料去除所述阴离子交换树脂，并用锂盐水溶液洗脱所述阴离子交换树脂，得到洗脱液；

iii)浓缩所述洗脱液以形成包括锂盐和干酪加工废物锂盐的固体；且

iv)用有机溶剂清洗所述固化，溶解所述锂盐，并留下所述干酪加工废物锂盐作为固体。

2.根据权利要求1的方法，其中所述干酪加工废料是流体干酪乳清。

3.根据权利要求1的方法，其中所述干酪加工废料是从干酪乳清中结晶乳糖得到的固体。

4.根据权利要求1的方法，其中所述干酪加工废料是从干酪乳清中结晶乳糖得到的母液。

5.根据权利要求1的方法，其中所述干酪加工废料选自初乳、牛奶、奶粉、全乳清、脱矿质乳清透过液、由脱矿质乳清透过液得到的再生液、乳清透过液、结晶乳糖、喷雾干燥乳糖、乳清粉、食用乳糖、乳糖、精制乳糖和USP乳糖。

6.根据权利要求1的方法，其中所述锂盐选自乙酸锂、碳酸锂、硫酸锂、高氯酸锂、氯化锂、溴化锂和其混合物。

7.根据权利要求1的方法，其中所述有机溶剂选自丙酮、甲基乙基酮、3-戊酮、二乙醚，叔丁基甲基醚和其混合物。

8.根据权利要求1的方法，还包括在与所述阴离子交换树脂接触之前，处理所述干酪加工废料以去除带正电物料。

9.根据权利要求8的方法，其中所述处理使用阳离子交换树脂。

10.根据权利要求1的方法，其中所述锂盐是乙酸锂。

11.一种处理干酪加工废料的方法，包括：

i)将干酪加工废料与溶剂接触；

ii)从所述干酪加工废液分离所述溶剂；且

iii)从所述溶剂中分离干酪加工废料提取液。

12.根据权利要求11的方法，其中所述的溶剂选自水、C_1-5的醇和其混合物。

13.根据权利要求11的方法，其中所述干酪加工废料是乳糖。

14.根据权利要求11的方法，其中所述干酪加工废料是从干酪乳清中结晶乳糖得到的母液。

15.根据权利要求11的方法，其中所述溶剂是44-66％(v/v)含水乙醇。

16.根据权利要求11的方法，其中所述溶剂与所述干酪加工废料接触温度从20至80℃。

17.根据权利要求11的方法，其中所述溶剂与所述干酪加工废料接触温度从40至45℃。

18.根据权利要求11的方法，其中所述溶剂由所述干酪加工废料中分离的温度从20至80℃。

19.根据权利要求11的方法，其中所述溶剂由所述干酪加工废料中分离的温度从40至45℃。

20.根据权利要求11的方法，其中所述的接触是以所述干酪加工废料和所述溶剂的悬浮液形式处理。

21.根据权利要求14的方法，其中所述的接触是将母液与溶剂以1.2(v/v)比率形式处理。

22.根据权利要求14的方法，其中所述接触是在温度从60至75℃的条件下进行处理。

23.根据权利要求1的方法，其中所述干酪加工废物锂盐是唾液寡糖。

24.根据权利要求23的方法，其中所述的唾液寡糖选自3′唾液乳糖、6′唾液乳糖和6′唾液乳胺和其混合物。

25.根据权利要求11的方法，其中所述的干酪加工废料提取液是唾液寡糖。

26.根据权利要求25的方法，其中所述的唾液寡糖选自3′唾液乳糖，6′唾液乳糖，6′唾液乳胺和其混合物。