本发明涉及化工技术领域，尤其涉及一种节能型高效提升猪苓多糖活性的装置与方法。
背景技术：
多糖是生物体内除蛋白质和核酸外又一类重要的生物大分子，具有对生命体免疫损伤或免疫缺损症和抗氧化等多方面功能，具有多种生物活性，而今已逐步键入临床应用；影响多糖生物活性的因素较多，从多糖的主链结构、支链结构和多糖分子的高级结构分析，其中多糖主链的糖单元组成、糖苷键类型均直接决定多糖的活性；而多糖支链的类型、聚合度、支链在多糖链上的分布及其取代度决定了多糖的活性大小，多糖分子的高级结构如链的柔韧性和空间构象也与多糖的活性紧密相关。因此为提高多糖的生物活性，通过化学或者物理方法，对多糖支链进行改性是多糖改性的主要研究热点。
猪苓多糖具有优越的医疗保健功能，广泛应用于医疗保健药品中，猪苓多糖制剂有清除自由基损伤的作用，对于延缓组织细胞老化、保护机体、抗老防衰是十分有益的；猪苓多糖作为药物主要治疗：原发性肺癌、肝癌、子宫颈癌、鼻咽癌、食管癌以及白血病等恶性肿瘤放疗、化疗的辅助治疗；慢性甲型病毒性肝炎(传染性肝炎)；用于乙型肝炎及化疗的辅助治疗。猪苓多糖作为保健品，主要是因为猪苓多糖具有抗氧化性，运用在保健品中具有延缓衰老，保持青春的功效；最后猪苓多糖在功能性饮料等方面也有应用，具有抗疲劳，增加机体的兴奋性也有很好的功效。
技术实现要素：
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种节能型高效提升猪苓多糖活性的装置与方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明一种节能型高效提升猪苓多糖活性的装置，由猪苓多糖混合液储罐、猪苓多糖混合液输送离心泵、磷酸盐混合水溶液储罐、磷酸盐混合水溶液输送离心泵、猪苓多糖溶液与磷酸盐水溶液混合器、混合器排出液预热器、混合器排出液加热器、猪苓多糖磷酸酯化反应器、压缩机、膜分离装置、醇析罐、乙醇溶液输送离心泵、95％乙醇溶液储罐、离心分离机、乙醇回收精馏塔、猪苓多糖混合液流量控制阀、猪苓多糖混合液流量控制器、磷酸盐混合液流量控制阀、磷酸盐混合液流量控制器、比值器、反应器温度控制器、混合器排出液加热器加热剂冷凝液流量控制阀、反应器液位控制器、反应器完成液排出管路流量控制阀、醇析罐乙醇浓度分析显示仪表、95％乙醇溶液流量控制器和95％乙醇溶液流量控制阀组成。
进一步，所述猪苓多糖磷酸酯化反应器外敷30mm厚保温层。所述膜分离装置的截留分子量为10000。
本发明一种节能型高效提升猪苓多糖活性的方法，包括以下步骤：
1)猪苓多糖的制备：
①称取经干燥处理、粒度为80目的猪苓颗粒，按照1:30(g:ml)料液比加入蒸馏水进行多糖的超声提取，操作条件：提取液ph为7.0，超声波功率100w，提取温度80℃，提取时间0.4-1h，提取液经过滤，收集滤液，残渣继续按照初始提取条件继续提取，提取两次；
②将两次提取液合并后蒸发浓缩至原液体量的1/5；
③冷却后在浓缩液加入无水乙醇，使得混合液乙醇浓度达到80％，醇析，静置20-30h后过滤，将滤渣干燥，得多糖粗品；
④粗多糖的纯化将所得粗多糖按照1:50(g:ml)溶解于蒸馏水中，加入等量的sevag试剂(氯仿∶正丁醇＝5∶1(v∶v)，剧烈振荡20～40min，将混合液转移至分液容器内静置分层，静置2-3h，除去下层的有机相和中层变性的蛋白质，保留上层的糖液；再将糖液加入等量的sevag试剂，重复上述操作，至分液层中无变性蛋白质为止；
⑤将纯化后的多糖液加入无水乙醇进行醇析，醇析浓度80％，后可得精致多糖；
2)配置浓度为1mg/ml的精致猪苓多糖溶液，用0.1mol/l的naoh或hcl溶液调节溶液ph为6，将溶液加入储罐1中；在猪苓多糖混合液储罐中加入na2so4，使得罐中na2so4的浓度达到0.5mg/ml；罐内液体混合均匀后通过猪苓多糖混合液输送离心泵输送至猪苓多糖溶液与磷酸盐水溶液混合器；
3)将na2hpo4与nah2po4按质量比为2∶1配置浓度为2mg/ml磷酸盐水溶液，并加入尿素，使尿素得浓度达到0.5mg/ml，尿素作为催化剂；将该溶液加入磷酸盐混合水溶液储罐中，与猪苓多糖混合液储罐溶液按照体积比为4:1通过磷酸盐混合水溶液输送离心泵输送至猪苓多糖溶液与磷酸盐水溶液混合器；
4)将猪苓多糖溶液与磷酸盐水溶液混合器中混合均匀的液体混合物送入混合器排出液预热器中，与猪苓多糖磷酸酯化反应器流出的热液换热，后流入混合器排出液加热器中与饱和水蒸气换热，被加热至70℃后进入猪苓多糖磷酸酯化反应器进行猪苓多糖的磷酸酯化改性，控制器内液位，是反应器内液体停留时间5.5h，保证反应时间超过5h；
5)猪苓多糖磷酸酯化反应器内磷酸酯化反应后的溶液流进混合器排出液预热器，与猪苓多糖溶液与磷酸盐水溶液混合器中流出的混合溶液进行换热，温度降至常温后通过压缩机加压送入膜分离装置；经膜分离装置分离、浓缩后的磷酸酯化猪苓多糖溶液送入醇析罐，与95％的乙醇溶液混合，使得混合液中乙醇浓度达到80％；
6)将95％的乙醇溶液加入到95％乙醇溶液储罐中，经乙醇溶液输送离心泵输送至醇析罐，与磷酸酯化猪苓多糖溶液混合，对磷酸酯化猪苓多糖溶液进行醇析；
7)将醇析罐中的醇析液送入离心分离机中，经离心分离后固体产物再经干燥处理可得磷酸酯化猪苓多糖产品；而离心分离机中分离的乙醇溶液经精馏塔15回收乙醇，得到95％的乙醇溶液返回至95％乙醇溶液储罐，继续使用。
本发明所得磷酸酯化猪苓多糖其取代度可达1.02-1.24％；通过猪苓多糖与磷酸酯化猪苓多糖对羟基自由基(·oh)和超氧阴离子自由基(·o-2)清除率对比实验发现，相同浓度下磷酸酯化猪苓多糖的抗氧化活性比猪苓多糖超出20％以上。
本发明的有益效果在于：
本发明是一种节能型高效提升猪苓多糖活性的装置与方法，与现有技术相比，本发明对猪苓多糖进行磷酸酯化改性，并对其性质进行研究，本着绿色、节能理念对磷酸酯化猪苓多糖的连续式合成工艺及自控系统进行设计，具有推广应用的价值。
附图说明
图1是本发明的装置结构示意图。
图中：1—猪苓多糖混合液储罐；2—猪苓多糖混合液输送离心泵；3—磷酸盐混合水溶液储罐；4—磷酸盐混合水溶液输送离心泵；5—猪苓多糖溶液与磷酸盐水溶液混合器；6—混合器排出液预热器；7—混合器排出液加热器；8—猪苓多糖磷酸酯化反应器；9—压缩机；10—膜分离装置；11—醇析罐；12—乙醇溶液输送离心泵；13—95％乙醇溶液储罐；14—离心分离机；15—乙醇回收精馏塔；f1—猪苓多糖混合液流量控制阀；f1c—猪苓多糖混合液流量控制器；f2—磷酸盐混合液流量控制阀；f2c—磷酸盐混合液流量控制器；k—比值器；t1c—反应器温度控制器；f3—混合器排出液加热器加热剂冷凝液流量控制阀；lc—反应器液位控制器；f4—反应器完成液排出管路流量控制阀；aei—醇析罐乙醇浓度分析显示仪表；f3c—95％乙醇溶液流量控制器；f5—95％乙醇溶液流量控制阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示：由猪苓多糖混合液储罐1、猪苓多糖混合液输送离心泵2、磷酸盐混合水溶液储罐3、磷酸盐混合水溶液输送离心泵4、猪苓多糖溶液与磷酸盐水溶液混合器5、混合器排出液预热器6、混合器排出液加热器7、猪苓多糖磷酸酯化反应器8、压缩机9、膜分离装置10、醇析罐11、乙醇溶液输送离心泵12、95％乙醇溶液储罐13、离心分离机14、乙醇回收精馏塔15、猪苓多糖混合液流量控制阀f1、猪苓多糖混合液流量控制器f1c、磷酸盐混合液流量控制阀f2、磷酸盐混合液流量控制器f2c、比值器k、反应器温度控制器t1c、混合器排出液加热器加热剂冷凝液流量控制阀f3、反应器液位控制器lc、反应器完成液排出管路流量控制阀f4、醇析罐乙醇浓度分析显示仪表aei、95％乙醇溶液流量控制器f3c、95％乙醇溶液流量控制阀f5组成。
本发明一种节能型高效提升猪苓多糖活性的方法，包括以下步骤：
1)猪苓多糖的制备：
①称取经干燥处理、粒度为80目的猪苓颗粒，按照1:30(g:ml)料液比加入蒸馏水进行多糖的超声提取，操作条件：提取液ph为7.0，超声波功率100w，提取温度80℃，提取时间0.4-1h，提取液经过滤，收集滤液，残渣继续按照初始提取条件继续提取，提取两次；
②将两次提取液合并后蒸发浓缩至原液体量的1/5；
③冷却后在浓缩液加入无水乙醇，使得混合液乙醇浓度达到80％，醇析，静置20-30h后过滤，将滤渣干燥，得多糖粗品；
④粗多糖的纯化将所得粗多糖按照1:50(g:ml)溶解于蒸馏水中，加入等量的sevag试剂(氯仿∶正丁醇＝5∶1(v∶v)，剧烈振荡20～40min，将混合液转移至分液容器内静置分层，静置2-3h，除去下层的有机相和中层变性的蛋白质，保留上层的糖液；再将糖液加入等量的sevag试剂，重复上述操作，至分液层中无变性蛋白质为止；
⑤将纯化后的多糖液加入无水乙醇进行醇析，醇析浓度80％，后可得精致多糖；
2)配置浓度为1mg/ml的精致猪苓多糖溶液，用0.1mol/l的naoh或hcl溶液调节溶液ph为6，将溶液加入储罐1中；在猪苓多糖混合液储罐中加入na2so4，使得罐中na2so4的浓度达到0.5mg/ml；罐内液体混合均匀后通过猪苓多糖混合液输送离心泵输送至猪苓多糖溶液与磷酸盐水溶液混合器；
3)将na2hpo4与nah2po4按质量比为2∶1配置浓度为2mg/ml磷酸盐水溶液，并加入尿素，使尿素得浓度达到0.5mg/ml，尿素作为催化剂；将该溶液加入磷酸盐混合水溶液储罐中，与猪苓多糖混合液储罐溶液按照体积比为4:1通过磷酸盐混合水溶液输送离心泵输送至猪苓多糖溶液与磷酸盐水溶液混合器；
4)将猪苓多糖溶液与磷酸盐水溶液混合器中混合均匀的液体混合物送入混合器排出液预热器中，与猪苓多糖磷酸酯化反应器流出的热液换热，后流入混合器排出液加热器中与饱和水蒸气换热，被加热至70℃后进入猪苓多糖磷酸酯化反应器进行猪苓多糖的磷酸酯化改性，控制器内液位，是反应器内液体停留时间5.5h，保证反应时间超过5h；
5)猪苓多糖磷酸酯化反应器内磷酸酯化反应后的溶液流进混合器排出液预热器，与猪苓多糖溶液与磷酸盐水溶液混合器中流出的混合溶液进行换热，温度降至常温后通过压缩机加压送入膜分离装置；经膜分离装置分离、浓缩后的磷酸酯化猪苓多糖溶液送入醇析罐，与95％的乙醇溶液混合，使得混合液中乙醇浓度达到80％；
6)将95％的乙醇溶液加入到95％乙醇溶液储罐中，经乙醇溶液输送离心泵输送至醇析罐，与磷酸酯化猪苓多糖溶液混合，对磷酸酯化猪苓多糖溶液进行醇析；
7)将醇析罐中的醇析液送入离心分离机中，经离心分离后固体产物再经干燥处理可得磷酸酯化猪苓多糖产品；而离心分离机中分离的乙醇溶液经精馏塔15回收乙醇，得到95％的乙醇溶液返回至95％乙醇溶液储罐，继续使用。
本发明所得磷酸酯化猪苓多糖其取代度可达1.02-1.24％；通过猪苓多糖与磷酸酯化猪苓多糖对羟基自由基(·oh)和超氧阴离子自由基(·o-2)清除率对比实验发现，相同浓度下磷酸酯化猪苓多糖的抗氧化活性比猪苓多糖超出20％以上。
工艺控制回路描述
1)原料液流量比值控制系统—双闭环比值控制系统该系统控制目的是控制储罐1中猪苓多糖混合液与储罐3中磷酸盐水溶液流量比为4:1；储罐1中的猪苓多糖混合液经泵2输送至混合器5中，其流量经输送管路的测量仪表测量后输入到流量控制器f1c，与f1c的给定值比较并经f1c运算后一路信号输出信号给控制阀1，控制其流量；f1c运算后的另一路信号输送至比值器k，经比值器k按4:1比例运算后作为控制器f2c的给定值；储罐2中的磷酸盐水溶液经泵4输送至混合器5中，其流量经管路检测仪表测量后与比值器k的输出信号比较，再经控制器f2c运算输出信号传递给输送管路中的控制阀2调节，保证两种溶液的流量比为4:1；
2)猪苓多糖磷酸酯化反应温度控制系统——单回路温度控制系统该系统控制的目的为控制进入反应器的猪苓多糖与磷酸盐水溶液的混合液进入反应器的温度为70-75℃；反应器中的温度经温度检测仪表检测后，经检测信号输送给温度控制器t1c，在t1c将检测信号与反应温度设定值比较并通过运算输出信号给冷凝水流量控制阀3，通过控制冷凝水流量进而控制换热器7中饱和水蒸气与混合液的换热面积达到控制目的；
3)反应器反应时间控制系统——单回路液位控制系统改控制系统的目的是通过控制反应器液位进而控制猪苓多糖与磷酸盐的反应时间达到5h；具体控制过程为反应器8内混合液液位通过液位检测仪表检测后将检测信号输送给液位控制器lc，与给定值比较并经lc运算后输出信号给控制阀4，通过控制通过阀4反应器排出液流量来控制液位，达到控制目的；
4)醇析液浓度控制系统——单回路控制系统该控制系统的目的是通过控制乙醇流量使醇析罐内乙醇液浓度达到80％；具体控制回路为：乙醇储罐13中的95％的乙醇经泵12输送至醇析罐11过程中，罐内乙醇浓度经盛饭分析检测元件aei检测后输送给流量控制器f3c，流量控制器f3c将该检测信号与给定值比较并运算后输出控制信号至控制阀5，通过控制乙醇流量进而控制罐内乙醇浓度达到80％，达到控制目的。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。