2022年当归多糖提取分离工艺研究与车间设计方案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 目录中文摘要 3 英文摘要 4 1 引言 5 1.1 课题背景与讨论意义 5 1.2 国内外讨论现状 7 1.3 课题主要讨论内容 9 2 当归多糖提取分别工艺与纯化试验讨论 10 2.1 原料与试剂 10 2.2 仪器与设备 10 2.3 试验方法 10 2.3.1 当归预处理 10 2.3.2 当归多糖含量测定 10 2.3.3 提取试验单因素设计 11 2.3.4 正交试验设计 13 2.4 结果与分析 13 2.4.1 标准曲线绘制 13 2.4.2 单因素试验分析 14 2.4.3 正交试验结果分析 23 2.4.4 正确工艺放大试验

2、 25 2.5 当归多糖膜分别与纯化 25 2.5.1 当归多糖初步纯化 25 2.5.2 当归多糖的微滤 25 2.5.3 当归多糖膜分别 25 3 工厂设计 27 3.1 物料恒算 27 3.1.1 当归原料物料恒算 27 3.1.2 乙醇物料恒算 27 3.1.3 水物料恒算 27 3.1.4 酶恒算 27 3.2 热量恒算 28 3.3 设备选型与运算 28 3.3.1 粉碎机械设备选型 28 3.3.2 水提罐设计 28 3.3.3 微滤设备选型 29 3.3.4 膜分别设备选型 29 1 / 35 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 35 页精选学习资料 - -

3、 - - - - - - - 3.3.5真空干燥设备选型 29 3.3.6 包装设备选型 29 3.3.7 其他帮助设备选型 29 3.4 多功能提取罐设计与运算 30 3.4.1 基本参数设计 30 3.4.2 总体设计 30 3.4.3 结构设计与运算 30 3.5 技术经济分析 32 3.5.1 全厂总投资 32 3.5.2 成本核算 33 3.5.3 毛利润核算 34 3.5.4 其他费用核算 35 3.5.5 年利润恒算 35 结论 36 谢辞 36 参考文献 37 2 / 35 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - -

4、 - - 当归多糖提取分别工艺讨论与车间设计摘要 :本文当归多糖提取率为考察指标,通过单因素试验和正交试验讨论优化了当归多糖酶解水提法的提取工艺条件,结果说明：浸提时间 150min,纤维素酶与果胶酶的比例 24,加酶总量 0.3g/10g 当归 ,酶解温度 45,料液比 110,浸提温度 80,浸提 1 次,在此条件下当归多糖提取率达到 9.67%,放大试验证明该工艺稳固可行；采纳微滤和超滤膜分别法对当归多糖进行分别纯化,得到分子量大于100KD 的当归多糖,纯度达到89.5%；在试验讨论的基础上,对年产300 吨当归多糖提取物的生产车间进行了初步设计,技术经济分析结果显示该工程需要总投资

5、3440 万元,每年销售额可达 5400万元,利润 1060万元,创税 432 万元；关键词：当归多糖提取率,酶解水提,正交试验,膜分别,车间设计3 / 35 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - Abstract：In this experiment, with Angelica polysaccharide rate for index,single factor experiments and orthogonal experiments optimize Angelica polysaccharide enzy

6、mes mentioned process .The optimum parameters of extraction is extraction time 150min,the rate of Cellulose enzyme and pectic enzyme 24,enzyme dosage 0.3g/10g Angelica, Enzyme treatment temperature of 45 , extraction temperature 80,liquid ratio 1 10,extracted 1 time.nder these conditions, the yield

7、is 9.67%.Amplifying test show that the process is stable and suitable for industrial production. Also, the different molecular weight cutoff membrane Separation and purification Angelica Polysaccharides is been studied. Experiment shows: Molecules larger than 100KDs Angelica polysaccharide are high

8、purity, reach to 89.5 %. Plant design shows that：the technics are advancd,equipments are steady,the layout is reasonable. economic analyse shows that： this project needs 33.4 million yuan investment；The total sale will be 54million yuan per year.The margin and tax will contribute 14.92million yuan1p

9、er year. Key Words:Angelica polysaccharides yield , Enzymatic Extraction , orthogonal experiments,Membrane Separation,Purity 1 引言4 / 35 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1.1 课题讨论背景及意义多糖又称多聚糖 Polysaccharide,是由 lO个以上单糖通过糖苷键连接而成的聚糖,其分子量一般为数万甚至达数百万；作为来自高等植物、动物细胞膜和微生 物细胞壁中的自然高分子化合物

10、,是构成生命的四大基本物质之一；多糖不但是动植物的主要结构支持物质 如甲壳动物中的几丁质,植物中的纤维素 ,而且也是生物体主要能量来源 如淀粉、糖原 ；同时多糖也是工业上重要 多聚体的原料来源,如食品工业上不行缺少的卡拉胶、黄原胶等；随着分子生物学 及细胞生物学的进展,糖的其它诸多生物功能不断被熟悉,糖不仅可以以多糖或游 离寡糖的形式直接参加生命过程,而且可以作为糖复合物,如糖蛋白、蛋白聚糖及 糖脂等参加很多重要的生命活动；糖蛋白、蛋白聚糖及糖脂都是细胞膜的重要组成 成分,其结构中的糖链作为生命活动过程中主要的生物信息携带者和传递者调剂着 细胞的生长、发育、分化、代谢、受体作用、分子识别和免疫

11、反应等现象和过程；很多糖复合物分子中的寡糖链是其发挥生物功能所必需的,同时寡糖链仍打算着某 些分子的组装、转运、消化失活及分类贮存等；此外,糖复合物仍与很多疾病,如 癌症、细菌和病毒感染等疾病有着亲密的关系；总之,对糖的生物学讨论已经表 明：一切主要的生命活动过程都有糖的参加 1-4 ；植物多糖以其自然活性物质,来源广泛,毒副作用小而受到讨论者的青睐；我 国多糖资源丰富,特殊是来自中草原的植物多糖具有很的开发潜力；当归是一种最 常用的临床中药,当归多糖作为当归中的重要组成部分,其药理学价值近年来得到 了深化的讨论,主要表现在促进血小板集合、免疫促进作用、抗肿瘤作用和抗放射 损耗作用等几个方面；

12、对免疫系统的影响 当归多糖对机体的免疫器官有明显的作用；商澎 5 等在讨论多 糖AP2O 组分对小鼠移植肿瘤的抑制作用时发觉给药组的脾脏质量明显大于对比组 , , 可促进小鼠 胸腺质量均明显小于对比组；当归多糖对淋巴细胞有较强的活性作用体内外脾淋巴细胞的增殖, 激活淋巴细胞的增殖作用；当归多糖对机体免疫功能的机理 , 与其对免疫器官以及淋巴细胞和细胞介质的作用有关；当归多糖可使荷瘤小鼠的巨噬细胞数目及吞噬才能及脾细胞的NK活性显著增加 , 从而提高主动免疫治疗效应；当归多糖能促进小鼠淋巴细胞增殖, 提高 IL - 2 和血清抗体的水平；当归多糖对小鼠体内体外 IFR2 有肯定的诱生和激活作用

13、, IFN2 主要功能为抗病毒、抗5 / 35 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 细胞增殖和免疫调剂 , 其免疫调剂作用较强 , 这与多糖的免疫促进作用有关；对血液系统的作用 对造血系统的影响 : 当归多糖能增加外周血细胞、白细胞、血红蛋白及骨髓有核细胞数, 这种作用特殊是在外周血细胞削减和骨髓受到抑制时尤为明显；试验讨论说明【6】当归多糖对正常或贫血的髓系造血祖细胞增殖分化有明显的促进作用；这种作用与其激活BFU2E、CFU2E 增殖与巨噬细胞的激活有关；洪艳等试验讨论说明, 当归多糖对放射性损耗小鼠红细胞C3b

14、 受体花环率和外周血白细胞、血小板数有明显的增加作用, 显著提高放射损耗小鼠的造血功能；对凝血和血小板集合的影响: 杨铁虹等用红外比浊法测定血小板集合率, 凝血酶原时间 PT , 凝血酶时间 TT , 活化部分凝血活酶时 APTT , 断尾法测出血时间 , 玻片法测凝血酶时间 , 结果说明 , 当归多糖能显著延长凝血时间 率；此讨论发觉 , 当归在凝血方面表现出双向性调剂作用, 显著上升 5分血小板集合 , 其抗凝血作用主要是影响内源性凝血系统 , 显著延长 APTT ,对外源性凝血系统影响较弱 , 并能促进血小板集合 ,这可能是它止血的作用途径；抗肿瘤作用当归多糖抗肿瘤作用讨论已取得较大的进

15、展,Haruki Yamada 7 等以L1210 细胞系、 KG21 细胞系、 U937 细胞系和 K562 细胞系群形成的影响和谐抗癌活性试验说明 , 当归多糖对 L1210、KG21、U937 细胞系均有明显的抑制作用；当归多糖组分 AP2O 可显著减轻肉瘤 S180 模型小鼠的瘤重量 , 可显著减轻艾氏腹水癌小鼠模型的瘤重量 , 提高生命延长率；抗放射损耗作用试验说明8 将小鼠分为正常对比组 C 、照耀对比组 B 、照耀 + 当归多糖组 A , 检测三组刀豆蛋白 ConA 诱导的 T 细胞增殖和 IL22 及血清抗体产生才能 , 结果说明 , 预先赐予当归多糖的受照组A T 淋巴细胞增

16、殖和 IL - 2 及血清抗体水平显著高于照耀对比组 , 可见当归多糖对放射性损耗造成的免疫功 能下降有肯定的预防作用；其他药理作用试验讨论发觉9 当归多糖在适合剂量下可影响小鼠肝脏中的NO 含量 ,通过影响肝中 iNoS、CNoS、BaX、Bcl22 的表达来阻断脂多糖和卡介苗诱发的肝细 胞损耗 , 从而起到爱护肝脏的作用；中医中药同陶瓷,京剧,武术,丝绸,书法等都是我国的国粹；“ 十五” 期 间,国家加大对“ 进呈现代医药和我国传统医药” 工程的投资与重视,中共中心国务院关于卫生改革与进展的打算和中共中心关于加强技术创新进展高科技实现产业化的打算等文件的出台,标志着国家已确定要6 / 35

17、 以高新技术改造传统中药产名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 业为导向,调整产业结构,优化生产要素,规范市场行为,加快中药产业现代化步 伐,不断提高中药产业对人民健康和社会主义现代化建设的奉献；自 08年3月起,科技部先后启动了“ 当归中药资源利用关键技术及产业化讨论” 等工程的讨论；在 国家与社会的重视下,我国中药产业正迎来一个全新的局面；当归作为最常用的临 床中药,自古就有“ 十方九归” 和“ 药王” 之誉,已有两千多年的临床药用史；产 于甘肃岷县的当归 岷归 是当归中的佳品,是中国药典收载的正品当归；在我国,当

18、归资源丰富,仅甘肃定西地区岷归产于甘肃岷县的当归）的栽培面积已达 20万亩,年产量 4万吨；但是由于缺少深加工技术,多数岷归以原药材或 初级加工品走向市场,技术含量低,经济效益极低；而从当归中提取当归多糖可以 提升当归中药产品的科技含量,提高经济效益,使当地的资源优势转化为经济优 势,促进经济的进展；因此讨论当归原料深加工以及产业化设计具有重大的经济效 益和社会效益；1.2 国内外讨论现状目前对当归多糖的提取方法主要有 超声波帮助萃取法 10 ；3种即：传统的水提法,微波帮助萃取法,水提法即将当归与介质水一起混合,将温度恒定在 7090之间,在肯定的时间段内进行提取；水液提取当归多糖符合“ 水

19、煎中药“ 的传统习惯,此方法操作简单,过程简单掌握,而且能防止多糖降解,有助于提高多糖纯度,但是水提法不能保证多糖提取完全,采纳不同性质溶剂稀酸,稀碱,稀盐）作为提取介质的讨论也已绽开；微波帮助萃取法是近年来新兴的多糖提取方法；其主要原理是11 ：微波的热效应使细胞壁破裂和细胞中膜失去活性,细胞质中的多糖很简单突破细胞膜和细胞壁的障碍被萃取出来,在微波2450赫兹变频电场的作用下,极性分子取向随电场方向转变而变化,从而导致分子旋转,摇摆或振动,加大物料分子间相互碰撞的概率,使分子在极短的时间内达到活化的状态,比传统的加热方式匀称,高效,从而加速 被萃取的成分向萃取剂界面的扩散；超声波帮助萃取法

20、同微波帮助萃取一样也是近年来新兴的提取方法；但它的作 用原理与微波有所区分 12 ：超声波振动能产生并传递强大的能量,大能量的超声波7 / 35 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 在液体里产生空化作用,加速植物中有效成分进入溶剂；除空话作用外,超声波有 很多次级作用,如机械运动,乳化作用,扩散,击碎以及化学效应等；在这些次级 作用的协同下,加大当归中多糖与溶剂的混合,促进提取的进行；按不同方法提取得到的当归多糖只是粗多糖,不同分子量的多糖免疫活性差异 很大,因而需要对当归多糖进行分级分别,以达到纯化的目的；可按分子

21、大小和形 状分级 如分级沉淀,超滤,凝胶柱色谱等）,也可按分子所带电荷密度进行不同的分级 电泳,离子交换色谱等）；目前较为成熟的分级分别方法主要有超滤法,UF）季铵盐沉淀法等13 ；超滤法同反渗透 RO）、纳滤 NF）、微滤 ,沉淀用 NaC1溶液溶解,加人 4倍体积预冷的 95乙醇,收集白色沉淀得到酸性多糖,含有较高的糖醛酸；CTAB处理后的上清为无色清液,加人 1 H,BO,pH 6 O,沉淀用 NaOH溶液调 pH为110,得到乳黄色果冻状沉淀,再用乙酸调 pH为70后,用 NaC1溶液溶解,最终用冷乙醇沉淀,离心收集沉淀其次组分；其次组分提取后的上清液用乙酸调pH为44,加乙醇 4 c

22、I= 静置过夜,便得到中性多糖；应用此法制得的多糖组分仍为多糖混合物,需要经过进一步的柱层析方可得到单一8 / 35 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 多糖组分；通过上文的阐述,可以得知：当前当归多糖的主流提取方法仍是水法提取,并 辅以其他新技术以提升提取成效；采纳膜分别纯化当归多糖成效显著并且操作方 便,是今后当归多糖纯化的主流进展方向；1.3 课题的主要讨论内容挑选当归为讨论对象,分析确立影响当归多糖提取成效的主要因素；以当归多 糖的提取率为考察指标,讨论各因素在提取过程中的变化趋势,在单因素试验的基 础上设计

23、相应的正交试验,优化当归多糖提取工艺条件；将以正确提取工艺提取得 到的当归粗多糖经脱蛋白除杂后,采纳用超滤膜分别的方法对当归多糖进行纯化,同时测定所得当归多糖的纯度；在试验所得的数据基础上,进行年产 300吨当归多 糖生产车间的初步设计,主要设计内容包括：物料衡算,能量衡算,主要设备选型与设计,技术经济分析,绘制带掌握点的生产工艺流程图 件图；9 / 35 , 设备布置图和提取罐部名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2当归多糖提取分别工艺与纯化的试验讨论2.1 原料与试剂当归 产于甘肃岷县 ；葡萄糖 AR；苯酚 重蒸

24、馏； AR；纤维素酶 食品级,市售 ；果胶酶 食品级,市售 ；无水乙醇 AR；其他试剂均为分析纯；2.2 仪器与设备分析天平；紫外分光光度计UV-1600；恒温水浴锅 HH；烘箱 DGF30/23-；膜分别设备；容量瓶及其它玻璃仪器等；2.3 试验方法2.3.1 当归的预处理由于当归取根部入药,其中含有大量色素,脂肪酸等脂溶性成分以及单糖,低聚糖等无活性成分,对后续分别影响很大,故需进行预处理；常用的预处理试剂有甲醇,乙醇和石油醚等；本试验选用95%的乙醇进行脱脂去杂；详细试验步骤为：称取 500g当归,粉碎过筛,加入 95%的乙醇 1500ml,浸泡 24h,纱布过滤,滤渣置通 风处晾干,备

25、用 14,15 ；2.3.2 多糖含量的测定 2.3.2.1 测定原理 16 本试验采纳苯酚浓硫酸法测定当归多糖含量；其原理 是：当归多糖在浓硫酸作用下水解,脱水生成糖醛类化合物,此类化合物与酚类缩合成有色化合物；苯酚浓硫酸法生成的为橙黄色溶液,溶液颜色深浅视多糖浓度 高低而定,在 490nm波长下特殊吸取；2.3.2.2 葡萄糖标准曲线的绘制精确称取干燥至恒重的葡萄糖100mg,加纯水至1000ml配制成 0.1mg/ml 的葡萄糖溶液,精确吸取 0.1mg/ml 的葡萄糖溶液 0.0ml ,0.2ml ,0.4ml ,0.6ml ,0.8ml ,1.0ml ,1.2ml ,1.4ml 分别

26、置于 25ml比色管中,加 纯水至终体积为 2.0ml ,分别加入 5%的苯酚 1ml,摇匀后快速加入 5ml浓硫酸,混匀, 400水浴放置 20min,于 490nm波特长测定其吸光度；以10 / 35 490nm处吸光度为横坐标名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - X,葡萄糖浓度坐标为 Y,绘制标准曲线；2.3.2.3 当归多糖含量的测定吸取当归多糖提取液适量,按绘制标准曲线的方法测其吸光度；依据标准曲线得出样品中粗多糖含量,从而运算出当归多糖质量 =C V D,式中： C为测得的葡萄糖质量 /0.0123,A4

27、90为样品在 490nm下的吸光度 A；2.3.2.4 当归多糖提取率的运算当归多糖相对提取率 100%；2.3.3 提取工艺单因素试验设计2.3.3.1 当归多糖提取单因素试验设计17 依据提取工艺的理论分析,拟选定：料液比,浸提温度,浸提时间,浸提次数以及纤维素酶与果胶酶组成比例和复合酶 占底物百分比六个单因素作为影响提取成效的主要因素,对以上六个单因素进行考 察,在考察某一因素时,其余因素留意保持不变,再依据单因素试验的结果设计合 适的正交试验；表2.1 单因素提取试验各因素水平表编号1 2 3 4 5 5料液比1:8 1:10 1:12 1:14 1:16 g/ml ）提取次数1 2

28、3 4 5 酶处理温度40 45 50 55 60 ）提取时间60 90 120 150 180 min）提取温度60 70 80 90 100 ）复合酶组成1:5 2:4 3:3 4:2 5:1 加酶量 为纵坐标 Y,进行线性回 归；图2.1 葡萄糖标准曲线y = 76.826x + 8.1083,R 2 = 0.9959 ；可以看出标准曲线的线性关系良好；2.4.2 单因素试验分析 2.4.2.1 不同料液比对当归多糖提取率的影响13 / 35 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 表 2.2 不同料液比对当归多糖提取率的影响料水比1:08 1:10 1:12 1:14 1:16 当归多糖提7.1 7.5 7.3 7.3 7.6 7.3 7.4 7.6 7.4 7.4