膜分離技術(shù)應(yīng)用于小兒清熱利肺口服液的可行性評(píng)價(jià)

馮敬文， 王四元， 龍曉英， 沈雪梅*

(1.廣東藥學(xué)院中藥學(xué)院，廣東廣州 510006;2.廣州潘高壽藥業(yè)股份有限公司，廣東廣州 511400)

小兒清熱利肺口服液為廣州潘高壽藥業(yè)股份有限公司的名牌產(chǎn)品。澄清度是口服液的重要質(zhì)控指標(biāo)，因此，提高口服液的澄清度及其穩(wěn)定性是該產(chǎn)品需要進(jìn)一步研究的重要課題。使用絮凝劑、澄清劑或沉淀劑雖對(duì)產(chǎn)品的澄清有所改善，但外源物的加入對(duì)產(chǎn)品有一定的影響。膜分離技術(shù)具有節(jié)能高效、無相變化、無二次污染等特點(diǎn)，是我國中藥制藥工業(yè)中急需推廣的高新技術(shù)之一［1］。

目前，國內(nèi)膜分離技術(shù)的應(yīng)用主要局限于小體積單味藥材或較為簡單的復(fù)方水提液的試驗(yàn)［2～4］，在中藥口服液大生產(chǎn)上的實(shí)際應(yīng)用較少。本實(shí)驗(yàn)研究的口服液不僅處方含藥味多，且劑量大、藥液密度大。本實(shí)驗(yàn)對(duì)不同工藝階段制得的藥液進(jìn)行放大試驗(yàn)，旨在探索膜分離技術(shù)在處理復(fù)雜體系中藥提取液的效果以及在大生產(chǎn)中應(yīng)用的可行性。

1 儀器、試劑與試藥

1.1 儀器

陶瓷膜過濾設(shè)備(合肥世杰膜工程有限責(zé)任公司陶瓷膜 SJM-FHM，膜孔徑 0.1 μm、0.5 μm，膜面積 0.5 m2);超頻振動(dòng)過濾設(shè)備(香港偉思過濾技術(shù)公司，纖維聚砜膜，膜孔徑0.1 μm，膜面積 1.54 m2，合肥世杰);紫外分光光度儀(UV-2450日本島津);高效液相色譜儀(LC–20A日本島津)。

1.2 試劑與試藥

乙腈 (色譜純，迪馬公司)，磷酸 (AR)，甲醇 (AR)，三乙銨 (AR)。

綠原酸對(duì)照品(中國藥品生物制品檢定所，批號(hào)110753-200413)，鹽酸麻黃堿對(duì)照品(中國藥品生物制品檢定所，批號(hào)171241-200404)，水質(zhì)濁度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(中國計(jì)量科學(xué)研究院);

A藥液(藥材水提液)、B藥液(未加糖漿的總混藥液)、C藥液(加糖漿的總混藥液)，均由潘高壽藥業(yè)股份有限公司提供，其中B和C藥液的制備經(jīng)過了水提液濃縮、醇沉、收酒濃縮等工藝配制而成的高濃縮藥液。

2 試驗(yàn)方法

2.1 成分測(cè)定

采用高效液相色譜法測(cè)定濾液中綠原酸、鹽酸麻黃堿的量。測(cè)定條件如下:

2.1.1 色譜條件［5-6］采用 DiamonsiL TM C18柱(5 μm，250 mm×4.6 mm);體積流量1 mL/min。① 檢測(cè)綠原酸的流動(dòng)相乙腈－0.4%磷酸水溶液(10∶90);檢測(cè)波長327 nm;柱溫30℃。②檢測(cè)鹽酸麻黃堿的流動(dòng)相乙腈－0.1%磷酸(含0.1%三乙胺)=5∶95;檢測(cè)波長207 nm;柱溫25℃。

2.1.2 對(duì)照品溶液的制備和線性關(guān)系考察 ① 精密稱取綠原酸對(duì)照品(于室溫用五氧化二磷干燥24 h)8.14 mg，置20 mL棕色量瓶中，加50%甲醇溶解并稀釋至刻度，搖勻，即得對(duì)照品貯備溶液。②精密稱取鹽酸麻黃堿對(duì)照品(于室溫用五氧化二磷干燥24 h)7.99 mg置50 mL棕色量瓶中，加0.01 moL/L鹽酸溶液溶解并稀釋至刻度，搖勻，得對(duì)照品貯備溶液。標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程分別為:綠原酸Y=62 465X－36 896，r=0.999 6;鹽酸麻黃堿Y=46 164X+8 403.6，r=0.999 5。綠原酸在 16.28 ～81.4 μg、鹽酸麻黃堿在 1.598 ～19.176 μg范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。

2.1.3 供試品溶液的制備 ①供綠原酸檢測(cè):精密吸取樣液1 mL至分液漏斗中，用水飽和正丁醇萃取4次，每次10 mL，合并正丁醇層于70℃水浴蒸干，殘?jiān)?0%甲醇溶解，定容至50 mL量瓶中，搖勻，用0.45 μm微孔薄膜過濾，即得。②供鹽酸麻黃堿檢測(cè):精密吸取樣液1 mL至500 mL圓底燒瓶中，加入150 mL 10%NaOH溶液加熱蒸餾，餾液導(dǎo)入裝有5 mL 0.5 moL/L HCl溶液的100 mL棕色量瓶中，收集至刻度線，搖勻，用0.45 μm濾頭過濾，即得。

2.1.4 測(cè)定法 分別精密吸取對(duì)照品溶液與供試品溶液各20 μL，注入液相色譜儀，測(cè)定，即得。

2.2 固體物測(cè)定

精密吸取藥液10mL，按《中國藥典 》2005版附錄XA規(guī)定的浸出物測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定。

2.3 鞣質(zhì)測(cè)定［7］

精密吸取樣品5 mL，用蒸餾水稀釋至125 mL作為供試溶液。分別測(cè)定供試溶液中的總水溶性部分、不與皮粉結(jié)合的水溶性部分和皮粉的水溶性部分，求得鞣質(zhì)。

2.4 濁度測(cè)定［8］

采用紫外分光光度法。以濁度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作標(biāo)準(zhǔn)曲線，得回歸方程Y=520.87X－25.85，r2=0.996 7。

2.5 微濾操作

在室溫條件下，將料液加入儲(chǔ)槽中，經(jīng)離心泵循環(huán)打入膜組件中進(jìn)行過濾，流速恒定，滲透液由組件側(cè)面出口流出，截留液流回儲(chǔ)槽。由閥門調(diào)節(jié)流速與過濾壓，測(cè)定膜微濾的動(dòng)態(tài)變化情況。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 兩種膜濾過的技術(shù)參數(shù)

A藥液、B藥液和C藥液及膜濾設(shè)備參數(shù)見表1、表2。在膜通量顯著降低時(shí)通過對(duì)貯料罐加入純化水繼續(xù)濾過，直到濾液體積收集到原液體積時(shí)停止濾過，最后進(jìn)行膜清洗。

3.2 膜通量的跟蹤測(cè)定

3.2.1 A藥液濾過時(shí)間與膜通量之間的關(guān)系

分別采用振動(dòng)膜(孔徑 0.1 μm)與陶瓷膜(孔徑 0.1 μm、0.5 μm)濾過設(shè)備對(duì)A藥液進(jìn)行濾過，濾過時(shí)間與膜通量之間的關(guān)系見圖1。

圖1顯示，A藥液采用振動(dòng)膜濾過的初始膜通量為45 L/(m2·h)，明顯低于陶瓷膜。0.5 μm孔徑陶瓷膜的初始膜通量明顯高于0.1 μm的陶瓷膜，但20 min后兩者基本相同;兩種孔徑的陶瓷膜在40 min前膜通量下降較快，40 min后膜通量下降趨于平穩(wěn);陶瓷膜濾過A藥液不僅膜通量高，且膜通量穩(wěn)定性好，在200 min時(shí)仍高于50 L/(m2·h)。注:濾過完成時(shí)間:振動(dòng)膜150 min;陶瓷膜45 min。

表1 A藥液膜濾過技術(shù)參數(shù)

表2 B藥液、C藥液膜濾過技術(shù)參數(shù)

圖1 振動(dòng)膜和不同孔徑陶瓷膜濾過A藥液的膜通量與時(shí)間關(guān)系

3.2.2 B藥液、C藥液濾過時(shí)間與膜通量之間的關(guān)系

采用孔徑0.1 μm的振動(dòng)膜濾過B、C兩種藥液，其膜通量與濾過時(shí)間的關(guān)系如圖2所示。

圖2 0.1μm孔徑振動(dòng)膜濾過B藥液、C藥液的膜通量與時(shí)間關(guān)系

實(shí)驗(yàn)表明，采用孔徑0.1 μm的振動(dòng)膜濾過B、C兩種藥液，其膜通量均顯著低于A藥液的膜通量。在實(shí)驗(yàn)中向盛有B藥液裝貯料罐中加入一定量的純水后，膜通量有所提高，但隨后又迅速下降。

采用 0.5 μm 、0.1 μm 孔徑陶瓷膜，分別對(duì) B、C 藥液進(jìn)行分級(jí)濾過，膜通量與濾過時(shí)間之間的關(guān)系見圖3、圖4。

圖3 0.5 μm孔徑陶瓷膜濾過B、C藥液的膜通量與時(shí)間關(guān)系

圖4 0.1μm孔徑陶瓷膜濾過B、C藥液的膜通量的變化

結(jié)果顯示，經(jīng)0.5 μm孔徑膜預(yù)濾，攔截了造成膜污染的物質(zhì)，使得0.1 μm孔徑膜通量高于0.5 μm孔徑的膜通量。

3.3 濾膜的清洗

實(shí)際操作中膜通量會(huì)不斷下降，因此，要適時(shí)地對(duì)膜進(jìn)行清洗，以延長膜的使用壽命，提高膜濾效率。振動(dòng)膜的清洗采用95%乙醇與純水交替清洗的方法;陶瓷膜采用2%NaOCl與2%NaOH的混合溶液清洗。清洗效果以膜通量恢復(fù)率為100%計(jì)算。結(jié)果表明，使用振動(dòng)膜濾過需要清洗次數(shù)較多，清洗時(shí)間較長，操作煩瑣;振動(dòng)膜濾過需清洗的次數(shù)少，清洗時(shí)間短，操作方便。

3.4 濾過前后藥液的質(zhì)量變化

3.4.1 不同膜濾過A藥液濾過前后分析

分別采用振動(dòng)膜與陶瓷膜濾過A藥液，濾過前后藥液變化情況見表3和表4。

表3 A藥液振動(dòng)膜濾過前后藥液的變化

表4 A藥液0.1μm孔徑陶瓷膜濾過前后藥液的變化

結(jié)果表明，A藥液經(jīng)過兩種膜濾過后濁度顯著下降;振動(dòng)膜濾過后藥液中固形物和鞣質(zhì)去除率較陶瓷膜高，但同時(shí)也除去了較多的藥物成分，導(dǎo)致鹽酸麻黃堿和綠原酸的保留率較低;陶瓷膜濾過固形物去除率低，但藥物成分保留率高。

3.4.2 不同膜濾過B、C藥液濾過前后成分分析 分別采用振動(dòng)膜與陶瓷膜濾過B、C藥液，濾過前后藥液的變化情況見表5、表6。

表5 C藥液振動(dòng)膜濾過前后的變化

表6 B、C藥液陶瓷膜濾過前后的變化

結(jié)果顯示，使用振動(dòng)膜濾過C藥液，藥液濁度大幅度降低，固形物和鞣質(zhì)去除率也較高，但是鹽酸麻黃堿和綠原酸損失較大，且膜通量小，濾過效率低。

對(duì) B、C 兩種藥液采用 0.5 μm、0.1 μm 陶瓷膜進(jìn)行分級(jí)濾過，結(jié)果表明，鞣質(zhì)去除率較高，藥液的濁度下降，藥物成分損失少，且避免了膜通量的快速下降。

4 討論與小結(jié)

4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，陶瓷膜的平均膜通量大大高于振動(dòng)膜。這是因?yàn)檎駝?dòng)膜采用的是終端操作，截留的微粒在膜表面上形成濾餅而使微濾阻力增加，導(dǎo)致膜通量快速下降;陶瓷膜采用的是錯(cuò)流操作，濾液沿著膜表面的切線方向流動(dòng)，料液切線流動(dòng)產(chǎn)生的剪切力將沉積在膜表面的部分微粒沖走，使膜面上積累的濾餅層厚度相對(duì)較薄，能有效的控制濃差極化和濾餅形成，在較長周期內(nèi)能保持相對(duì)較高的通量。文獻(xiàn)［9］亦有報(bào)道，通過管路閥門改變連接，利用透過液進(jìn)行反向沖洗能破壞膜表面的吸附層，有效地緩解膜通量的下降。因此，采用陶瓷膜濾過技術(shù)用于小兒清熱利肺口服液的生產(chǎn)是可行的。

4.2 A藥液為藥材的水提液，其體積大、藥液密度小。表4、表6的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，陶瓷膜濾過對(duì)水提液中鞣質(zhì)、總固形物的除去率很低，主要原因是陶瓷膜對(duì)水溶性大分子基本無截留作用，除去的主要是固體懸浮微粒及膠體粒子［10］。經(jīng)膜濾后的水提液放置后發(fā)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)了較多絮狀物，可見，微濾對(duì)改善水提液的澄清度效果并不滿意。

B藥液、C藥液使用陶瓷膜濾過后鹽酸麻黃堿和綠原酸的保留率、固形物去除率、鞣質(zhì)去除率均較高，膜分離后藥液濁度顯著降低，而且由于其經(jīng)過濃縮，體積縮小，相對(duì)于大體積的A藥液，膜濾過的可操作性更強(qiáng)。

鑒于以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，考慮到濾過的效果與生產(chǎn)的可行性，確定微濾操作的切入點(diǎn)在加糖漿的總混合藥。

4.3 膜通量與時(shí)間關(guān)系圖均顯示膜通量從快速下降過度到擬穩(wěn)態(tài)的過程。造成通量下降的主要原因是料液的溶質(zhì)與膜之間相互作用產(chǎn)生吸附，表面形成大分子或者凝膠層，改變了膜的通透性，堵塞膜孔，同時(shí)料液中難溶性的同形物會(huì)在膜表面或膜孔中沉積，加重了膜污染;隨著過濾的進(jìn)行膜面錯(cuò)流的剪切作用使膜面濾餅層達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，過濾阻力趨于穩(wěn)定，膜通量就平穩(wěn)、緩慢的下降。實(shí)驗(yàn)表明，藥液溫度與膜濾過程中壓力差均隨時(shí)間延長而增加。

圖1顯示0.5 μm孔徑陶瓷膜通量比0.1 μm孔徑陶瓷膜衰減較快。這是由于膜通量大，透過液帶到膜表面的大分子溶質(zhì)較多，聚集形成濃差極化層，濃差極化現(xiàn)象嚴(yán)重，凝膠所形成的阻力也較大，導(dǎo)致膜較快污染。

4.4 圖1顯示出不同孔徑的陶瓷膜膜通量變化為疊加曲線圖，與文獻(xiàn)［11］報(bào)道的相同孔徑陶瓷膜的兩條平衡曲線圖有所差異，這里提示著濾液對(duì)孔徑篩選的必要性。

4.5 圖2顯示，在料液中加入蒸餾水繼續(xù)進(jìn)行透析膜通量有所上升，加入透析水使料液的濃度降低，可見，膜通量與液料濃度是反向相關(guān)。膜通量隨透析次數(shù)的增多，其增加的幅度增大，因此，膜通量與料液的濃度有很大的關(guān)系。

4.6 鞣質(zhì)為本品澄清度穩(wěn)定性主要影響因素。本試驗(yàn)選擇陶瓷膜濾過對(duì)加糖漿的總混合藥液進(jìn)行微濾，能除去大部分鞣質(zhì)，顯著提高了產(chǎn)品的澄清度及其穩(wěn)定性。但膜分離使得鹽酸麻黃堿和綠原酸含量有所降低，同時(shí)發(fā)現(xiàn)微濾并不能完全去除礦物類藥物引起的白色無機(jī)鹽沉淀。

由于條件所限，試驗(yàn)中并未對(duì)最佳膜面流速、操作、膜孔徑、操作溫度及壓差進(jìn)行篩選，雖最佳操作壓差、膜面流速、操作溫度和膜孔徑可有效地提高膜通量，但在放大試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，膜污染始終是制約膜分離應(yīng)用的主要因素，藥液性質(zhì)如黏度、所含物質(zhì)的理化性質(zhì)是造成膜污染的直接原因。一般而言，藥液黏度低，膜濾過效率高;但黏度小并不一定膜通量高，藥液所含物質(zhì)直接影響到與之接觸的膜的表面性質(zhì)，造成膜污染，降低膜的分離性能。處方與提取工藝不同，各中藥溶液系統(tǒng)中的共性高分子物質(zhì)比例不一，因次，應(yīng)根據(jù)過濾藥液系統(tǒng)的性質(zhì)選擇合適材料的膜，控制膜污染，提高膜濾效益。

本研究對(duì)膜分離技術(shù)應(yīng)用于復(fù)方中藥提取液的大生產(chǎn)提供了參考價(jià)值，將微濾膜應(yīng)用于中藥大生產(chǎn)具有潛在意義。

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