从桑科植物中连续提取DNJ、黄酮、多糖的系统的制作方法

本实用新型涉及一种中药有效成分分离技术领域，特指一种运用连续离子交换技术从桑科植物中同时连续分离纯化DNJ、黄酮、多糖的系统。

背景技术：

桑为桑科桑属植物，最早记录于《诗经》中，又名铁扇子。桑树在我国的历史非常悠久，自远祖人类出现养蚕以来，就存在桑树的栽培。在传统的蚕桑生产中，桑叶、桑枝少部分用作燃料或者养蚕，资源价值并没有得到很好开发。近年来，虽然人们意识到了对桑叶、桑枝进行综合利用来提搞桑叶、桑枝的价值，从而增加桑园的附加值，但在实际生产中，对桑叶、桑枝的综合利用还有待提高。

桑叶拥有降血糖、降血脂及抗病毒等药理活性作用，为国家卫生部公布的药食两用产品，入药最早记录于《神农本草经》。桑叶和桑枝中具有药理活性的成分主要是多糖、生物碱和黄酮。21世纪以来，糖尿病、癌症等疾病对人类产生巨大威胁，科学家针对桑产品降血糖、降血脂、抗病毒等生物活性进行了深入研究，对其有效成分和作用机理都已有一定的研究进展。

专利公开号CN101671294A提供了“一种从桑叶中连续提取分离1-脱氧野尻霉素(DNJ)、黄酮的方法”，采用醇提法提取后利用离心机离心并添加絮凝剂，最后压滤得到初始滤液，接着滤液通过多级串联的阳离子交换树脂、大孔吸附树脂、阳离子交换树脂，并采用相应的解析剂进行解析最终得到DNJ和黄酮。该方法的缺点是提取过程采用危险性较高的乙醇，且为了得到澄清的滤液，预处理过程需经过离心、絮凝、压滤等过程，特别是在应用离子交换技术对DNJ和黄酮进行提取时，需等滤液全部过完之后才能把串联的树脂柱断开，然后分别进行水洗，醇洗等操作，整体工艺时间长且工序繁琐，操作复杂。

颜继忠、李行诺、雷伟在专利公开号CN102718697A中公开了“一种利用滤膜和树脂制备桑叶1-脱氧野尻霉素提取物的方法”，其采用了常规的水提法先提取再减压浓缩制成浸膏后再复溶后进入微滤、超滤、离子交换树脂、大孔吸附树脂，该方法的缺点是采用常规水提法提取效率较低，且过程中采用了浸膏复溶的方式，而在采用离子交换树脂进行分离的过程同样需等滤液全部过完之后才能对树脂进行清洗、解析等操作，且该工艺只提取了桑叶中的DNJ成分，对多糖、黄酮等造成了极大的浪费，整体工艺时间长且工序繁琐，操作复杂。

李翠清、阴新负等在专利公开号CN105085700A中公开了“一种从桑叶中提取分离及纯化多糖的方法”，并未提取桑叶中的其他有效成分，造成浪费；马全民、聂复礼等在CN102101840A的实用新型专利中也使用了超滤法，通过用含水溶剂提取桑叶得到提取液，用超滤膜过滤得到超滤液，经酸化、沉淀后过阳离子、大孔吸附树脂和碱性吸附柱层析，再经常温结晶和重结晶，最终DNJ的含量可达98.3%；李淑芬、贾冬冬等在专利公开号CN101209284A中公开了一种从桑叶中连续提取生物碱、黄酮、多糖活性成分的方法，同样采用了有机溶剂乙醇或者丙酮进行提取并采用减压浓缩后再复溶并经离心得到滤液的方式，在采用离子交换树脂和大孔树脂进行分离的过程同样需等滤液全部过完之后才能对树脂进行清洗、解析等操作，并对多糖进行了单独提取。该方法对桑产品中的有效成分进行了综合提取，桑产品开发利用率高，但是整体工艺时间长且工序繁琐，操作复杂。

目前，运用连续离子交换技术从桑叶、桑枝提取物中同时连续分离纯化DNJ、黄酮、多糖的工艺尚未见报道。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种工艺过程简单，可一次性快速实现桑叶、桑枝提取物的分离纯化，连续进料连续出料，运行稳定的从桑科植物中连续提取DNJ、黄酮、多糖的系统。

为达到上述目的，本实用新型提出的技术方案为：一种从桑科植物中连续提取DNJ、黄酮、多糖的系统，其特征在于：包括依次连接的超声波提取装置、粗滤装置、陶瓷膜设备，所述的陶瓷膜设备的透析液出口连接反渗透设备；所述的反渗透设备的浓缩液出口连接装填有强酸性阳离子交换树脂的连续离子交换及色谱分离装置A；所述的连续离子交换及色谱分离装置A的解析液出口连接减压浓缩及喷雾设备，吸附余液出口连接装填有大孔吸附树脂的连续离子交换及色谱分离装置B；所述的连续离子交换及色谱分离装置B的解析液出口连接减压浓缩及喷雾设备，吸附余液出口连接装填有大孔阴离子交换树脂的连续离子交换及色谱分离装置C；所述的连续离子交换及色谱分离装置C的吸附余液出口连接连接减压浓缩及喷雾设备。

进一步的，所述的反渗透设备中的反渗透膜组件采用卷式或碟管式。

进一步的，所述的反渗透膜组件中的反渗透膜芯为宽流道抗污染耐高压反渗透膜。

进一步的，所述的连续离子交换及色谱分离装置为具有多孔阀结构的转盘式连续离子交换设备。

进一步的，连续离子交换及色谱分离装置A根据DNJ的特性，内置30个分离单元，并将装置A的30个分离单元设计如下：

DNJ吸附区：包括6个分离单元，该区域内分为两段，前段2个分离单元串联，进料为陶瓷膜透析液，后段4个分离单元串联，进料为中间稀料及吸附后水洗区洗涤水的混合液；料液进料方式为正向进料；

吸附后水洗区：包括2个分离单元串联，采用正向进料方式，出口并入DNJ吸附区中间罐中，作为产品转化区后段的进料；

水回用区：包括1个分离单元，逆向进料，用DNJ解析区中的解析区流出液将单元中的水顶走，提高解析液浓度的同时，水回用；

DNJ解析区：包括5个分离单元，该区域内分为两段，前段为2个串联的分离单元，进料为浓的解析液氨水，后段3个为串联的分离单元，进料为中间稀解析液及后续洗涤水的混合液，料液进料方式为正向进料，出料即为含DNJ的氨水解析液；

解析后水洗区：包括3个分离单元串联，采用正向进料，出口并入解析区中间罐中，作为解析区后段的进料；

树脂强再生区：包括4个分离单元，前段2个串联的分离单元正向进氢氧化钠，后段为2个串联的分离单元正向进前段与碱强再生后水洗区的料液；

碱强再生后水洗区：包括3个串联的分离单元，正向进纯水洗涤残留在树脂罐内的碱液，并直接回到稀碱再生区的中间罐中；

再生区：包括4个分离单元，前段为2个分离单元串联的酸再生区和2个分离单元串联的稀酸再生区，酸与稀酸前设中间罐，采用逆流逐级再生原理，再生液为盐酸；

再生水洗区：包括2个串联分离单元，采用纯水洗涤残留在树脂罐内的酸，并直接回到稀酸再生区的中间罐中。

进一步，所述的连续离子交换及色谱分离装置B根据黄酮特性，内置20个分离单元，并将20个分离单元划分如下：

黄酮吸附区：包括8个分离单元，该区域内分为两段，前段包括串联的2个分离单元，进料为装置A中DNJ吸附区的吸附余液，后段为串联的6个分离单元，进料为中间稀料及进料后醇洗区洗涤水的混合液；料液进料方式为正向进料；

进料后醇洗区：包括4个分离单元，采用串联正向进料，出口并入进料区中间罐中，作为吸附区后段的进料；

黄酮解析区：包括串联的8个分离单元，采用乙醇解析，得含黄酮的酒精解析液。

进一步，连续离子交换及色谱分离装置C根据多糖特性，内置20个分离单元，并将20个分离单元划分如下：

进料区：包括6个分离单元，该区域内分为两段，前段包括串联的2个分离单元，进料为装置B中黄酮吸附区的吸附余液，后段包括串联的4个分离单元，进料为中间稀料及后续洗涤水的混合液，吸附余液即为多糖。

进料后水洗区：包括4个分离单元，采用串联正向进料，出口并入进料区中间罐中，作为吸附区后段的进料；

树脂强再生区：包括6个分离单元，分成2段，前段包括串联的两个分离单元，进料为4-8%的氢氧化钠再生，以去除树脂吸附的杂质，后段包括4个分离单元，进料为中间稀料及再生后水洗区洗涤水的混合液；料液进料方式为正向进料；

再生后水洗区：包括串联的4个分离单元，进料为纯水，通过纯水洗涤残留在树脂罐内的碱，并直接回到稀碱再生区的中间罐中。

采用上述技术方案，本实用新型所述的从桑科植物中连续提取DNJ、黄酮、多糖的系统，用于提取桑枝植物，其优点在于：

1)可以实现桑叶、桑枝提取物的连续分离、纯化，连续进料连续出料，吸附、水洗、再生等工序同步进行，一次性得到DNJ、黄酮、多糖三种有效成分，工序简单，设备自动运行，大量节省运行成本和人力成本；

2)因采用了连续离子交换技术，相比于传统固定床对桑树、桑枝有效成分DNJ等的分离工序，连续离子交换技术设备紧凑、系统简化、管道缩减和占地面积少；树脂消耗量减少，再生剂等化学药品、冲洗水消耗降低，减少废水排放量；

3)由于非间断操作下的连续运转，产品的成分、浓度保持基本的稳定；具有良好的操作弹性，可根据生产负荷的变化自动调节旋转速度，降低运行成本和设备投资。

综上所述，本实用新型工艺和系统过程简单，可一次性快速实现桑叶、桑枝提取物的分离纯化，连续进料连续出料，运行稳定，产品含量高，系统全自动运行，大量节省人力物力，适合工业推广。

附图说明

图1本实用新型所述的系统示意图；

图2为本实用新型分离纯化过程中连续离子交换及色谱分离装置A、B、C三套系统进行吸附解析的示意图；

图3为本实用新型的系统用于提取桑枝有效成分的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本实用新型做进一步说明。

如图1、图2所示，本实用新型所述的从桑科植物中连续提取DNJ、黄酮、多糖的系统，包括依次连接的超声波提取装置101、粗滤装置102、陶瓷膜设备103，所述的陶瓷膜设备103的透析液出口连接反渗透设备104；反渗透设备105的浓缩液出口连接装填有强酸性阳离子交换树脂的连续离子交换及色谱分离装置A106；所述的连续离子交换及色谱分离装置A106的解析液出口连接减压浓缩及喷雾设备109，吸附余液出口连接装填有大孔吸附树脂的连续离子交换及色谱分离装置B107；所述的连续离子交换及色谱分离装置B106的解析液出口连接减压浓缩及喷雾设备109，吸附余液出口连接装填有大孔阴离子交换树脂的连续离子交换及色谱分离装置C108；所述的连续离子交换及色谱分离装置C108的吸附余液出口连接连接减压浓缩及喷雾设备109。

进一步的，所述的反渗透设备105中的反渗透膜组件采用卷式或碟管式；反渗透膜组件中的反渗透膜芯为宽流道抗污染耐高压反渗透膜。

进一步的，所述的连续离子交换及色谱分离装置为具有多孔阀结构的转盘式连续离子交换设备。

如图3所示，连续离子交换及色谱分离装置A106，根据DNJ的特性，内置30个分离单元，并将装置A的30个分离单元设计如下：

DNJ吸附区（3#-8#）：包括6个分离单元，该区域内分为两段，前段2个分离单元串联（3#-4#），进料为陶瓷膜透析液，后段4个分离单元串联（5#-8#），进料为中间稀料及吸附后水洗区洗涤水的混合液；料液进料方式为正向进料；

吸附后水洗区（1#-2#）：包括2个分离单元串联，采用正向进料方式，出口并入DNJ吸附区中间罐中，作为产品转化区后段的进料；

水回用区（30#）：包括1个分离单元，逆向进料，用DNJ解析区中的解析区流出液将单元中的水顶走，提高解析液浓度的同时，水回用；

DNJ解析区（25#-29#）：包括5个分离单元，该区域内分为两段，前段为2个串联的分离单元（25#-29#），进料为浓的解析液氨水，后段3个为串联的分离单元（27#-29#），进料为中间稀解析液及后续洗涤水的混合液，料液进料方式为正向进料，出料即为含DNJ的氨水解析溶液；

解析后水洗区（22#-24#）：包括3个分离单元串联，采用正向进料，出口并入解析区中间罐中，作为解析区后段的进料；

树脂强再生区（18#-21#）：包括4个分离单元，前段2个串联的分离单元正向进氢氧化钠，后段为2个串联的分离单元正向进前段与碱强再生后水洗区的料液；

碱强再生后水洗区（15#-17#）：包括3个串联的分离单元，正向进纯水洗涤残留在树脂罐内的碱液，并直接回到稀碱再生区的中间罐中；

再生区（11#-14#）：包括4个分离单元，前段为2个分离单元串联的酸再生区和2个分离单元串联的稀酸再生区，酸与稀酸前设中间罐，采用逆流逐级再生原理，再生液为盐酸；

再生水洗区（9#-10#）：包括2个串联分离单元，采用纯水洗涤残留在树脂罐内的酸，并直接回到稀酸再生区的中间罐中。

如图2所示，所述的连续离子交换及色谱分离装置B107根据黄酮特性，内置20个分离单元，并将20个分离单元划分如下：

黄酮吸附区（5#-12#）：包括8个分离单元，该区域内分为两段，前段包括串联的2个分离单元，进料为装置A中DNJ吸附区的吸附余液，后段为串联的6个分离单元，进料为中间稀料及进料后醇洗区洗涤水的混合液；料液进料方式为正向进料；

进料后醇洗区（1#-4#）：包括4个分离单元，采用串联正向进料，出口并入进料区中间罐中，作为吸附区后段的进料；

黄酮解析区（13#-20#）：包括串联的8个分离单元，采用乙醇解析，得含黄酮的酒精解析液。

如图3所示，连续离子交换及色谱分离装置C108根据多糖特性，内置20个分离单元，并将20个分离单元划分如下：

进料区（5#-10#）：包括6个分离单元，该区域内分为两段，前段包括串联的2个分离单元（5#-6#），进料为装置B中黄酮吸附区的吸附余液，后段包括串联的4个分离单元（7#-10#），进料为中间稀料及后续洗涤水的混合液，吸附余液即为多糖。

进料后水洗区（1#-4#）：包括4个分离单元，采用串联正向进料，出口并入进料区中间罐中，作为吸附区后段的进料；

树脂强再生区（15#-20#）：包括6个分离单元，分成2段，前段包括串联的两个分离单元（15#-16#），进料为4-8%的氢氧化钠再生，以去除树脂吸附的杂质，后段包括4个分离单元（17#-20#），进料为中间稀料及再生后水洗区洗涤水的混合液；料液进料方式为正向进料；

再生后水洗区（11#-14#）：包括串联的4个分离单元，进料为纯水，通过纯水洗涤残留在树脂罐内的碱，并直接回到稀碱再生区的中间罐中。

本实用新型所述的从桑科植物中连续提取DNJ、黄酮、多糖的方法其工艺流程图如图3所示，现结合具体实施例进行说明。

实施例1

步骤1：称取经粉碎处理后的桑叶、桑枝粉40kg，加入260kg的水进行超声波提取，经粗过滤去除大颗粒物质得滤液240L；

步骤2：滤液进入陶瓷膜系统进行澄清除杂，操作压力0.15Mpa，陶瓷膜孔径200nm，运行温度控制在60℃以内，连续运行1000min，过程中对浓缩液加水洗涤，平均膜通量约78LMH（升/每平米每小时），得到360L陶瓷膜透析液；

步骤3：陶瓷膜透析液进入卷式反渗透设备中进行浓缩，操作压力25bar，运行温度控制在35℃以内，处理时间470分钟，得到324L反渗透产水和36L反渗透浓缩液；

步骤4：反渗透浓缩液以1.5L/h流量进入装填有D001大孔强酸型阳离子交换树脂的连续离子交换及色谱分离装置A（简称装置A）中，装置A树脂装填量每柱450ml，根据设定工艺进行管路连接，备好再生剂、水、洗脱剂后设定系统切换时间20min，经连续运行24小时，得到18L含DNJ的氨水解析液和吸附余液A，经减压蒸发并喷雾，得粉末状DNJ产品粗品320g，经液相检测DNJ含量16.3%；

步骤5：吸附余液A进入连续离子交换及色谱分离装置B（简称装置B），装置B的树脂柱中装填大孔吸附树脂DM130，装填量每柱420ml，根据设定工艺进行管路连接，分别配备5%左右的乙醇溶液和75%左右的乙醇溶液作为解析剂，设定系统切换时间30min，以1L/小时的进料量，经连续运行72小时，得到9.6L含黄酮的酒精解析液和吸附余液B，经减压蒸发并喷雾，得粉末状黄酮产品粗品489g，经分光光度法检测黄酮含量27.9%；

步骤6：吸附余液B进入连续离子交换及色谱分离装置C（简称装置C）中，装置C中的树脂柱中装填有大孔阴离子交换树脂D201，树脂装填量每柱420ml，根据设定工艺进行管路连接，分别配备8%左右的氢氧化钠溶液和纯水，设定系统切换时间15min，以5.5L/小时的进料量，经连续运行16小时，得到92L的多糖液，经减压蒸发并喷雾，得粉末状多糖产品粗品876g，经分光光度法检测多糖含量37.9%。

实施例2

步骤1：称取经粉碎处理后的桑叶、桑枝粉100kg，加入650kg的水进行超声波提取，经粗过滤去除大颗粒物质得滤液600L

步骤2：滤液进入陶瓷膜系统进行澄清除杂，操作压力3bar，运行温度控制在60℃以内，操作压力0.5Mpa，陶瓷膜孔径500nm，连续运行920min，过程中对浓缩液加水洗涤，平均膜通量约88LMH（升/每平米每小时），得到900L陶瓷膜透析液；

步骤3：陶瓷膜透析液进入碟管式反渗透中试设备中进行浓缩，操作压力69bar，运行温度控制在35℃以内，处理时间348分钟，得到555L反渗透产水和45L反渗透浓缩液；

步骤4：反渗透浓缩液以0.8L/h流量进入装填有D001大孔强酸型阳离子交换树脂的连续离子交换及色谱分离装置A（简称装置A）中，装置A树脂装填量每柱450ml，根据设定工艺进行管路连接，备好再生剂、水、洗脱剂后设定系统切换时间18min，经连续运行56小时，得到26.3L含DNJ的氨水解析液和吸附余液A，经减压蒸发并喷雾，得粉末状DNJ产品粗品1736g，经液相检测DNJ含量15.1%；

步骤5：吸附余液A进入连续离子交换及色谱分离装置B（简称装置B），装置B大孔吸附树脂DM130，装填量每柱420ml，根据设定工艺进行管路连接，分别配备5%左右的乙醇溶液和75%左右的乙醇溶液作为解析剂，设定系统切换时间30min，以1L/小时的进料量，经连续运行8.5小时，得到5.6L含黄酮的酒精解析液和吸附余液B，经减压蒸发并喷雾，得粉末状黄酮产品粗品489g，经分光光度法检测黄酮含量27.9%；

步骤6：吸附余液B进入连续离子交换及色谱分离装置C（简称装置C）中，装置C中的树脂柱中装填有大孔阴离子交换树脂D201，树脂装填量每柱420ml，根据设定工艺进行管路连接，分别配备8%左右的氢氧化钠溶液和纯水，设定系统切换时间15min，以5.5L/小时的进料量，经连续运行10小时，得到55L的多糖液，经减压蒸发并喷雾，得粉末状多糖产品粗品2002g，经分光光度法检测多糖含量41.1%。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。