一种从河豚内脏提取分离河豚毒素的废水中回收制备精氨酸的方法与流程

本发明涉及从天然产物提取和分离的废弃物中回收制备氨基酸的，特别是涉及制备高纯度精氨酸的工艺。

背景技术：

1、精氨酸 (arginine) 为碱性氨基酸，是各种蛋白质的基本组成氨基酸。天然精氨酸为l-型，是幼儿早期发育的一种必需氨基酸。精氨酸的化学式为c6h14n4o2，分子量为174.2，等电点为10.76。溶于水，不溶于乙醚，微溶于乙醇。

2、研究表明，精氨酸除了作为蛋白质的组成成分外，还有多种药用功能，包括调节血糖、保护肝脏、抗疲劳、增强人体的免疫力、延缓衰老、促进伤口愈合、促进婴儿生长等。精氨酸还可以用作食品调味剂和食品用香料。此外，精氨酸在饲料工业中也有广泛的应用（王哲，周岩民，l-精氨酸的理化性质、生理功能及生产工艺研究进展，饲料研究，2014，13：80-84）。

3、精氨酸的生产方法主要有蛋白水解法和微生物发酵法。蛋白水解法主要以价格低廉的明胶、动物毛发和猪血粉等为原料，水解法将富含精氨酸的蛋白原料加热酸水解，得到包含精氨酸的氨基酸混合物。经过离子交换树脂分离和活性炭脱色等处理得到精氨酸纯品，得到的精氨酸为l-精氨酸。但该方法制备精氨酸工艺复杂、水和盐酸等的消耗量大、产生大量有机废水，得率较低、生产成本较高，且难以制备高纯度的精氨酸。

4、微生物发酵法是利用天然微生物、诱变改良微生物或基因工程微生物通过发酵法生产精氨酸的方法。通过代谢工程改良微生物代谢流向可获得高的精氨酸产率。该方法克服了蛋白水解法存在的工艺复杂和环境污染严重等问题。同时具有生产条件温和、产品纯度高和生产成本低等优势，适合应用于精氨酸工业化生产中。

5、虽然这些方法可以大量制备精氨酸，但都需要经过比较复杂的水解或发酵过程将精氨酸分离纯化。我们在研究从河豚内脏提取制备河豚毒素时，发现用离子交换柱层析分离河豚毒素的废水中含有较高的精氨酸。开发出了简单的从这些废水中回收和制备高纯度精氨酸的方法和工艺。该发明不仅可制备高纯度的精氨酸、提高河豚内脏的提取价值，同时也减少废液对环境的污染。

6、

技术实现思路

1、鱼类等动物提取物分离制备时，会产生大量的废水。这些废水有较高含量的精氨酸，可以通过简单的方法将其回收精制成高纯度精氨酸产品。本发明开发了一种简单、高效的从河豚内脏提取分离河豚毒素的废水中回收和分离制备精氨酸的方法。

2、为达到以上技术目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种从河豚内脏提取分离河豚毒素的废水中回收制备精氨酸的方法，其特征在于包括以下步骤：

4、（1）将河豚毒素分离纯化过程中的废水溶液用hplc检测，收集精氨酸含量高的溶液。

5、（2）将上述（1）中的精氨酸含量较高的待废弃溶液用纳滤浓缩仪浓缩至小体积，然后转入真空浓缩仪浓缩至浸膏。

6、（3）上述（2）中得到的浸膏用低级脂肪醇水溶液提取数次，将其中的精氨酸提取出来，离心或过滤除去不溶于醇水溶液的杂质。

7、（4）在上述（3）中得到的精氨酸的醇水溶液中加入一定量的吸附剂，吸附除去溶液中残留的色素；或将精氨酸醇水溶液流过吸附剂柱，用醇水溶液将精氨酸洗脱出来。将吸附后的精氨酸醇水溶液相减压蒸干，得精氨酸粗品。回收的有机溶剂可重复使用。

8、（5）将上述（4）得到的精氨酸粗品用适量水溶解，离心除去不溶物，调节溶液的ph至等电点10.76，4oc冰箱中结晶过夜。重复结晶一次。

9、（6）将上述（5）中得到的结晶在真空干燥，得高纯度精氨酸粉末。hplc分析检测精氨酸。

10、具体地，步骤（1）中，所述的精氨酸含量高的溶液是指经过离子交换树脂分离的精氨酸含量较高的待废弃水溶液（图2）。未经离子交换树脂分离的废液中杂质含量太高，难以简单分离纯化出精氨酸。

11、优选地，步骤（2）所述的纳滤浓缩仪选用截留分子量100-150道尔顿的膜浓缩，膜浓缩后转入真空浓缩仪，70oc以下蒸至膏状。

12、优选地，步骤（3）所指的低级脂肪醇水溶液为80-100%的甲醇、乙醇、丙醇或丁醇等的水溶液。最佳溶剂为90%乙醇。

13、优选地，步骤（4）所指的吸附剂为硅胶、氧化铝、活性炭、硅藻土等吸附剂。用量为被吸附溶液量的1-10%（v/w）。也可以用吸附剂柱脱色，将精氨酸醇水溶液流过吸附柱后，用同一溶剂将精氨酸完全洗脱出来。如选用硅胶静态吸附，加溶剂量5%硅胶吸附2小时，可达到良好的脱色效果；如选择用硅胶吸附柱动态吸附，将精氨酸的90%乙醇溶液流过硅胶吸附柱，用10倍柱体积90%乙醇洗脱。

14、优选地，步骤（5）所述的精氨酸粗品用水溶解。因精氨酸在水中的溶解度大，且溶解度随温度的变化也大，用水量不能过多。用水量至精氨酸粗品大部分溶解为止，离心除去不溶物，在4oc冰箱中结晶。

15、优选地，步骤（6）所述的hplc分析条件为：岛津lc-20at hplc分析系统。色谱柱：岛津公司的shim-pack gist c18-aq (4.6 x 250 mm, 5μm). 检测: 196 nm，流动相1）：25mm磷酸二氢铵-5mm庚烷磺酸钠，流速：1 ml/min。

16、本发明的特点在于，从动物提取物产业的废液中回收制备高纯度精氨酸。制备方法简单，制备成本很低，得到的产品为纯天然l-型精氨酸。本发明不仅可提高提取物生产的经济价值，同时可减少生物资源的浪费和有机废水对环境的污染。本发明适用于各种动物提取加工时的废水中精氨酸的回收。

技术特征：

1.一种从河豚内脏提取分离河豚毒素的废水中回收制备精氨酸的方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求书1所述的一种从河豚内脏提取分离河豚毒素的废水中回收和分离制备精氨酸的方法，其特征在于：步骤（1）所述的精氨酸含量高的溶液是指经过离子交换树脂分离的精氨酸含量较高的待废弃水溶液（图2）。

3.根据权利要求书1所述的一种从河豚内脏提取分离河豚毒素的废水中回收和分离制备精氨酸的方法，其特征在于：步骤（2）所述的纳滤浓缩仪选用截留分子量100-150道尔顿的膜浓缩，膜浓缩后转入真空浓缩仪，70oc以下蒸至膏状。

4.根据权利要求书1所述的一种从河豚内脏提取分离河豚毒素的废水中回收和分离制备精氨酸的方法，其特征在于：步骤（3）所指的低级脂肪醇水溶液为80-100%的甲醇、乙醇、丙醇或丁醇等的水溶液，如为90%乙醇。

5.根据权利要求书1所述的一种从河豚内脏提取分离河豚毒素的废水中回收和分离制备精氨酸的方法，其特征在于：步骤（4）所指的吸附剂为硅胶、氧化铝、活性炭、硅藻土等吸附剂。用量为被吸附溶液量的1-10%（v/w，最佳为5%）。也可以用吸附剂柱脱色（如硅胶吸附柱），将精氨酸醇水溶液流过吸附柱后，用同一溶剂将精氨酸洗脱出来。

6.根据权利要求书1所述的一种从河豚内脏提取分离河豚毒素的废水中回收和分离制备精氨酸的方法，其特征在于：步骤（5）所述的精氨酸粗品用水溶解。因精氨酸在水中的溶解度大，且溶解度随温度的变化也大，用水量不能过多。用水量至精氨酸粗品大部分溶解为止，离心除去不溶物，在4oc冰箱中结晶。

7.根据权利要求书1所述的一种从河豚内脏提取分离河豚毒素的废水中回收和分离制备精氨酸的方法，其特征在于：步骤（1）、步骤（6）所述的hplc分析条件为：岛津lc-20athplc分析系统。色谱柱：岛津公司的shim-pack gist c18-aq (4.6 x 250 mm, 5μm). 检测: 196 nm，流动相1）：25mm磷酸二氢铵-5mm庚烷磺酸钠，流速：1 ml/min。

技术总结本发明涉及一种从河豚鱼内脏提取分离河豚毒素的废水中回收制备精氨酸的方法。其过程包括：1）收集精氨酸含量高的待废弃液，用纳滤浓缩仪浓缩到小体积，转用真空浓缩仪浓缩至浸膏。2）用醇水溶液提取浸膏中的精氨酸，弃不溶杂质。3）用吸附剂除去精氨酸醇水溶液中残留的色素，减压浓缩回收有机溶剂，得精氨酸粗品。4）用水溶解精氨酸粗品，等电点沉淀、结晶纯化精氨酸1‑2次，烘干结晶得高纯度精氨酸。本发明可简单地将动物加工废液中的精氨酸回收制备高纯度的天然L‑型精氨酸，不仅可提高动物加工的经济价值，同时可减少天然生物资源的浪费和有机废水对环境的污染。技术研发人员：郑伟媛,朱丽,刘海,陈志鹏,苟文杰,张琳琳,储智勇,李海航,叶建华,钱晓明受保护的技术使用者：中洋生物科技（上海）股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18