賢集網9月2日訊：研究人員表示，乳清的高鹽含量——奶酪制作后留下的牛奶的水份——有助于使其成為食品加工業中污染最嚴重的副產品之一。在一項新研究中，化學家展示了食品工業中使用的第一個電化學氧化還原脫鹽工藝，從乳清中去除和回收多達 99% 的多余鹽分，同時精煉乳清中 98% 以上的有價值的蛋白質含量。

據美國農業部稱，近年來奶酪消費量猛增，預計其將持續增長。該研究報告稱，奶酪生產約占乳制品行業總廢物流的83% 。這種環境損害以及人口對可持續食品系統的需求迅速增加，激發了伊利諾伊大學厄巴納-香檳分?；瘜W和生物分子工程教授肖蘇使用先進的電化學技術應對這一挑戰。

研究人員表示，本研究中引入的海水淡化過程使用的能源和功能最多可減少 73%，而與傳統海水淡化系統相關的運營成本僅為 62%。由伊利諾伊州研究生 Nayeong Kim 領導的研究結果發表在《化學工程雜志》上。

盡管過多的乳清會受到一些環境廢物問題的困擾，但食品行業也將其視為一種寶貴的營養來源，蘇說，通過以可持續的方式對乳清廢物中的高濃度鹽進行脫礦質，我們可以消除與乳制品加工相關的環境危害之一，同時釋放對乳清廢物中有價值的蛋白質資源的獲取。

Su 和他的團隊通過引入化學氧化還原耦合透析系統來應對這一挑戰，該系統與電池沒有太大區別。該方法包括用于乳清廢物和電極的兩個獨立可控通道，由一對離子交換膜隔開。蘇說，該過程允許通過可逆氧化還原反應連續脫鹽。

我們的系統可以回收有價值的乳清蛋白，而沒有蛋白質聚集或變性的風險，Kim 說，此外，氧化還原物質的分子大小大于膜孔徑，這意味著它不能穿過膜污染純化的蛋白質。我相信氧化還原介導的電滲析系統可以通過解決耦合環境和營養來徹底改變食品工業危機。

在蛋白質純化過程中，帶正電荷的鈉離子從進料中移動到氧化還原通道，并在負極發生化學還原。當被還原的離子在正極被氧化時，帶負電荷的氯離子移動到氧化還原通道，導致氧化還原對的可持續再生。該研究報告說，氧化還原通道可以通過將去除的離子釋放到進料通道來保持其電解質濃度，回收的氯化鈉可以重新用于調味奶酪，使其成為凈零廢物過程。

值得注意的是，蛋白質純化和鹽回收的性能在多個循環中得以保持，表現出出色的穩定性和可循環性，蘇說，總的來說，我們的氧化還原電化學工藝為從乳制品生產廢料中回收有價值的蛋白質提供了一個可持續的電氣化平臺，并在未來與可再生電力相結合。我們希望這將成為可持續食品制造研究的開始。

蘇還隸屬于伊利諾伊州貝克曼先進科學技術與土木與環境工程研究所。韓國國立公州大學的 Choonsoo Kim 以及伊利諾伊大學的 Jemin Jeon 和 Johannes Elbert 也參與了這項研究。