技术领域
本发明属于氨基酸生产技术领域，涉及一种从发酵液中分离提取L-精氨酸的工艺。
背景技术：
精氨酸（arginine，Arg）化学学名：2-氨基-5-胍基-戊酸，是一种脂肪族的碱性的含有胍基的极性α氨基酸，在生理条件下带正电荷；L-精氨酸是蛋白质合成中的编码氨基酸。对于哺乳动物，精氨酸被分类为半必要或条件性必要的氨基酸，视乎生物的发育阶段及健康状况而定，天然品大量存在于鱼精蛋白中，亦为各种蛋白质的基本组成。
L-精氨酸被科学家誉为“神奇分子”，其为碱性氨基酸之一，对于健康的成人来讲，为非必须氨基酸，但精氨酸是维持婴幼儿生长发育必不可少的氨基酸；是鸟氨酸循环的中间代谢物，能促使氨转变成为尿素，从而降低血氨含量，当机体发育尚未成熟或身体应激条件下，如缺乏精氨酸，机体便不能完成生理机能；病人缺乏精氨酸会引起血氨过高甚至昏迷，婴儿缺乏精氨酸则不能正常发育和成长。自1998年诺贝尔医学奖认同了L-精氨酸的医学功效后，L-精氨酸引起了医疗药剂领域疯狂的兴趣，美国哥伦比亚大学曾将其比喻为心血管系统的“神奇子弹”；L-精氨酸的发现使心脏病、免疫功能、肥胖症、基因成长缺乏、高血压、性能力减退及人类老化等症状的治疗获得了很大的改善。
在食品方面，L-精氨酸在食品工业中是不可缺少的调味剂，也是配置营养支持用和特殊支持用药膳的重要原料；L-精氨酸-L-谷氨酸盐可作为忌钠患者的调味品。以L-精氨酸为原料制备的阳离子表面活性剂具有抗菌性强、无毒等特点，是食品、化妆品优良的防腐剂。同样，作为哺乳动物类半必须氨基酸，亦可作为动物饲料添加剂，促进幼年动物成长发育和保持健康的生理机制。
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，提高精氨酸纯度是我们需要解决的技术问题。
技术实现要素：
为了克服现有技术精氨酸提取工艺纯度低、工艺繁琐等缺陷，本发明提供了一种从发酵液中分离提取L-精氨酸的工艺。
本发明是通过如下技术方案来实现的：
一种从发酵液中分离提取L-精氨酸的工艺，其包括如下步骤：
步骤1）：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1%（w/w）的絮凝剂，200转/min搅拌15min，然后静置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10.5的等电溶液；
步骤2）：步骤1）所得等电溶液沉降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，200转/min搅拌15min，然后微滤膜三次过滤，去除沉淀，收集清液B，将清液B继续进行超滤膜过滤，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10.5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。
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℃；所述超滤膜过滤的条件为：超滤膜截留分子量为300Da，超滤温度为40℃。
所述絮凝剂按照如下工艺制备而得：
步骤（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%（w/w）以下，得到改性淀粉；
步骤（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；
步骤（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；
步骤（4）：将改性淀粉、改性壳聚糖以及步骤（3）所得的粉末按照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。
本发明取得的有益效果主要包括：
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；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；本发明对淀粉以及壳聚糖进行了改性，使得絮凝剂孔径、吸附容量以及比表面积大大提高；氨基酸提取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。
具体实施方式
以下将采用具体的实施例来对本发明作进一步的解释，但是不应当看作是对本发明创新精神的限制。
实施例1
一种从发酵液中分离提取L-精氨酸的工艺，其包括如下步骤：
L-精氨酸发酵液经微滤膜一次过滤除菌，收集滤过液；然后按照添加占过滤液1%（w/w）的絮凝剂，200转/min搅拌15min，然后静置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10.5的等电溶液；
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 2%（w/w）的絮凝剂，200转/min搅拌15min，然后微滤膜三次过滤，去除沉淀，收集清液B，将清液B继续进行超膜过滤，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10.5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99.5%；初始发酵液中L-精氨酸的含量为2732g，获得L-精氨酸产品为2156g，换算成回收率78.3%；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℃；所述超滤膜过滤的条件为：超滤膜截留分子量为300Da，超滤温度为40℃；
所述絮凝剂按照如下工艺制备而得：
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。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。