CN104399280A - 一种富集纯化化合物的装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种富集纯化化合物的装置。本发明还提供了该装置的使用方法，以及绿原酸的纯化方法。本发明采用单柱与多柱串联相结合的富集形式，对高低浓度绿原酸的提取澄清液或浓缩澄清液有效的富集，提高树脂单位体积的动态吸附容量，解决了单柱因动态吸附泄漏而无法继续上样吸附的问题，也解决了串联柱持续贯穿上样使得树脂额外吸附杂质而降低对绿原酸吸附量的问题；同时采用单柱选择性洗脱方式，降低了洗脱液中杂质的含量，提高了产品纯度，解决了串联洗脱时树脂持续不断向洗脱液中释放杂质而使产品纯度降低的问题。

Description

一种富集纯化化合物的装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种富集纯化化合物的装置，尤其是富集纯化绿原酸的方法。 

背景技术

目前常用的化合物纯化方法主要有溶剂萃取法、金属离子沉淀法、盐析法、醇沉法、膜过滤法、树脂柱层析法、聚酰胺柱层析法、结晶及重结晶法等，通常由一种或几种富集纯化方法相结合对化合物进行分离纯化。 

绿原酸具有较广泛的抗菌作用，但在体内能被蛋白质灭活。与咖啡酸相似，口服或腹腔注射时，可提高大鼠的中枢兴奋性。可增加大鼠及小鼠的小肠蠕动和大鼠子宫的张力。有利胆作用，能增进大鼠的胆汁分泌。对人有致敏作用，吸入含有本品的植物尘埃后，可发生气喘、皮炎等。目前报道绿原酸的分离纯化方法较多，如：申请号：200810124130.0，发明名称：一种吸附分离高纯度绿原酸的新方法，本发明提供了一种吸附分离高纯度绿原酸的新方法，包括吸附过程、洗杂过程、洗脱过程，其特征在于将绿原酸原液通过装填大孔树脂的、至少二级串联吸附柱动态吸附至穿透后，流加洗杂溶液洗杂，最后用洗脱液洗脱至无绿原酸流出，并收集流出液。通过本发明所述的方法得到纯绿原酸溶液经HPLC检测纯度可达92％以上，浓度可达0.1mg/mL～0.8mg/mL，可广泛应用于食品，医药，化妆品等领域中。该专利方法采用二级柱及以上的串联柱对绿原酸进行富集纯化，相对单柱而言能够显著提高树脂的吸附容量，但是由于该技术方案中未采用单柱与多柱串联相结合的富集形式进行上样，使得已被吸附无绿原酸的上样液进入下一级树脂柱，导致该级树脂对上样液中未被完全吸附的杂质再次吸附，从而降低对后续上样液中绿原酸的吸附；此外，在洗脱过程，由于统一采用一个进料口，在洗脱过程中前一级树脂柱中绿原酸洗脱完毕后的洗脱溶剂仍持续不断地从该级树脂柱流过，由此该级柱树脂中的杂质仍继续向洗脱溶剂中释放，从而导致产品纯度偏低。申请号：200910029959.7，发明名称：一种制备高纯度绿原酸的新方法，本发明提供了一种制备高纯度绿原酸的新方法，将绿原酸原液通过至少4级大孔树脂串联吸附柱、洗杂、洗脱后，再将洗脱液再生进行连续逆流萃取，得到高纯度绿原酸。该技术方案为了解决申请号200810124130.0的缺点，采用了层析柱与逆流萃取相结合的技术来完成，该技术方案解决了产品纯度偏低的问题，但仍然无法解决进一步提高树脂吸附容量、降低生产成本的问题。 

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种富集纯化化合物的装置以及使用方法，该装置及方法能够对高低浓度绿原酸的提取澄清液或浓缩澄清液有效的富集，提高树脂单位体积的动态吸附容量，解决了单柱因动态吸附泄漏而无法继续上样吸附的问题，也解决了串联柱持续贯穿上样使得树脂额外吸附杂质而降低对绿原酸吸附量的问题；同时采用单柱选择性洗脱方式，降低了洗脱液中杂质的含量，提高了产品纯度，解决了串联洗脱时树脂持续不断向洗脱液中释放杂质而使产品纯度降低的问题。 

本发明的技术方案是提供了一种富集纯化化合物的装置。本发明的另一技术方案方法是提供了该装置的使用方法，以及纯化绿原酸的方法。 

本发明提供了一种富集纯化化合物的装置，包括大孔树脂的吸附柱，管道，原液进料管通过阀门(11)与一级吸附柱(1)的进口连接，一级吸附柱(1)的出口通过三通和阀门(12、14)分别与一级收集灌(13)、二级吸附柱(2)的进口连接，二级吸附柱(2)的出口通过三通和阀门(22、24)分别与二级收集灌(23)、二级以上吸附柱(3)的进口连接，二级以上吸附柱(3)的出口通过三通和阀门(32、34)分别与二级以上收集灌(33)、下级吸附柱的进口连接，原液进料管还通过阀门(21、31)与二级、二级以上吸附柱的进口连接。 

进一步优选地，所述各级吸附柱的径高比为1:6～1:10。 

进一步优选地，所述各级吸附柱的外壳及内部的树脂承托筛网由不锈钢、或玻璃、或陶瓷、或聚乙烯、或聚丙烯制成。 

其中，所述各级吸附柱内大孔树脂的粒度范围0.2～1.5mm，径高比为1:4～1:8。 

本发明还提供了所述的装置的使用方法，它包括如下步骤： 

a、湿法装柱：关闭阀门21、31及14，打开阀门11及12，向一级柱输入树脂水液或乙醇液，流出液由一级收集罐收集，待树脂填充至径高比为1:4-1:8时停止输入，关闭阀门12及11，完成一级柱的树脂湿法装柱；关闭阀门24，打开阀门21、22，向二级柱输入树脂水液或乙醇液，待树脂填充至径高比为1:4～1:8时停止输入，关闭阀门22及21，完成二级柱的树脂湿法装柱；按上述方法，依次完成各级柱的湿法装柱操作； 

b、预处理或再生处理：将阀门21、31及12、22、32关闭，打开阀门11、14、24及34，输入预处理或再生处理溶剂或溶液，再用水洗至流出液无预处理或再生处理溶剂或溶液，停止输入，关闭阀门34及11； 

c、上样：关闭阀门21、31及14，打开阀门11及12，输入上样液，待由阀门12出口处的流出液中检测到目标化合物后，打开阀门14及22，关闭 阀12及24，待由阀门22流出液中检测到目标化合物后，依次按照上述的方法，完成各级柱的上样操作； 

d、水洗：关闭阀门21、31及12、22、32，打开阀门14、24及34，输入水，直至达到水洗要求； 

e、洗脱：关闭阀门21、31及12、22、32，打开阀门14、24及34，输入洗脱液，不定期打开阀门12取样检测，待检测无目标化合物时，关闭阀门14及11，打开阀门21；继续输入洗脱液，不定期打开阀门22取样检测，待检测无目标化合物时，关闭阀门24及21，打开阀门31；依次按照上述的方法，完成各级柱的洗脱操作。 

本发明还提供了一种富集、纯化绿原酸的方法，它是采用所述装置进行，包括如下步骤： 

a、装柱：将树脂按径高比为1:4-1:8湿法装柱，将各单柱首尾串联，串联柱的数量为2-10个； 

b、预处理或再生处理：用1-3倍串联柱体积的预处理或再生处理溶剂或溶液以2-5倍单柱体积/小时流速贯穿串联柱洗柱，再用水以同等的流速洗至流出液无预处理或再生处理溶剂或溶液； 

c、上样：依次按照串联柱的单柱排序，从首级单柱进料口上样，上样流出液未检测到绿原酸前，由该级柱的出料口排出，至流出液中检测到绿原酸时，上样流出液进入下一级单柱；按照上述方法上样，直至最后一级的单柱上样流出液中检测到绿原酸； 

d、水洗：用1-5倍单柱柱体积的水以2-5倍单柱体积/小时流速贯穿串联柱洗柱； 

e、洗脱：依次按照串联柱的单柱排序进行单级柱分离洗脱，先从首级单柱进料口输入洗脱溶剂洗脱，不定期打开该柱的流出阀门取样检测，待洗脱液检测无绿原酸检出时，再由下一级单柱进料口输入洗脱溶剂洗脱，按照上述方法，直至最后一级的单柱洗脱流出液中检测不到绿原酸。洗脱液由尾柱出料口收集； 

f、浓缩：收集洗脱流出液，于低温负压条件下回收乙醇，并浓缩至相对密度为1.3-1.5(25℃)； 

g、冷冻干燥：将浓缩液于冷冻干燥机中干燥。 

进一步优选地，a步骤所述的装柱树脂为：聚苯乙烯类的大孔吸附树脂，其粒度范围0.2-1.5mm；b步骤所述的预处理或再生处理溶剂或溶液：乙醇及溶液、或甲醇及溶液、或酸水、或碱水、或水当中的一种或几种；c步骤所述的上样液为绿原酸含量0.5-30mg/ml的澄清液，上样流速为5-10倍单柱体积/小时；d步骤所述的水的pH值为3-7；e步骤所述的洗脱溶剂为10-60％ 的乙醇溶液或甲醇溶液，洗脱流速为2-5BV单柱体积/小时；f步骤所述的浓缩条件为：浓缩温度为40-70℃，浓缩真空度：大于0.04Mp；g冻干干燥条件为：预冻温度-30℃以下，预冻时间为1h以上，干燥温度由-30℃以下升至30℃，升温时间8h以上，在30℃下再干燥时间3h以上。 

本发明采用单柱与多柱串联相结合的富集形式，对高低浓度绿原酸的提取澄清液或浓缩澄清液有效的富集，提高树脂单位体积的动态吸附容量，解决了单柱因动态吸附泄漏而无法继续上样吸附的问题，也解决了串联柱持续贯穿上样使得树脂额外吸附杂质而降低对绿原酸吸附量的问题；同时采用单柱选择性洗脱方式，降低了洗脱液中杂质的含量，提高了产品纯度，解决了串联洗脱时树脂持续不断向洗脱液中释放杂质而使产品纯度降低的问题。 

附图说明

图1是本发明的结构示意图； 

图中：1-一级吸附柱、2-二级吸附柱、3-二级以上吸附柱、13-一级收集灌、11、21、31-阀门、23-二级收集灌、22、24、12、14、32、34-三通和阀门、33-二级以上收集灌。 

1、装柱：取各材质制备成内径为10cm、径高比为1:6-1:10的层析柱数根，并将层析柱按图1所示进行首尾串联成串联柱；用水将聚苯乙烯类树脂输入层析柱中，直至各级单柱中树脂径高比符合要求，具体数据见下表： 

表1 装柱参数表 

2、预处理或再生处理：用1-3倍串联柱体积的甲醇或乙醇以2-5倍单柱体积/小时流速贯穿串联柱洗柱，再用水以同等流速洗涤至流出液中无甲醇或乙醇溶液：具体工艺参数见下表： 

表2 预处理工艺参数表 

3、上样：取绿原酸含量为0.5-50mg/ml的澄清液，以5-10倍单柱体积/小时的流速，从首级单柱进料口上样，上样流出液未检测到绿原酸前，由该级柱的出料口排出，至流出液中检测到绿原酸时，上样流出液进入下一级单柱；按照上述方法上样，直至最后一级的单柱上样流出液中检测到绿原酸，具体见下表： 

表3 上样工艺参数表 

4、水洗：用1-5倍单柱柱体积的水以2-5倍单柱体积/小时流速贯穿串联柱洗涤，具体参数见下表： 

表4 水洗工艺参数表 

5、洗脱：以10-60％乙醇或甲醇溶剂作为洗脱溶剂，以2-5倍单柱体积/小时的流速，依次按照串联柱的单柱排序进行单级柱分离洗脱；先从首级单 柱进料口输入洗脱溶剂洗脱，不定期打开该柱的流出阀门取样检测，待洗脱液检测无绿原酸检出时，再由下一级单柱进料口输入洗脱溶剂洗脱，按照上述方法，直至最后一级的单柱流出液中检测不到绿原酸。洗脱液由尾柱出料口收集；具体参数见下表： 

表5 洗脱工艺参数表 

6、浓缩：收集洗脱流出液，于40-70℃，大于0.04Mp负压条件下回收乙醇，并浓缩至相对密度为1.3-1.5(25℃)； 

表6 浓缩工艺参数表 

7、冷冻干燥：将浓缩液于以下条件进行冷冻干燥：预冻温度-30℃以下，预冻时间为1h以上，干燥温度由-30℃以下升至30℃，升温时间8h以上，在30℃下再干燥时间3h以上。 

表7 冻干工艺参数表 

8、结果： 

表8 实验结果表 

对比实施例： 

1、装柱：取不锈钢及聚丙烯制备成径高比为1:6及1:10的层析柱；用水将聚苯乙烯类树脂输入层析柱中，直至单柱中树脂径高比分别为1:4和1:8，具体参数见下表： 

表9 装柱参数表 

2、预处理：分别用1倍和2倍总柱体积的乙醇，以2单柱体积/小时流速贯穿串联柱洗柱，再用水以同等流速洗涤至流出液无乙醇：具体工艺参数见下表： 

表10 预处理工艺参数表 

3、上样：取绿原酸含量为0.5及50mg/ml的澄清液，分别以10倍和5倍单柱体积/小时的流速上样，待上样流出液滴加三氯化铁试液呈浅绿色或绿色反应，停止上样，具体工艺参数见下表： 

表11 上样工艺参数表 

4、水洗：分别用5倍及1倍单柱柱体积的水以5倍及2倍单柱体积/小时流速洗涤，具体参数见下表： 

表12 水洗工艺参数表 

5、洗脱：分别用60％乙醇及10％甲醇以5倍及2倍单柱体积/小时的流速洗脱，待流出液无绿原酸检出时，停止洗脱，具体参数见下表： 

表13 洗脱工艺参数表 

6、浓缩：收集洗脱流出液，于40℃及70℃、0.08Mp及0.04Mp负压条件下回收乙醇，并浓缩至相对密度为1.5和1.3(25℃)； 

表14 浓缩工艺参数表 

7、冷冻干燥：将浓缩液于以下条件进行冷冻干燥：预冻温度-30℃以下，预冻时间为1h以上，干燥温度由-30℃以下升至30℃，升温时间8h以上，在30℃下再干燥时间3h以上。 

表15 冻干工艺参数表 

8、结果： 

表16 实验结果表 

9、结论 

从实验结果可以看出，对比例1采用的单柱中树脂对绿原酸的吸附容量明显低于本发明的具体实施例1，同时样品纯度及绿原酸转移率明显降低；对比例2采用的串联柱，通过常规的富集纯化方式纯化，其树脂的吸附容量明显低于本发明的具体实施例5，同时样品纯度及绿原酸转移率有所降低。 

Claims (7)

1.一种富集纯化化合物的装置，包括大孔树脂的吸附柱，管道，其特征在于：原液进料管通过阀门(11)与一级吸附柱(1)的进口连接，一级吸附柱(1)的出口通过三通和阀门(12、14)分别与一级收集灌(13)、二级吸附柱(2)的进口连接，二级吸附柱(2)的出口通过三通和阀门(22、24)分别与二级收集灌(23)、二级以上吸附柱(3)的进口连接，二级以上吸附柱(3)的出口通过三通和阀门(32、34)分别与二级以上收集灌(33)、下级吸附柱的进口连接，原液进料管还通过阀门(21、31)与二级、二级以上吸附柱的进口连接。 

2.根据权利要求1所述的富集纯化化合物的装置，其特征在于：所述各级吸附柱的径高比为1:6～1:10。 

3.根据权利要求1所述的富集纯化化合物的装置，其特征在于：所述各级吸附柱的外壳及内部的树脂承托筛网由不锈钢、或玻璃、或陶瓷、或聚乙烯、或聚丙烯制成。 

4.根据权利要求1至3任一所述的富集纯化化合物的装置，其特征在于：所述各级吸附柱内大孔树脂的粒度范围0.2～1.5mm，径高比为1:4～1:8。 

5.权利要求1-4任意一项所述的装置的使用方法，它包括如下步骤： 

a、湿法装柱：关闭阀门21、31及14，打开阀门11及12，向一级柱输入树脂水液或乙醇液，流出液由一级收集罐收集，待树脂填充至径高比为1:4-1:8时停止输入，关闭阀门12及11，完成一级柱的树脂湿法装柱；关闭阀门24，打开阀门21、22，向二级柱输入树脂水液或乙醇液，待树脂填充至径高比为1:4～1:8时停止输入，关闭阀门22及21，完成二级柱的树脂湿法装柱；按上述方法，依次完成各级柱的湿法装柱操作； 

b、预处理或再生处理：将阀门21、31及12、22、32关闭，打开阀门11、14、24及34，输入溶剂或溶液，再用水洗至流出液无溶剂或溶液，停止输入，关闭阀门34及11； 

c、上样：关闭阀门21、31及14，打开阀门11及12，输入上样液，待由阀门12出口处的流出液中检测到目标化合物后，打开阀门14及22，关闭阀12及24，待由阀门22流出液中检测到目标化合物后，依次按照上述的方法，完成各级柱的上样操作； 

d、水洗：关闭阀门21、31及12、22、32，打开阀门14、24及34，输入水，直至达到水洗要求； 

e、洗脱：关闭阀门21、31及12、22、32，打开阀门14、24及34，输入洗脱液，不定期打开阀门12取样检测，待检测无目标化合物时，关闭阀门 14及11，打开阀门21；继续输入洗脱液，不定期打开阀门22取样检测，待检测无目标化合物时，关闭阀门24及21；依次按照上述的方法，完成各级柱的洗脱操作。 

6.一种富集、纯化绿原酸的方法，它采用权利要求1-4任意一项所述的装置，包括如下步骤： 

a、装柱：将树脂按径高比为1:4-1:8湿法装柱，将各单柱首尾串联，串联柱的数量为2-10个； 

b、预处理或再生处理：用1-3倍串联柱体积的预处理或再生处理溶剂或溶液以2-5倍单柱体积/小时流速贯穿串联柱洗柱，再用水以同等的流速洗至流出液无预处理或再生处理溶剂或溶液； 

c、上样：依次按照串联柱的单柱排序，从首级单柱进料口上样，上样流出液未检测到绿原酸前，由该级柱的出料口排出，至流出液中检测到绿原酸时，上样流出液进入下一级单柱；按照上述方法上样，直至最后一级的单柱上样流出液中检测到绿原酸； 

d、水洗：用1-5倍单柱柱体积的水以2-5倍单柱体积/小时流速贯穿串联柱洗柱； 

e、洗脱：依次按照串联柱的单柱排序进行单级柱分离洗脱，先从首级单柱进料口输入洗脱溶剂洗脱，不定期打开该柱的流出阀门取样检测，待洗脱液检测无绿原酸检出时，再由下一级单柱进料口输入洗脱溶剂洗脱，按照上述方法，直至最后一级的单柱洗脱流出液中检测不到绿原酸；洗脱液由尾柱出料口收集； 

f、浓缩：收集洗脱流出液，于低温负压条件下回收乙醇，并浓缩至相对密度为1.3-1.5(25℃)； 

g、冷冻干燥：将浓缩液于冷冻干燥机中干燥。 

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于： 

a步骤所述的装柱树脂为：聚苯乙烯类的大孔吸附树脂，其粒度范围0.2-1.5mm； 

b步骤所述的预处理或再生处理溶剂或溶液：乙醇及溶液、或甲醇及溶液、或酸水、或碱水、或水当中的一种或几种； 

c步骤所述的上样液为绿原酸含量0.5-30mg/ml的澄清液，上样流速为5-10倍单柱体积/小时； 

d步骤所述的水的pH值为3-7； 

e步骤所述的洗脱溶剂为10-60％的乙醇溶液或甲醇溶液，洗脱流速为2-5BV单柱体积/小时； 

f步骤所述的浓缩条件为：浓缩温度为40-70℃，浓缩真空度：大于 0.04Mp； 

g步骤所述冻干干燥条件为：预冻温度-30℃以下，预冻时间为1h以上，干燥温度由-30℃以下升至30℃，升温时间8h以上，在30℃下再干燥时间3h以上。