CN217895629U - 一种连续合成磷脂酰丝氨酸的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种连续合成磷脂酰丝氨酸的装置，主要由水相和有机相预混罐、若干组薄层反应器、后处理罐组成，各部分通过带有阀控的管道相连，其中薄层反应器中部设有酶吸附层。该装置中酶可反复利用，其吸附于两相交界液面可高效催化合成磷脂酰丝氨酸，同时通过设置多组薄层反应器可以大幅扩展酶催化反应的反应界面，进一步提升磷脂酰丝氨酸的合成效率。该装置结构简易、生产效率高，适合工业化生产，在食品保健品生产领域具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本实用新型涉及食品保健品合成装置技术领域，尤其涉及一种连续合成磷脂酰丝氨酸的装置。
背景技术
磷脂酰丝氨酸的英文名为Phosphatidylserine，故简称PS。磷脂酰丝氨酸作为一种细胞活性物质，而普遍存在于细菌、酵母、植物和哺乳动物细胞中。磷脂酰丝氨酸膜磷脂通常存在于细胞膜的内层，尤其存在于大脑细胞中，其可提高大脑机能，改善老年痴呆症、增强认知力，帮助修复大脑损伤，缓解压力、稳定情绪，治疗儿童多动症、提高运动竞技水平，故此成为继胆碱、DHA之后最重要的“智能营养素”。
磷脂酰丝氨酸的合成方法可分为提取法和酶催化法。提取法主要是从植物和动物的大脑中提取，中国实用新型专利CN 107266492 A公开了一种磷脂酰丝氨酸的提取方法，主要是利用氯仿和甲醇从牛脑中提取磷脂酰丝氨酸。然而植物或动物牛脑中的磷脂酰丝氨酸含量较低并不利于工业生产，故目前商业化的磷脂酰丝氨酸多采用酶催化法进行合成。磷脂酰丝氨酸通常的合成流程为：采用磷脂酶D进行催化，使得卵磷脂和L-丝氨酸发生转磷脂酰基反应。卵磷脂和L-丝氨酸通常分别溶于有机试剂和水溶液中，而磷脂酶D在两相界面催化二者的反应，这会导致反应界面较小，降低催化效率从而影响磷脂酰丝氨酸的合成效率。同时，在实际生产中，卵磷脂的原料来源通常黏度较大，会使得生产的产物与过量原料黏结成块，不利于磷脂酰丝氨酸的纯化。中国实用新型专利申请CN103555783A公开了一种制备磷脂酰丝氨酸的方法，采用表面活性剂吐温-80分散卵磷脂形成纯水相反应体系，然而残留的吐温-80则可能对人体有刺激性或是毒副作用。中国实用新型专利CN 112384630 A公开了一种磷脂酰丝氨酸酶催化生产中抗黏性的方法以及用其生产磷脂酰丝氨酸的方法，其采用过量添加L-丝氨酸的方法降低反应后产物粘结程度，但会造成单批次原料投料量增加，产能低，从而造成增加成本的弊端。综上，本专利拟定在酶反应合成中设置多个薄层反应器，来大幅提升水相和有机相交界面，从而提升磷脂酶的催化效率，同时完成磷脂酰丝氨酸的连续合成以实现大规模工业化生产。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提供一种连续合成磷脂酰丝氨酸的装置，以解决现有技术的上述以及其他潜在问题中任一问题，实现磷脂酰丝氨酸的批量化稳定生产。
本实用新型所述的一种连续合成磷脂酰丝氨酸的装置，其主体结构包括若干组并联设置的薄层反应器、设置在薄层反应器上游的水相预混罐和有机相预混罐、设置在薄层反应器下游的水相后处理罐和有机相后处理罐，各主体结构通过带有阀控的管道相连；其中薄层反应器内部设有酶吸附层。
对于上文所述的技术方案，进一步的，所述的薄层反应器，其尺寸为(1000～2000)cm*(1000～2000)cm*4～8cm，设置多组薄层反应器可大幅增加酶反应界面。
对于上文所述的技术方案，进一步的，所述的薄层反应器内部设有无定型多孔泡沫材料作为酶吸附层。
对于上文所述的技术方案，进一步的，所述的无定型多孔泡沫材料选自陶瓷、金属有机框架、活性炭、单壁碳纳米管、石墨烯中的一种或多种。
对于上文所述的技术方案，进一步的，所述的薄层反应器无定型多孔泡沫材料的初始比表面积为1000～4000m2/g，所述无定型多孔泡沫材料用于负载酶，且负载酶后的比表面积下降为初始比表面积的30～90％。
对于上文所述的技术方案，进一步的，所述的水相预混罐设置有用于显示内部液体体积的视窗I(以监察各相液位)；所述有机相预混罐设置有用于显示内部液体体积的视窗II(以监察各相液位)。
对于上文所述的技术方案，进一步的，所述的薄层反应器还设置有可以观察液体体积的液面观察窗。
对于上文所述的技术方案，进一步的，所述的水相预混罐和有机相预混罐分别设置有液体流量控制阀，用以控制向薄层反应器中注入液体的速度。
本实用新型的有益效果是：通过设置若干薄层反应器来提升水相和有机相交界面，从而提升磷脂酶的催化效率；另一方面，该装置中将磷脂酶负载于多孔泡沫材料中实现多次反复利用，酶吸附于两相交界液面可高效催化合成磷脂酰丝氨酸，在实现磷脂酰丝氨酸的连续合成的同时，简化操作流程并降低生产成本。该装置结构简易、生产效率高，适合工业化生产，在食品保健品领域具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本实用新型一种连续合成磷脂酰丝氨酸的装置的示意图。
图2为本实用新型中薄层反应器的示意图。
其中：10水相预混罐、11有机相预混罐、2薄层反应器、21酶吸附层、22液面观察窗、30水相后处理罐、31有机相后处理罐。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
实施例1
参照图1，本实用新型的装置薄层反应器薄层反应器主体结构包括若干组并联设置的薄层反应器2、设置在薄层反应器2上游的水相预混罐10和有机相预混罐11、设置在薄层反应器2下游的水相后处理罐30和有机相后处理罐31，各主体结构通过带有阀控的管道相连；其中薄层反应器2内部设有酶吸附层21。
所述薄层反应器2尺寸为2000cm*2000cm*5cm。
所述的薄层反应器2内部设有无定型多孔泡沫材料作为酶吸附层21。
所述的无定型多孔泡沫材料为陶瓷。
所述无定型多孔泡沫材料用于负载酶，且无定型多孔泡沫材料的初始比表面积为3000m2/g，负载酶后的比表面积下降为初始比表面积的60％。
所述的水相预混罐10设置有用于显示内部液体体积的视窗I；所述有机相预混罐11设置有用于显示内部液体体积的视窗II。
所述的水相预混罐10和有机相预混罐11分别设置有液体流量控制阀，用以控制向薄层反应器2中注入液体的速度。
所述的薄层反应器2还设置有可以观察液体体积的液面观察窗22。
所述水相后处理罐30和有机相后处理罐31分别设置取样阀控。
所述装置的使用流程为：酶反应进行前所述水相预混罐10内部盛有0.1～0.5g/mLL-丝氨酸缓冲溶液(pH＝4.0～5.0)，所述有机相预混罐11内部盛有5～20mg/mL大豆磷脂的有机溶液。反应过程中，填加丝氨酸、缓冲液的水相预混罐和填加大豆磷脂、有机溶剂的有机相预混罐按比例注入到薄层反应器中，使两相交界液面位于酶吸附层。待反应结束后通过管道向后处理罐分别排出有机相与水相，并对有机相中的磷脂酰丝氨酸粗产物进行后续纯化处理。水相预混罐10和有机相预混罐11向薄层反应器2中的注入速度为1:1，待二者交界面与酶吸附层重合时，关闭水相预混罐10和有机相预混罐11的阀控并开始酶催化反应合成磷脂酰丝氨酸。酶催化反应结束后，分别打开水相后处理罐30和有机相后处理罐31阀控接取水相和有机相，进一步纯化有机相中磷脂酰丝氨酸。
本实用新型技术方案中的装置采用以下实施例验证合成磷脂酰丝氨酸的工艺参数：
实施例2
向单一薄层反应器中分别通入20L水相：0.15g/mL L-丝氨酸、乙酸-乙酸钠缓冲溶液(pH＝4.5)，20L有机相：10mg/mL大豆磷脂的乙酸乙酯溶液，40℃反应6h，经高效液相色谱测定卵磷脂→磷脂酰丝氨酸的转化率为87.8％。
实施例3
向单一薄层反应器中分别通入20L水相：0.25g/mL L-丝氨酸、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液(pH＝5.0)，20L有机相：15mg/mL大豆磷脂的乙酸乙酯溶液，40℃反应6h，经高效液相色谱测定卵磷脂→磷脂酰丝氨酸的转化率为75.4％。
实施例4
向单一薄层反应器中分别通入20L水相：0.25g/mL L-丝氨酸、乙酸-乙酸钠缓冲溶液(pH＝4.5)，20L有机相：20mg/mL大豆磷脂的乙酸乙酯溶液，40℃反应6h，经高效液相色谱测定卵磷脂→磷脂酰丝氨酸的转化率为60.8％。
尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (8)
1.一种连续合成磷脂酰丝氨酸的装置，其特征在于，其主体结构包括若干组并联设置的薄层反应器(2)、设置在薄层反应器(2)上游的水相预混罐(10)和有机相预混罐(11)、设置在薄层反应器(2)下游的水相后处理罐(30)和有机相后处理罐(31)，各主体结构通过带有阀控的管道相连；其中薄层反应器(2)内部设有无定型多孔泡沫材料作为酶吸附层(21)。
2.根据权利要求1所述的连续合成磷脂酰丝氨酸的装置，其特征在于，所述薄层反应器(2)尺寸为(1000~2000) cm * (1000~2000) cm * 4~8 cm。
3.根据权利要求1所述的连续合成磷脂酰丝氨酸的装置，其特征在于，无定型多孔泡沫材料为陶瓷、金属有机框架、活性炭、单壁碳纳米管、石墨烯中的一种。
4.根据权利要求1所述的连续合成磷脂酰丝氨酸的装置，其特征在于，所述的无定型多孔泡沫材料的初始比表面积为1000 ~ 4000 m2/g，所述无定型多孔泡沫材料用于负载酶，且负载酶后的比表面积下降为初始比表面积的30 ~ 90%。
5.根据权利要求1所述的连续合成磷脂酰丝氨酸的装置，其特征在于，所述的水相预混罐(10)设置有用于显示内部液体体积的视窗I；所述有机相预混罐(11) 设置有用于显示内部液体体积的视窗II。
6.根据权利要求1所述的连续合成磷脂酰丝氨酸的装置，其特征在于，所述的薄层反应器(2)的侧面还设置有用于观察液体体积的液面观察窗(22)。
7.根据权利要求1所述的连续合成磷脂酰丝氨酸的装置，其特征在于，所述的水相预混罐(10)和有机相预混罐(11)分别设置有液体流量控制阀，用以控制向薄层反应器(2)中注入液体的速度。
8.根据权利要求1所述的连续合成磷脂酰丝氨酸的装置，其特征在于，水相后处理罐(30)和有机相后处理罐(31)分别设置取样阀控。
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