技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及氨基酸生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種精氨酸精制工藝。
背景技術(shù)：
精氨酸在醫(yī)藥、營養(yǎng)保健、食品等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，需求量大，被稱之為氨基酸中最重要的品種之一。L-精氨酸是生物體尿素循環(huán)的重要中間代謝產(chǎn)物，所有的機(jī)體組織都利用L- 精氨酸合成細(xì)胞漿蛋白和核蛋白。在生理活性方面，除了與生長激素、胰島素、胰高血糖素等激素誘導(dǎo)有關(guān)外，近年來，又作為血管舒張因子而引起關(guān)注，有望成為營養(yǎng)療法的新材料。由于L- 精氨酸不僅擁有重要的科學(xué)研究、實際生產(chǎn)及應(yīng)用價值，同時L- 精氨酸在生理功能重要性的作用，而且現(xiàn)在國內(nèi)傳統(tǒng)生產(chǎn)方法依舊污染嚴(yán)重、產(chǎn)能產(chǎn)值較低，因此，經(jīng)國務(wù)院和全國人大代表批準(zhǔn)，發(fā)酵法生產(chǎn)精氨酸列入國家“十一五”重點(diǎn)攻關(guān)科技項目。純度級別的氨基酸價格差距很大，99%以上的氨基酸的價格是80%以下價格的3-5倍，高純度氨基精氨酸主要應(yīng)用于醫(yī)藥級別和食品添加劑級別。
L-精氨酸的生產(chǎn)最初是從蛋白水解液中提取獲得，該方法水解時間長、收率低、提純難、成本高、污染較大，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。隨著氨基酸行業(yè)逐步發(fā)展，微生物發(fā)酵法成為氨基酸生產(chǎn)最有前途的生產(chǎn)技術(shù)，在L-精氨酸生產(chǎn)方面，微生物發(fā)酵法亦表現(xiàn)出潛在的優(yōu)勢，但在微生物發(fā)酵液提取過程中，L-精氨酸表現(xiàn)為收率不高。本發(fā)明人之前的專利技術(shù)“一種L-精氨酸清潔生產(chǎn)工藝”，采用三級等電技術(shù)三次提取不同純度級別的精氨酸，產(chǎn)品級別不同，企業(yè)收益也會相應(yīng)不同，如何提高精氨酸純度是我們需要解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)精氨酸提取工藝繁瑣、純度低等缺陷，本發(fā)明提供了一種精氨酸精制工藝。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：
一種精氨酸精制工藝，其包括如下步驟：步驟1）制備絮凝劑，步驟2）絮凝、過濾和等電，步驟3）沉淀、絮凝和過濾，步驟4）超濾和等電。
具體地，所述工藝包括如下步驟：
步驟1）制備絮凝劑：
（1）往淀粉中加占淀粉兩倍質(zhì)量的純化水，攪拌均勻得到懸濁液，然后加入與淀粉等質(zhì)量的羧甲基纖維素鈉，200轉(zhuǎn)/min攪拌30min，然后置于80℃烘干至水分含量5%（質(zhì)量百分比）以下，得到改性淀粉；
（2）按照5:1:0.2的質(zhì)量比取殼聚糖、腐植酸鈉以及果膠，混合攪拌均勻，然后添加占?xì)ぞ厶莾杀顿|(zhì)量的2M的氫氧化鈉水溶液，30KHz的超聲10min，最后500轉(zhuǎn)/min攪拌3min，得到改性殼聚糖；
（3）將玉米秸粉、海泡石分別粉碎得到玉米秸稈粉和海泡石粉，將玉米秸稈粉、海泡石粉以及硅藻土按照3:1:1的質(zhì)量比混合攪拌均勻，添加到占硅藻土5倍重量的濃度為1M的氫氧化鈉溶液中，200轉(zhuǎn)/min攪拌120min，然后過濾，干燥，研磨成粒徑為10-20目的粉末；
（4）將改性淀粉、改性殼聚糖以及步驟（3）所得粉末按照5:3:2的質(zhì)量比混合攪拌均勻，然后置于密閉反應(yīng)釜中，以2℃/s的升溫速率升至150℃，保溫30min，取出，投入到攪拌器中，500轉(zhuǎn)/min攪拌3min，得到混合料，置于烘箱中，80℃烘干90min，取出，粉碎即得；
步驟2）絮凝、過濾和等電：L-精氨酸發(fā)酵液經(jīng)微濾膜一次過濾除菌，收集濾過液；然后添加占過濾液0.5%（w/w）的絮凝劑，300轉(zhuǎn)/min攪拌5min，再靜置120min，微濾膜二次過濾，去除沉淀，收集清液A；將清液A濃縮成原體積的四分之一，然后緩慢降溫至20℃，用氨水調(diào)節(jié)成等電溶液；
步驟3）沉淀、絮凝和過濾：等電溶液沉降3小時，離心，收集沉淀物A，將沉淀物A中投入純化水中，然后添加絮凝劑，300轉(zhuǎn)/min攪拌5min，隨后微濾膜三次過濾，去除沉淀，收集清液B；
步驟4）超濾和等電：
將清液B進(jìn)行超膜過濾，收集過濾液，將過濾液濃縮成原體積的三分之一，再用氨水調(diào)節(jié)成等電溶液；溫度控制在20℃，沉降8小時；獲得結(jié)晶的L-精氨酸，將結(jié)晶的L-精氨酸烘干，即得。
所述微濾膜一次過濾、二次過濾以及三次過濾的條件均為：微濾膜為無機(jī)陶瓷膜，截留分子量為10000Da，微濾溫度為50℃。
所述超膜過濾的條件為：超濾膜截留分子量為300Da，超濾溫度為40℃。
本發(fā)明取得的有益效果主要包括：
本發(fā)明精氨酸精制工藝中采用兩次絮凝劑處理，簡化了操作步驟，節(jié)省了成本，并且使得純化效果更佳，使用后的絮凝劑還可以用作肥料制備，變廢為寶；本發(fā)明提供一種新型絮凝劑，適合氨基酸發(fā)酵液純化，避免化學(xué)物質(zhì)，絮凝除雜效果好，成本低廉，環(huán)保無污染，使用絮凝劑可相比常用的活性炭等提高20%的純度；本發(fā)明絮凝劑以農(nóng)業(yè)廢棄物和天然礦物質(zhì)為主要原料，這種原料來源廣泛且成本低，并且制備出多孔材料，絮凝除雜效果好，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)廢棄物回收利用；本發(fā)明絮凝劑對淀粉以及殼聚糖進(jìn)行了改性，使得孔徑、吸附容量以及比表面積大大提高。
具體實施方式
為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請具體實施例，對本申請的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實施例1
一種精氨酸精制工藝，其包括如下步驟：
步驟1）制備絮凝劑：
（1）往淀粉中加占淀粉兩倍質(zhì)量的純化水，攪拌均勻得到懸濁液，然后加入與淀粉等質(zhì)量的羧甲基纖維素鈉，200轉(zhuǎn)/min攪拌30min，然后置于80℃烘干至水分含量5%（質(zhì)量百分比）以下，得到改性淀粉；
（2）按照5:1:0.2的質(zhì)量比取殼聚糖、腐植酸鈉以及果膠，混合攪拌均勻，然后添加占?xì)ぞ厶莾杀顿|(zhì)量的2M的氫氧化鈉水溶液，30KHz的超聲10min，最后500轉(zhuǎn)/min攪拌3min，得到改性殼聚糖；
（3）將玉米秸粉、海泡石分別粉碎得到玉米秸稈粉和海泡石粉，將玉米秸稈粉、海泡石粉以及硅藻土按照3:1:1的質(zhì)量比混合攪拌均勻，添加到占硅藻土5倍重量的濃度為1M的氫氧化鈉溶液中，200轉(zhuǎn)/min攪拌120min，然后過濾，干燥，研磨成粒徑為10-20目的粉末；
（4）將改性淀粉、改性殼聚糖以及步驟（3）所得粉末按照5:3:2的質(zhì)量比混合攪拌均勻，然后置于密閉反應(yīng)釜中，以2℃/s的升溫速率升至150℃，保溫30min，取出，投入到攪拌器中，500轉(zhuǎn)/min攪拌3min，得到混合料，置于烘箱中，80℃烘干90min，取出，粉碎即得；
步驟2）絮凝、過濾和等電：L-精氨酸發(fā)酵液經(jīng)微濾膜一次過濾除菌，收集濾過液；然后添加占過濾液0.5%（w/w）的絮凝劑，300轉(zhuǎn)/min攪拌5min，再靜置120min，微濾膜二次過濾，去除沉淀，收集清液A；將清液A濃縮成原體積的四分之一，然后緩慢降溫至20℃，用氨水調(diào)節(jié)pH為10-10.7的等電溶液；
步驟3）沉淀、絮凝和過濾：等電溶液沉降3小時，離心，收集沉淀物A，將沉淀物A中投入純化水中，然后添加占沉淀物A 1%（w/w）的絮凝劑，300轉(zhuǎn)/min攪拌5min，隨后微濾膜三次過濾，去除沉淀，收集清液B；
步驟4）超濾和等電：
將清液B進(jìn)行超膜過濾，收集過濾液，將過濾液濃縮成原體積的三分之一，再用氨水調(diào)節(jié)pH為10-10.7的等電溶液；溫度控制在20℃，沉降8小時；獲得結(jié)晶的L-精氨酸，將結(jié)晶的L-精氨酸烘干，即得。
上述L-精氨酸產(chǎn)品經(jīng)HPLC檢測，產(chǎn)品純度98.9%；初始發(fā)酵液中L-精氨酸的含量為2589g，獲得L-精氨酸產(chǎn)品為2011g，換算成回收率為77.7%；產(chǎn)品純度較高，可作為醫(yī)藥或食品用精氨酸，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和工業(yè)附加值。
所述微濾膜一次過濾、二次過濾以及三次過濾的條件均為：微濾膜為無機(jī)陶瓷膜，截留分子量為10000Da，微濾溫度為50℃；所述超膜過濾的條件為：超濾膜截留分子量為300Da，超濾溫度為40℃。
雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施方式對本案作了詳盡的說明，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進(jìn)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所作的修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。