CN106278951B - 一种精氨酸精制工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及氨基酸生产技术领域，公开了一种精氨酸精制工艺，其包括如下步骤：步骤1）制备絮凝剂，步骤2）絮凝、过滤和等电，步骤3）沉淀、絮凝和过滤，步骤4）超滤和等电。本发明精氨酸精制工艺中采用絮凝剂除杂，简化了操作步骤，节省了成本，制得产品纯度高。

Description

一种精氨酸精制工艺
技术领域
本发明涉及氨基酸生产技术领域，特别是涉及一种精氨酸精制工艺。
背景技术
精氨酸在医药、营养保健、食品等领域应用广泛，需求量大，被称之为氨基酸中最重要的品种之一。L-精氨酸是生物体尿素循环的重要中间代谢产物，所有的机体组织都利用L- 精氨酸合成细胞浆蛋白和核蛋白。在生理活性方面，除了与生长激素、胰岛素、胰高血糖素等激素诱导有关外，近年来，又作为血管舒张因子而引起关注，有望成为营养疗法的新材料。由于L- 精氨酸不仅拥有重要的科学研究、实际生产及应用价值，同时L- 精氨酸在生理功能重要性的作用，而且现在国内传统生产方法依旧污染严重、产能产值较低，因此，经国务院和全国人大代表批准，发酵法生产精氨酸列入国家“十一五”重点攻关科技项目。纯度级别的氨基酸价格差距很大，99%以上的氨基酸的价格是80%以下价格的3-5倍，高纯度氨基精氨酸主要应用于医药级别和食品添加剂级别。
L-精氨酸的生产最初是从蛋白水解液中提取获得，该方法水解时间长、收率低、提纯难、成本高、污染较大，不适合大规模生产。随着氨基酸行业逐步发展，微生物发酵法成为氨基酸生产最有前途的生产技术，在L-精氨酸生产方面，微生物发酵法亦表现出潜在的优势，但在微生物发酵液提取过程中，L-精氨酸表现为收率不高。本发明人之前的专利技术“一种L-精氨酸清洁生产工艺”，采用三级等电技术三次提取不同纯度级别的精氨酸，产品级别不同，企业收益也会相应不同，如何提高精氨酸纯度是我们需要解决的技术问题。
发明内容
为了克服现有技术精氨酸提取工艺繁琐、纯度低等缺陷，本发明提供了一种精氨酸精制工艺。
本发明是通过如下技术方案来实现的：
一种精氨酸精制工艺，其包括如下步骤：步骤1）制备絮凝剂，步骤2）絮凝、过滤和等电，步骤3）沉淀、絮凝和过滤，步骤4）超滤和等电。
具体地，所述工艺包括如下步骤：
步骤1）制备絮凝剂：
（1）往淀粉中加占淀粉两倍质量的纯化水，搅拌均匀得到悬浊液，然后加入与淀粉等质量的羧甲基纤维素钠，200转/min搅拌30min，然后置于80℃烘干至水分含量5%（质量百分比）以下，得到改性淀粉；
（2）按照5:1:0.2的质量比取壳聚糖、腐植酸钠以及果胶，混合搅拌均匀，然后添加占壳聚糖两倍质量的2M的氢氧化钠水溶液，30KHz的超声10min，最后500转/min搅拌3min，得到改性壳聚糖；
（3）将玉米秸粉、海泡石分别粉碎得到玉米秸秆粉和海泡石粉，将玉米秸秆粉、海泡石粉以及硅藻土按照3:1:1的质量比混合搅拌均匀，添加到占硅藻土5倍重量的浓度为1M的氢氧化钠溶液中，200转/min搅拌120min，然后过滤，干燥，研磨成粒径为10-20目的粉末；
（4）将改性淀粉、改性壳聚糖以及步骤（3）所得粉末按照5:3:2的质量比混合搅拌均匀，然后置于密闭反应釜中，以2℃/s的升温速率升至150℃，保温30min，取出，投入到搅拌器中，500转/min搅拌3min，得到混合料，置于烘箱中，80℃烘干90min，取出，粉碎即得；
步骤2）絮凝、过滤和等电：L-精氨酸发酵液经微滤膜一次过滤除菌，收集滤过液；然后添加占过滤液0.5%（w/w）的絮凝剂，300转/min搅拌5min，再静置120min，微滤膜二次过滤，去除沉淀，收集清液A；将清液A浓缩成原体积的四分之一，然后缓慢降温至20℃，用氨水调节成等电溶液；
步骤3）沉淀、絮凝和过滤：等电溶液沉降3小时，离心，收集沉淀物A，将沉淀物A中投入纯化水中，然后添加絮凝剂，300转/min搅拌5min，随后微滤膜三次过滤，去除沉淀，收集清液B；
步骤4）超滤和等电：
将清液B进行超膜过滤，收集过滤液，将过滤液浓缩成原体积的三分之一，再用氨水调节成等电溶液；温度控制在20℃，沉降8小时；获得结晶的L-精氨酸，将结晶的L-精氨酸烘干，即得。
所述微滤膜一次过滤、二次过滤以及三次过滤的条件均为：微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为10000Da，微滤温度为50℃。
所述超膜过滤的条件为：超滤膜截留分子量为300Da，超滤温度为40℃。
本发明取得的有益效果主要包括：
本发明精氨酸精制工艺中采用两次絮凝剂处理，简化了操作步骤，节省了成本，并且使得纯化效果更佳，使用后的絮凝剂还可以用作肥料制备，变废为宝；本发明提供一种新型絮凝剂，适合氨基酸发酵液纯化，避免化学物质，絮凝除杂效果好，成本低廉，环保无污染，使用絮凝剂可相比常用的活性炭等提高20%的纯度；本发明絮凝剂以农业废弃物和天然矿物质为主要原料，这种原料来源广泛且成本低，并且制备出多孔材料，絮凝除杂效果好，实现了农业废弃物回收利用；本发明絮凝剂对淀粉以及壳聚糖进行了改性，使得孔径、吸附容量以及比表面积大大提高。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种精氨酸精制工艺，其包括如下步骤：
步骤1）制备絮凝剂：
（1）往淀粉中加占淀粉两倍质量的纯化水，搅拌均匀得到悬浊液，然后加入与淀粉等质量的羧甲基纤维素钠，200转/min搅拌30min，然后置于80℃烘干至水分含量5%（质量百分比）以下，得到改性淀粉；
（2）按照5:1:0.2的质量比取壳聚糖、腐植酸钠以及果胶，混合搅拌均匀，然后添加占壳聚糖两倍质量的2M的氢氧化钠水溶液，30KHz的超声10min，最后500转/min搅拌3min，得到改性壳聚糖；
（3）将玉米秸粉、海泡石分别粉碎得到玉米秸秆粉和海泡石粉，将玉米秸秆粉、海泡石粉以及硅藻土按照3:1:1的质量比混合搅拌均匀，添加到占硅藻土5倍重量的浓度为1M的氢氧化钠溶液中，200转/min搅拌120min，然后过滤，干燥，研磨成粒径为10-20目的粉末；
（4）将改性淀粉、改性壳聚糖以及步骤（3）所得粉末按照5:3:2的质量比混合搅拌均匀，然后置于密闭反应釜中，以2℃/s的升温速率升至150℃，保温30min，取出，投入到搅拌器中，500转/min搅拌3min，得到混合料，置于烘箱中，80℃烘干90min，取出，粉碎即得；
步骤2）絮凝、过滤和等电：L-精氨酸发酵液经微滤膜一次过滤除菌，收集滤过液；然后添加占过滤液0.5%（w/w）的絮凝剂，300转/min搅拌5min，再静置120min，微滤膜二次过滤，去除沉淀，收集清液A；将清液A浓缩成原体积的四分之一，然后缓慢降温至20℃，用氨水调节pH为10-10.7的等电溶液；
步骤3）沉淀、絮凝和过滤：等电溶液沉降3小时，离心，收集沉淀物A，将沉淀物A中投入纯化水中，然后添加占沉淀物A 1%（w/w）的絮凝剂，300转/min搅拌5min，随后微滤膜三次过滤，去除沉淀，收集清液B；
步骤4）超滤和等电：
将清液B进行超膜过滤，收集过滤液，将过滤液浓缩成原体积的三分之一，再用氨水调节pH为10-10.7的等电溶液；温度控制在20℃，沉降8小时；获得结晶的L-精氨酸，将结晶的L-精氨酸烘干，即得。
上述L-精氨酸产品经HPLC检测，产品纯度98.9%；初始发酵液中L-精氨酸的含量为2589g，获得L-精氨酸产品为2011g，换算成回收率为77.7%；产品纯度较高，可作为医药或食品用精氨酸，提高了产品质量和工业附加值。
所述微滤膜一次过滤、二次过滤以及三次过滤的条件均为：微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为10000Da，微滤温度为50℃；所述超膜过滤的条件为：超滤膜截留分子量为300Da，超滤温度为40℃。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方式对本案作了详尽的说明，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所作的修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (3)

1.一种精氨酸精制工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：
步骤1）制备絮凝剂：
（1）往淀粉中加占淀粉两倍质量的纯化水，搅拌均匀得到悬浊液，然后加入与淀粉等质量的羧甲基纤维素钠，200转/min搅拌30min，然后置于80℃烘干至水分含量5%以下，所述比例为质量百分比，得到改性淀粉；
（2）按照5:1:0.2的质量比取壳聚糖、腐植酸钠以及果胶，混合搅拌均匀，然后添加占壳聚糖两倍质量的2M的氢氧化钠水溶液，30KHz的超声10min，最后500转/min搅拌3min，得到改性壳聚糖；
（3）将玉米秸粉、海泡石分别粉碎得到玉米秸秆粉和海泡石粉，将玉米秸秆粉、海泡石粉以及硅藻土按照3:1:1的质量比混合搅拌均匀，添加到占硅藻土5倍重量的浓度为1M的氢氧化钠溶液中，200转/min搅拌120min，然后过滤，干燥，研磨成粒径为10-20目的粉末；
（4）将改性淀粉、改性壳聚糖以及步骤（3）所得粉末按照5:3:2的质量比混合搅拌均匀，然后置于密闭反应釜中，以2℃/s的升温速率升至150℃，保温30min，取出，投入到搅拌器中，500转/min搅拌3min，得到混合料，置于烘箱中，80℃烘干90min，取出，粉碎即得；
步骤2）絮凝、过滤和等电：L-精氨酸发酵液经微滤膜一次过滤除菌，收集滤过液；然后添加占过滤液质量比为0.5%的絮凝剂，300转/min搅拌5min，再静置120min，微滤膜二次过滤，去除沉淀，收集清液A；将清液A浓缩成原体积的四分之一，然后缓慢降温至20℃，用氨水调节成等电溶液；
步骤3）沉淀、絮凝和过滤：等电溶液沉降3小时，离心，收集沉淀物A，将沉淀物A中投入纯化水中，然后添加絮凝剂，300转/min搅拌5min，随后微滤膜三次过滤，去除沉淀，收集清液B；
步骤4）超滤和等电：
将清液B进行超膜过滤，收集过滤液，将过滤液浓缩成原体积的三分之一，再用氨水调节成等电溶液，温度控制在20℃，沉降8小时；获得结晶的L-精氨酸，将结晶的L-精氨酸烘干，即得。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述微滤膜一次过滤、二次过滤以及三次过滤的条件均为：微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为10000Da，微滤温度为50℃。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述超膜过滤的条件为：超滤膜截留分子量为300Da，超滤温度为40℃。
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